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        柱加固技術剖析

        房屋結構構件柱在長期的自然環境和使用環境的作用下,其功能必然逐漸減弱,采取有效的柱加固方法以保證結構安全的使用,柱的加固方法有多種,常用的有增大截面法、預應力法、外包鋼法、卸除外載法和增加支撐法等。

        下面對各種柱加固方法分別加以闡述。


        一、增大截面柱加固法

        該法又稱為外包混凝土加固法。由于外包混凝土加大了原柱的混凝土截面及配筋量,因此采用這種方法不僅可以提高原柱的承載力,還可降低柱子的長細比,從而提高柱子的剛度。增大截面加固法有四周外包、單面加厚和兩面加厚等方式。對中心受壓柱常采用四面外包套加固,偏心受壓柱常采用單側或雙側加厚層加固。

        柱加固

        四周外包加固法是將原柱的角部保護層打去,露出角部縱筋,然后再外部配筋,澆筑成八角形,以改善加固后的外觀效果。采用四周外包加固法效果好,可明顯提高軸壓及小偏心受壓柱的受壓能力。當柱子承受的彎矩較大時,往往采用僅在與彎矩作用面相垂直的側面進行加厚。

        常采用支模澆搗的方式澆筑外包混凝土,目前應用較多的是噴射混凝土法,其工藝簡單,施工方便,不需或只需少量模板,特別適用于復雜柱的表面。當后澆層較厚時,可以進行多次噴射。在增大截面法加固柱的設計和施工中,應加強新、舊柱之間的結合和聯系,使他們形成整體,充分發揮新柱的作用。


        二、外包鋼加固混凝土柱法

        該法就是在混凝土柱的四角或兩面包以型鋼的一種加固方法。采用外包鋼加固法可使混凝土柱的承載力有較大幅度提高,但是截面尺寸增加不多。外包鋼加固法根據型鋼與柱表面的處理方式的不同分為:干式外包鋼加固法和濕式外包鋼加固法。前者是指型鋼直接包于原柱外側,但與柱無粘結,或者雖然填塞了水泥砂漿卻不能保證結合層剪力的有效傳遞。后者是在型鋼與原柱表面留有一定的間隔,在其間填塞環氧砂漿或乳膠水泥砂漿或澆灌細石混凝土等使兩者粘結為一體的方法。

        加固后柱子的承載力不但提高了,又由于柱子的核心混凝土受到型鋼套箍的約束,同時使柱子的延性也得到了提高。應當注意的是,干式外包鋼構架的變形與原柱的變形并不協調,因此,宜按各自的剛度將外力分配給外包型鋼和原柱。然后分別驗算原柱承載力,最后設計鋼構架。


        三、鋼柱加固法

        (一)一般的做法有:

        1、補強柱的截面;由于是鋼柱,所以可直接采用焊接或高強螺栓的方式,用鋼板或型鋼直接與原柱相連從而起到補強截面的作用。具體加固時要根據柱的受力特點的不同而采用相應的形式。

        2、增設支撐;增加側向支撐能減小柱的自由長度,從而提高承載力和穩定性。

        3、改變計算簡圖,減少柱外荷載或內力。

        4、在鋼柱四周外包鋼筋混凝土;與鋼筋混凝土柱外包型鋼的道理差不多,通過這種方式,可以明顯提高承載力,而且外包的混凝土可以對型鋼進行保護。如果原型鋼柱截面尺寸不太大,可采用全截面外包混凝土加固法;如果原鋼柱截面較大或原柱承載力差的不多,則只需對壓肢采用外包混凝土的辦法進行加固,形成組合結構。

        外包的混凝土還應配置縱筋和箍筋,其構造要求同普通鋼筋混凝土柱。

        (二)除了柱身的加固以外,還要特別注意柱腳的加固:

        1、柱腳底板厚度不足時:

        (1)可增設柱腳加勁肋,從而減小底板計算彎矩。

        (2)在柱腳型鋼間澆筑混凝土,使柱腳底板成為剛性塊體。但要注意清除柱腳表面的油漆和銹蝕,以增加粘結力。

        2、柱腳錨固不足時:

        (1)增設附加錨栓。由于需要在混凝土基礎上磚出孔洞插入附加錨栓,所以適用于混凝土基礎較寬大的情況。錨栓還需用環氧砂漿或硫磺砂漿等固定住。

        (2)將整個柱腳包以鋼筋混凝土,外包混凝土里的鋼筋要伸入基礎內,于基礎原有的鋼筋焊接。


        四、柱子的預應力加固法

        柱子預應力加固法,是指在加固過程中,對加固用的撐桿施加預頂升力,以達到卸除原柱承擔的部分外力,減少撐桿的應力滯后,充分發揮其加固作用的一種方法。該方法適用于應力較高或變形較大而外荷載又較難卸除以及損壞較嚴重的柱子。一般,對軸心受壓柱,應采用對稱雙面預應力撐桿加固;對偏心受壓柱,一般僅需對受壓邊用預應力撐桿加固,而受拉邊多采用非預應力法加固。

        包鋼加固

        五、外包混凝土加固磚柱

        外包混凝土加固磚柱包括單側、兩側和四周加固。

        1、側面外包混凝土加固

        適用于磚柱承受的彎矩較大時,可僅在受壓面增設混凝土層或雙面增設。

        不管采用哪種方式,新舊柱的連接結合非常重要。所以雙面加固時箍筋要連通,在原磚柱上打入混凝土釘或膨脹螺栓等。而且當柱截面高度h大于370mm,應將原磚柱的角磚每隔5皮打掉一塊,以便新舊柱能很好咬合。側面增加混凝土層加固后的磚柱即成為組合磚砌體,規范對此類配筋混凝土有專門的規定。

        2、四周外包混凝土加固磚柱

        此法用于軸心受壓磚柱及小偏心受壓磚柱,其承載力的提高效果特別顯著。

        當外包層較薄時亦可用砂漿。但砂漿等級不得低于M7.5,同時應設封閉箍筋,間距不宜超過150mm。

        這樣加固之后,是磚柱的側向變形受到約束,受力類似于網狀配筋磚砌體。相應規范中也有針對性條文。


        六、外包鋼加固磚柱

        外包鋼加固磚柱的一般做法是:用水泥砂漿將角鋼粘貼于磚柱的四角,并用卡具夾緊,隨即用綴板將角鋼連成整體,隨后去掉卡具,再刷水泥砂漿以保護角鋼。角鋼應可靠地錨入基礎,在頂部應有良好的錨固措施以保證其有效地工作。

        經外包加固后,砌體變為組合磚砌體,但由于綴板和角鋼對磚柱的橫向變形起到一定的約束作用,使磚柱的抗壓強度有所提高。據試驗,抗側力甚至可提高10倍以上,因而它本質上改變了磚砌體脆性破壞的特征。



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