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关键词 植筋;结构胶;混凝土;钻孔
中图分类号TU528 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0177-02
0 引言
植筋技术在我国是从80年代初期,由中科院大连化学物理研究所研制成功我国第一批建筑结构胶粘剂,90年代植筋技术开始推广应用。植筋,实际上是用一种胶粘剂对一些老房子进行结构性加固、局部补强以及新老结构连接还包括补埋钢筋、后埋钢构件等工程中的应用。植筋技术的应用关键取决于混凝土基材质量、钢筋质量、粘结剂强度、钢筋植入混凝土深度(锚固长度)、施工温度等因素。这几个因素是决定性因素,在钢筋的植入过程中如果混凝土基材强度不高或者很脆,那么这个植入是不会起到任何效果的。
根据《混凝土结构加固技术规范》,混凝土强度低于C15,一般不宜采用此种工艺进行加固。钢筋一般选用I级、Ⅱ级钢筋,其强度应符合现行国家标准,即《普通碳素结构钢技术条件》的规定;而胶粘剂的强度是植筋技术的关键,根据已有的试验结果得知,粘结剂的自身强度及粘接强度均能满足使用要求,混凝土植筋的破坏形式则主要取决于植筋的锚固深度[1]。
1 工程概况
工程中应用案例工程主要应用目的是把大型的制冷的设备放到大楼的地下二层,而大楼地下总共3层,地上部分主楼共18层,本工程结构形式为全现浇框架剪力墙结构,然后是伐板基础,基础底板厚度裙房为900mm,大楼为1 700mm,大楼的井筒部位为2 000mm,采用天然地基,地基土质为第三纪沉积砂土,承载力标准值为280Kpa,基础埋深处有地下水,地下水对混凝土结构无腐蚀性,抗震设防等级为一级,设防烈度8度,6级人防;最大跨度为9.0m。
1.1施工工艺操作顺序
定位钻孔清除灰尘清刷再次除尘(带水清刷吸干水份)注胶植入钢筋。
1.2 定位及钻孔
选用标准预制板,然后根据数量和比重计算预制板的重量,确定钢筋的承载力,并定出钻孔的数量,预制板的恒荷载标准值为7kN/O,活荷载标准值为3kN/O,荷载的总设计值为:1.3×7+3×1.2=12.7kN/O。确定了预制板的载荷后,我们通过对内力值的计算得出梁的植筋数为:9Φ(三级钢)28,其中上铁为:3Φ(三级钢)28,下铁为:6Φ(三级钢)28;箍筋Φ10@150;其中三级钢fy=360kN/mm2,梁的截面尺寸为300mm×500mm。钻孔的位置三排,每排三个孔。根据现场进行放线定位,标出钻孔位置,使用水钻进行钻孔,孔径>d+6mm,钻孔深度为20d(d为所选钢筋直径:28mm)。
1.3清孔清孔
清孔清孔是小工艺大概念,不能忽视一定要注意观察,时刻保持孔内的干燥。
1.4钢筋下料,钢筋除锈
植筋锚固长度为20d,这个长度的要求就是要满足预留设计搭接长度,要注意相邻两根错开35d。在加工完了以后要对钢筋进行特殊的除锈处理。对于一般没有严重锈蚀的要进行保护和清理。
1.5钢筋埋植
将经过除锈处理的钢筋插入已灌入有结构胶的孔内,然后通过拧动钢筋,并进行重复的插入拔出,把孔内间隙体完全消失,达到完整的不带有灰尘的固定。将钢筋扶正固定,在胶固化前不能扰动钢筋,以免影响锚固效果,见图1。
1.6植筋的时间要求
1)结构胶初凝时间很快,从拌胶到植筋完毕整个工序应在30min完成,植筋完成24h后即可进行下道工序施工;结构胶初凝结硬后,不可再用于植筋;
2)如果对初凝时间有特殊要求,一般在对一些地下工程中常见的涉水工程是有一定的要求,那么可以根据使用时的环境温度及所需的锚固件使用要求,通过增减B料(固化剂)的用量来控制胶的初凝时间。B料用量的多少对锚固强度没有明显影响。
1.7案例结论
在这次地下二层中的应用中我们可以大略的得出植筋技术的应用主要还在于一方面是结构上的合理性,对不同的建筑用材进行科学分析,在这个基础上进行定位和钻孔并清理除锈,然后对埋植并掌握好时间,对有特殊要求的在时间上另外的控制固化剂,可以说整个流程是在可控范围内进行操作,在这里我想要关注一下植筋技术未来的发展方向。
植筋技术发展趋势从上面的案例只是一个非常普遍的植筋技术应用,现在采用植筋技术进行加固和改建等的工程已经是十分多了。随着工程项目的升级除了在民用建筑工程中同时也出现在水利工程、电力工程、煤矿、发电厂、江河道治理、甚到跨海大桥的施工等工程中都得到大量的应用。在国外植筋技术应用的非常广泛,因为国外植筋技术的应用非常成熟也很普遍,植筋技术不仅得到广泛应用,特别在植筋技术的研究也是领先于国内。植筋技术在建筑结构加固,特别是我国是地震多发国,这几年来陆续有一些地震发生,这对于应用这门技术提供了广阔的空间,同时对于后建筑的维修加固,特别是对于城市标志性建筑物地加固和改造以及升级具有特别重要的价值,因为这些工程是不允许有破坏的,特别是对于一些古迹。而在国外的应用别是对建筑物功能改变,也就是我们说到的升级功级以及市政扩改建和重要地段的难度施工应用等到了充分的发展,特别是有专门的机构进行专业的研究,对于植筋胶的研究可以说即有创新也有融合,因为植筋技术本身就需要与其它技术的融合发挥出更大的作用而不能简单的或者单一的使用,这不是现代建筑发展的方向。而国内应用较为广泛的HIT2HY150、FISV360等植筋技术都源于国外。从这一点上说,笔者认为引进是可以的,但是一定要创新,一定要有自己的研发,虽然近年来国内也有胶粘剂的出品,但是效果不好,这是事实。所以一定要克服困难迎头赶上。我们看到植筋技术与传统工艺相比,具有性能好、施工方便、速度快、文明施工程度高以及对原结构构件无破坏等优点;特别是我国现阶段社会正处于大规模的工程建设期和保护古建筑时期,以及国家巨大的基建投入项目;因此,植筋技术应用有着广泛的发展前景,随着植筋技术的应用普及和植筋技术应用研究的深入,特别是针对中国环境和自我胶粘脐的研发上一定要达到创新和创造。在植筋技术理论将进一步成熟的情况下。把设计、施工、验收将有据可依,而且植筋技术应用也将规范化和理论化。
2 植筋技术应用研究需要解决的问题
随着植筋技术的广泛应用,笔者还是发现了一些问题,这些问题不好好的解决可能会影响到植筋技术的发展。
1)目前,国内对于植筋技术应用的方法、技术程序和技术手段以及设备、仪器和人员的培训还存在诸多的问题或者说还没有形成系统,那么只有通过进一步的实践,在这个基础上形成形成成套的植筋技术范本和手册;
2)在施工过程中,要给出对于在施工中出现相关的技术标准,比如混凝土、钢筋、孔径和植筋深度的理论关系和技术标准,以及注意事项;
3)植筋技术一定要融入其它的技术中,特别是要完善加固技术,对于加固等技术要形成专门的团队,最终把植筋技术在加固上的问题圆满解决;
4)对工程用的胶粘剂要有一点标准和用量规范,不能肓目使用,特别是要根据施工的情况合理掌握。结束语:植筋技术的应用前景是非常广阔的同时也是需要不断的创新和发展的,我们知道植筋技术的应用研究,不仅能够解决既有工程结构变化带来的改变也能解决老化房子的加固问题,还能解决由于设计缺陷造成工程完成无法拆除重建了,可以用植筋技术,还有在装潢施工中出现遗漏等问题都可以使用,所以应用性很强,关键是我们如何把植筋技术的应用价值充分的挖掘出来,利用好。
参考文献
[1]混凝土结构加固技术规范.北京:中国计划出版社,1991.
关键词:植筋胶,植筋,抗剪力,粘结剂强度,锚固深度
1、前言
近年来,混凝土新技术和新材料在桥梁工程改建和加固中普遍开始应用,植筋技术作为一种新型的加固技术,不仅具有施工方便、工作面小、工作效率高的特点,而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格低廉等优点。由于在桥梁钢筋混凝土结构上植筋锚固不必进行大量的开凿挖洞,而只需在植筋部位钻孔后,利用化学粘合剂作为钢筋与混凝土的粘合材料就能保证钢筋与混凝土的良好粘接,从而减轻对原有混凝土结构构件的破坏,也减少了加固改造工程量:又因植筋胶对钢筋的锚固作用不是靠锚筋与基材的胀压与摩擦产生的力,而是利用其自身粘接材料的锚固力,使钢筋锚杆与混凝土基材有效地锚固成一体,产生的粘接强度与机械咬合力来承受受拉荷载,当植筋达到标准的锚固深度后,植入的钢筋就具有很强的抗拔力,从而保证了锚固强度。工程实践证明,植筋技术不失为一种处理建筑及桥梁混凝土结构缺陷的好方法。将钢筋、螺栓等牢固地埋置于混凝土基材的化学植筋技术,近几十年来已被我国建筑业广泛的应用于各类建筑加固、改造与维修中。在目前应用化学植筋技术的桥梁加固、改扩建工程中,存在两种主要的植筋施工方法:按生产厂家提供的标准机具操作方法和人工操作方法。无论是施工操作程序,还是植筋粘合剂材料,这两类施工方法都存在着一定的差异。机具标准操作方法则是配备专用施工工具,同时粘合剂在出厂时已经做好定量包装;人工操作方法的施工方式为现场手工称量,均匀搅拌,手工填充。对两种施工方法进行对比分析,机具标准操作方法费用相对要高很多,但是便于施工操作。
一、化学植筋锚固技术简介
化学植筋锚固技术原理;化学植筋锚固技术是一项新型的钢筋混凝土结构加固技术,是对混凝士结构较简捷、有效的连接与锚固技术。它是在已有混凝土结构或构件上按适当的直径和标准要求的深度钻孔,采用专用植筋胶,利用其粘结和锁键原理使设计图纸要求的钢筋与原混凝土粘接牢固,使作用在植筋上的拉力通过化学粘接剂向混凝土传递,从而形成受力整体。目前,已广泛地应用于桥梁扩大加宽基础、加层改造、新旧混凝土连接、漏放钢筋添加、节点连接加固、增梁加梁、柱及桥栏杆安装固定等工程处理中应用,并得到广泛的应用于新建和已有建筑物的加固改造工程中。其工作原理是:在施工加固过程中,新旧混凝土界面的抗剪力主要由以下几部分组成:界面混凝土内部结合力,界面摩擦力,植筋的抗剪力。当外力作用达到一定程度,界面混凝土内部结合力被抵消,新增的混凝土与原混凝土界面理论上分离,产生相对位移,此时植筋受拉力和剪力产生弯矩作用,作用值的大小依赖于界面的粗糙度和强度。如果界面足够粗糙,新增的混凝士与原混凝土界面粘和力足够大,此时会产生附加的混凝土层间自内连锁作用(包括摩擦力和内部结合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
2.化学植筋锚固技术优点;
设计的灵活性:根据需要可以在钢筋混凝土结构的大多数位置,根据结构受力特征而设计植筋的数量及规格。可靠性优于预埋件:一般钢筋混凝土结构在需要与其他结构连接处均预留预埋件,但预埋件位置不易确定,混凝土浇注成型后及调整使用功能后预埋件的位置难以改变且施工繁琐,而植筋具有灵活性,其可靠度与预埋件基本相同。比一般的铆、焊方法相比受力均匀,材料不会产生应力集中现象(如焊接时的热应力等),化学植筋比较耐疲劳。承载力大,按标准规范计算施工的植筋完全能满足承载力的受力要求。工艺简单,可大大缩短工期,往往在2~3 天或更短时间内就可使用。钻孔直径、深度范围广、施工灵活,抗高温,可近距离焊接施工。新增混凝土结构基本没有滑移。造价较低:以应用植筋技术最多的框架柱与砌块填充墙之间的锚拉筋(ф6㎜)为例。经过施工单位使用情况调查,一般每公斤结构植筋胶可植近100根锚拉筋,植筋所用结构胶成本还不到0.6元,由于植锚拉筋工艺简便,一般钢筋工都可以操作,且每个工日至少可植50~60根,每根钢筋综合成本也就在1~2元左右,比其他施工方法相对经济。
3.化学植筋锚固技术影响及不利因素
植筋技术的成败主要取决于混凝土基材质量、钢筋质量、粘结剂强度、钢筋植入混凝土的深度(锚长度)、施工温度、成孔质量、孔内洁净程度、孔内干湿程度等诸多因素。施工时应满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的要求。混凝土本身强度如果很低,植入高强度钢筋没有实际意义。论文格式。所以根据《混凝土结构加固技术规程》规定,混凝土强度不宜低于C15,混凝土强度宜采用C20以上。钢筋一般选用I级、II级钢筋,其强度应符合现行国家标准,即《普通碳素结构钢技术条件》的规定。粘结剂胶体的自身抗拉强度、抗弯强度及劈裂抗拉强度和粘接性能强度必须满足使用要求。混凝土化学植筋的破坏形式则主要取决于植筋的锚固深度,就植筋的埋置深度而言,试验研究表明,埋深较小时,植筋发生混凝土锥形破坏,承载力较低,不但不能发挥钢筋的作用,而且脆性破坏:埋置深度过深时,钢筋发生断裂破坏,钢筋植入部分没有发生丝毫滑移,强度未充分发挥,容易造成材料浪费:只有埋置达到适当的深度时,植筋破坏始于钢筋屈服,有明显的屈服破坏预兆,符合工程需要。论文格式。这个“适当的深度”就是满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的要求。施工温度及湿度。植筋的施工温度直接影响粘结剂的固化时间。一般情况下,植筋所用粘结剂的固化时间随温度的升高而缩短:植筋的环境湿度也直接影响粘结剂的固化时间和粘结力学性能的发挥,故应确保环境温度不致过高及湿度相对低些。化学植筋锚固工艺对操作者来说存在一定的危害,施工时应做好个人安全防护,现场要保持通风良好。
4.化学植筋锚固技术施工要求
工艺流程: 植筋锚固钢筋混凝土工程设计→定位→钻孔→清孔→注胶→除锈后在钢筋上标记埋深刻度,→植入钢筋→留足够的时间固化并防止流胶→现场检测固化效果→检测合格→对结构表面进行凿毛处理→清洁表面→浇筑新增结构混凝土。施中应注意的问题:①按设计要求定位布孔。②钻孔与母体表面垂直,孔径比钢筋直径 5㎜左右,注意钻孔位置应避开结构内钢筋,尤其是受力主筋,一般采用钢筋探测仪定位。采用水钻钻孔时,应对孔壁进行打毛及干燥处理。③用刷子及清洁的压缩空气清干净尘土,不能用水洗,钢筋表面要除锈,不能存在浮锈或油污。④从孔底开始注胶,待孔内注胶达到80%以后即将钢筋缓缓旋入孔中,以表面稍有溢出为宜,整个植筋过程应连续进行。⑤植筋胶凝固硬化前不得施加荷载。植筋锚固在潮湿的混凝土中时,干燥后再施工,硬化时间必须加倍。
二、适合于工程应用的植筋锚固项目
1.用于桥梁病害治理。根据桥梁桥面铺装层不同程度破坏的情况,如产生病害的主要原因是桥面铺装层与梁顶面粘接不良。通过对桥面铺装层钻芯可以看出,桥面铺装层与顶梁的结合性很差,主要原因是施工中浇筑铺装混凝土前对梁板顶面凿毛及清理不当,铺装层与梁板之间出现夹层,未能紧密结合成整体,形成分层,在机动车辆行车震动的作用下发生疲劳破坏。采用化学植筋技术,可使桥面铺装与梁板结合紧密,两者共同参与受力,同时固定桥面铺装钢筋网的位置。论文格式。采用化学植筋技术的固定桥面铺装钢筋网的结合层运行效果良好。
2.用于加固新旧混凝土结合部强度。如桥梁扩大基础、承台、盖梁和台帽等部位。通过在扩大基础、承台、盖梁和台帽等不同部位的植筋施工体现化学植筋效果,可以有效提高新旧混凝土结合部位粘接性能强度,施工部位,新旧台帽结合部位极少数出现裂隙。
3.用于对一些老旧厂房、住宅、办公楼等的改造:由于一些旧有建筑结构不能适应使用需求,需要进行改造,而距使用年限还有一定的时间,使用化学植筋的方式进行建筑结构改造,如接柱、加梁、后加楼梯、电梯井、内外装饰锚固等,这样能节省大量的资金及时间。
4.用于桥梁加宽。传统方法是先做好桥下安全维护工作,再凿除防撞栏和桥面悬臂板混凝土,安装加宽部分钢筋并与旧桥钢筋绑扎固定,最后支模浇注混凝土。从节约投资、减少施工难度、缩短工期等方面考虑,采用化学植筋方法施工更实用、有效。具体作法是在需加宽的构件上植入一定数量的钢筋,再支模浇注混凝土,从而加大桥面宽度。在桥梁加宽工程上应用化学植筋方法具有不错的效果。
三、结束语
化学植筋技术设备简单,操作方便,效果可靠,其施工要点在于钻孔深度、孔径及垂直度一定要保证符合设计要求,且施工中植入钢筋一定要保持洁净,对植筋胶的选用一定要严格,施工前必须先做试验,若能保证以上措施,植筋效果能达到《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006的要求。总的来说植筋技术的合理应用,不仅能够解决既有工程结构由于使用功能变化、不可抗力(指地震、水灾、火灾等自然灾害)、结构老化等原因而需结构加固的问题,而且,还能解决由于设计缺陷、装潢、施工遗漏等原因造成的需要结构加固问题。同时,随着更多需要结构加固工程和改造工程的出现和化学植筋技术被广泛的应用。其可靠性被工程界和开发商的认可,为化学植筋技术的应用提供了广阔的市场。但是,随着化学植筋技术的广泛应用,应努力解决好以下问题:植筋技术应用的方法、手段、设备、仪器,通过研究和实践形成成套的更为先进的化学植筋技术,从而使该技术进一步理论化、规范化。相信,随着化学植筋技术的成熟和成本的不断降低,它在建筑工程中的运用将越来越普遍。
结论;由各种工程的实际应用的数据分析可知,严格按照施工要求,不同的操作方法对粘合剂的承载力影响是有限的,各种结构用化学植筋粘合剂用于建筑物结构改造中钢筋的种植完全是可行的,而且在承载力上区别不大;不同的操作方法决定了粘合剂的可操作性、固化时间、环保安全性、价格等等,通过以上的论述,我们可以得知如果在施工条件允许的情况下,化学植筋技术粘合剂具有更大的市场,而且这种优势会随着我国劳动力成本的不断上涨、工程质量的要求、环保的要求的不断提高而不断扩大,最终混凝土化学植筋技术将会更加完善。
参考文献
[1]混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2004
[2]混凝土结构加固设计规范GB50367-2006
[3]市政桥梁工程质量检验评定标准 CJJ2-90
[4]城市桥梁养护技术规范 CJJ99-2003
关键词:土木工程;建筑结构;地基加固
土木工程建设是我国建筑行业中不可或缺的组成部分,随着建筑业施工技术水平的提高,土木工程施工技术也得到了发展和创新,其结构的稳定性和地基加固技术是土木工程建筑质量的基础保障。土木工程作为建筑业中的基础建设与人们日常生活息息相关,不仅对人们居住质量造成影响,还关乎着人们生命财产安全,这对于社会的经济发展和人们生活水平的提高都具有重要意义。通过合理的技术手段,提高土木工程中结构与地基加固技术的应用,可以提高建筑项目的质量和使用寿命,为人们提供更加舒适、安全的居住条件。
1土木工程建设中的结构
1.1钢筋混凝土结构
当下,在土木工程建设中,钢筋混凝土结构是最常用的一种建筑结构形式,通过钢筋与混凝土的完美融合达到建筑工程的整体稳定效果.在使用时,需要对钢筋质量和混凝土质量加以控制,确保其性能能够满足设计、施工要求。如果材料选择出现问题,势必会造成土木工程结构的不稳定,影响建筑质量和施工进度,甚至造成成本费用的增加。工作人员在进行钢筋混凝土结构施工过程中,必须确保结构的整体质量,严格按照相关标准和技术规范进行操作,控制好钢筋混凝土的配置条件,最大限度提升钢筋混凝土整体质量。在施工中,工作人员进行原材料的采购时,应该提高对混凝土原材料的使用,对于混凝土当中的水泥、砾石、骨料、配比等都要严格控制,通过科学的实验结果进行合理的混凝土拌制。在钢筋选择时,根据施工需要对钢筋的柔性和刚性做好判断。确保钢筋混凝土材料都满足合格标准,提升土木工程结构的质量。
1.2结构的优劣
钢筋混凝土结构具有很大的优势,通过其自身性能的发挥可以提高建筑物的整体协调性、耐火性、耐久性、抗震性等设计要求。同时,钢筋混凝土结构具有一定的实用性,材料成本相对较低,在满足使用功能的同时,能够降低整个土木工程建设的成本,为业主创造更有效的经济价值。但是在实际施工中,钢筋混凝土结构容易受到多种因素的影响造成结构的不稳定因素。所以,施工人员需提高施工过程中的质量控制,加强对钢筋混凝土配置的优化,合理使用加固技术更好的提升土木工程建设的质量。
2结构加固技术的应用
2.1托换技术
托换技术的应用是一门综合技术,这种方法的好处就是工程的施工工期很短、施工成本较低,而且对于人们的日常生活影响不大。但是托换技术要求施工人员具有较强的专业性能,一定要保证技术人员具有很强的专业技术水平,才能保证工程的质量与稳定。
2.2植筋技术
与托换技术相比较植筋技术操作起来比较省事,植筋技术的具体做法就使将钢筋插入混凝土里,可以使建筑物更加牢固,这种技术的特点就是成本较低,不需要那么专业的技术水平,所以在工程的建设中被普遍的使用。
2.3裂缝修补
如果建筑物的墙面或结构出现裂缝就需要对裂缝进行修补,修补前一定要检测裂缝的大小,然后选择不同的补救方法,这样可以增加建筑物的稳定性性和质量,提高使用寿命。这一技术应用起来比较简单并被广泛的应用,还可以节约成本减少人力、物力、财力的浪费。
2.4碳化混凝土修复
利用一些方法改变混凝土酸碱度的变化,也可以加强其抗阻性能,避免碳化带来的不良影响。现阶段这种技术还存在一定的缺陷,还需要技术人员加强投入。
3地基加固技术的应用
3.1强夯加固技术
强夯主要是利用机械对地基进行夯实从而达到一定的加固效果,在加固过程中施工人员严格按照相关标准对地基进行夯实处理,经过反复的夯实提高地基的稳定性。由于用到强夯机频率比较高,因此在施工中还应该注意对机械设备的维护与保养,确保加固技术可以顺利进行。
3.2压密注浆加固技术
压密注浆是土木工程施工中比较常用的一种加固技术。施工前,技术人员根据施工范围内的地质情况进行勘察,计算出准确的加密深度,确定水泥、粉煤灰等材料的配比,按照要求制作成浆液。通过对土壤进行注浆施工,浆液灌注到地基中以后会对多余的水分和空气形成一定的挤压,并且和地基土壤融合为一体,从而对地基结构形成支架效果,提高土壤密实度,提高地基的稳定性,达到加固效果。
3.3加筋地基加固技术
土木工程中地基施工是一项比较系统的施工项目,其中涉及到很多专业技术,加筋地基加固技术就是比较常用的一种地基加固技术。通常情况下,这种加固技术比较常用于施工环境复杂的部位,在施工过程中具有关键作用或者困难部位,采用加筋技术来提高地基的整体稳定性,确保工程的顺利进行。另外,对于土质疏松的地基,使用加筋技术可以有效的提升地基整体效果,满足使用要求,要土质疏松的地基变得更为牢固,由于我国地域辽阔,经常会出现各种特殊性的地基环境,加筋地基加固技术在这种环境影响下得到了广泛的应用。
4结束语
综上所述,随着现代化城市建设的不断发展,越来越多的结构形式出现在土木工程建设施工中,只有充分发挥土木工程建筑的实际效应与社会效益,才能确保建筑业的稳定发展,施工企业应该注重土木工程设计工作,提高土木工程结构的设计水平,在施工中,根据实际情况,选择适合当前结构形式的加固技术,做好建筑地基基础施工,提高基础稳定性,更好的为土木工程整体效益的发挥做出贡献。
参考文献:
[1]王砾伟.探析土木工程建设中结构与地基加固技术的运用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2014,(23):49-51.
[2]周玉玲.建筑加固改造综合决策方法及工程应用[J].工程技术研究,2016,(7):46+49.
[3]陈红.水泥搅拌桩在市政道路软基加固中的应用[J].南方农机,2017,48(10):103.
关键词:钢筋混凝土;静压钢管桩;引孔;加固
中图分类号:TU37文献标识码: A
1 工程简介与地质
某居民楼为8层框架结构住宅建筑,基础为人工挖孔桩基础,框架间填充墙为混凝土砌块,建筑总长70.55m,总宽9.0m,层高3.0m,总高25.4m。
2012年7月,A轴东面挡土墙出现变形及裂缝,当时1/A角向东垂直度偏差约50mm。
2013年4月经云南省建筑工程质量监督检验站监测结果:某居民楼东西两侧产生不均匀沉降,1/A角向东垂直度偏差约149mm,倾斜率为5.87‰,高于规范4‰的允许值。并且存在继续向栋偏移的趋势。
拟建场地位于云南省昭通市永善县城内,场地北面为县城居民区;南面为空地;西面为明通路;东面为廉租房。该场地的西侧和东侧有两道人工边坡,西侧的明通路比拟建场地高约4.50~8.50m,形成的人工边坡大部份已设置了挡土墙进行支挡,仅局部地段(中段)未设置挡土墙。东侧的廉租房场地比拟建场地低约4.80~8.00m,形成的人工边坡已全部设置了挡土墙。场地地貌上处于中山区斜坡地带,地形沿山势由西向东缓倾。场地地面标高介于744.11~749.28m之间,高差约5.17m。
2 建筑倾斜的原因分析
(1)施工缺陷:根据设计方提供的pkpm文件及施工方案提供的施工资料进行复核审查计算,某居民楼实际施工桩长在5.64m~12.11m间,15栋1-8轴桩顶标高746.5m,东面挡土墙墙底面标高734.27m,相差12.23m,实际桩长未进入东面挡土墙墙底面以下。
上挡墙经过抗滑移稳定性核算,结果为0.59,小于1.0,且小于1.3(规范限值),实际施工挡墙的抗滑移稳定性严重不满足规范要求;
上挡墙经过抗倾覆稳定性核算,结果为0.81,小于1.0,且小于1.6(规范限值),实际施工挡墙的抗倾覆稳定性严重不满足规范要求;
下挡墙经过抗滑移稳定性核算,结果为0.52,小于1.0,且小于1.3(规范限值),实际施工挡墙的抗滑移稳定性严重不满足规范要求;
下挡墙经过抗倾覆稳定性核算,结果为1.15,大于1.0,小于1.6(规范限值),实际施工挡墙的抗倾覆稳定性不满足规范要求;
(2)暴雨影响:2013年3月永善突降暴雨,暴雨过后,某居民楼出现明显的倾斜及裂缝情况。分析突降雨水对土体应力产生影响,回填土出现坍落,房屋东侧回填土比东侧深,坍落更严重,导致房屋向东侧倾斜。
(3)地震影响:永善县4月20日发生地震,震后监测数据显示房屋明显向东倾斜加大。
(4)通过对金江锦城二期的前期整体监测,某居民楼相邻三栋建筑均出现明显的东西沉降差异;挡土墙出现向东的水平位移。专家讨论,怀疑某居民楼整个地块可能存在整体滑移。
3加固方案
3.1加固原理分析
(1)挡土墙加固
经pkpm验算及现场情况,挡土墙加固采用新加混凝土挡土墙进行包覆,新加混凝土挡土墙的稳定性采用内立柱拉杆的方式进行。
本工程挡土墙加固采用对挡墙及底脚新浇”L”型钢筋混凝土挡土墙,设计墙顶400mm厚,墙身底脚厚800mm,新浇混凝土挡土墙高度与原毛石挡土墙高度一致,在挡新浇混凝土挡墙中部设置水平腰梁,间隔6米设置钢筋混凝土扶壁。
新浇钢筋混凝土挡墙施工过程中严密进行变形观测,若变形在规范允许范围内或稳定状态可不采取进一步措施(如进行锚索施工等)。
新浇挡土墙底脚及上部预留锚杆,进行锚杆静压钢管桩,锁住整栋房屋及挡土墙,钢管桩还可将上部荷载传至土体深层,对上部进行卸载。设计挡土墙下脚钢管桩深度为10m,上部钢管桩深度为21m,钢管管径219mm。
(2)室内基础加固
针对原施工桩基础承载力不满足设计要求,室内基础加固采用扩大院桩基承台,锚杆静压钢管桩,补强桩基承载力;同时压钢管桩至挡土墙下方至少2m对上次地基土进行卸载。设计单根钢管桩承载力40t,钢管桩深度为14m,钢管管径168mm。
3.2主要施工方案
(1)基础砼施工
浇捣混凝土时,采用分层浇筑法,一方面在施工中即使混凝土内部热量得以有效散发,另一方面加强振捣,提高混凝土密实度,使之有相对较强的抗裂能力。
(2)施工工艺流程主要包括:施工放线,钻孔,清孔,钢筋处理,配胶,植筋,检测。
(3)引孔施工
1)机械选择
根据该工程的地质情况选用长螺旋钻机,本工程钢管桩桩径为168mm和219mm,故引孔机配170mm和220mm的钻杆,钻孔深度为室内14m,挡土墙上方为21m,挡土墙下脚10m。
2)施工工艺流程
钻机组装调试施工放线定位桩位及高程相关人员复核、验收建筑物轴线、桩定位螺旋钻机就位钻杆对正桩位调整钻杆垂直度开动钻孔测量孔深记录备案。
(4)锚杆静压桩施工
静压预制桩的施工一般采用分段压入、逐段接长的方法。其施工流程为:测量定位压桩机就位吊装喂桩桩身对中调直压桩接桩再压桩(送桩)终止压桩切割桩头。施工前做好放线工作,在桩位中心打上一根短钢筋并涂上红漆,但是由于桩机进场会造成土体挤压导致桩位偏移,故桩机定位后应复测桩位是否正确。
压桩机进行安装调试就位后,行至桩位处,使桩机夹持钳口中心(可挂中心线陀)与地面上的样桩基本对准,调平压桩机后,再次校核无误,将长步履(长船)落地受力。
静压预制桩桩节长度一般在12米以内,可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩,也可以配备专门吊机进行吊装喂桩。第一节桩(底桩)应用带桩尖的桩,当桩被运到压桩机附近后,一般采用单点吊法起吊,采用双千斤(吊索)加小便担(小横梁)的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时,起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的夹物和积水清理干净。
4 观测数据总结
(1)整个工程中,最大沉降差产生点位为14#点(位于房屋东南角)与1#点(位于房屋西南角),与房屋倾斜方向吻合。
(2)对A轴线钢管桩采取封桩措施后,第二天A轴线(即东侧)沉降观测点沉降速率明显下降,基本与F轴对应点位沉降速率持平,及东西侧未产生明显沉降差。
(3)工程后期观测数据显示,平均沉降速率为0.00167mm/d,可认为整栋房屋处于稳定状态,可交付使用。
5 施工效果分析
对室内基础加固及沉降数据的综合分析,在对五单元A轴线的钢管桩进行封桩处理后,五单元A轴线沉降速率明显下降,说明钢管桩施工已经取得了效果。并且在后续观测中,沉降逐渐趋于稳定。其余四个单元情况基本相似。证明采取的加固措施是行之有效的。
本文通过对永善某居民楼的基础加固及挡土墙处理的原因分析及处理方案措施进行描述。主要对该栋楼产生倾斜的原因分析,计算采用锚杆静压钢管桩加固室内基础,采用“L”型混凝土梁包覆加固挡土墙。该工程的施工设计及实施可为同类工程提供参考。
参考文献
[1]既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2012)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
[2]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)[M]. 中国建筑工业出版社,2012.
[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)[S]. 中国建筑工业出版社,2011.
关键词:加固改造设计计算方法注意问题
1 改造加固工程的步骤
1.1 改造鉴定的标准和依据(更新下规范)
现行的规范规程。主要有:《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2001) ;《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);《混凝土结构设计规范》GB50010-2011;《砌体结构设计规范》( GB50003 - 2001) ;《钢结构设计规范》GB50017-2003;《钢结构加固技术规程》(CECS77∶96) ;《混凝土结构加固技术规程》(CECS25 : 90) ;《多层砖房结构加层技术规范》(CECS78 :96)
1.2 改造加固鉴定步骤
已建工程在改造加固前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是:
(1) 收集资料。调查了解该项目的状况(包括:设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等) 和准备改造的内容(使用功能、条件等) 。
(2) 现场调查、测试。在现场收集建筑材料资料(主体结构和维护结构材料的损伤情况等) 和建筑结构(结构变形、裂缝等) 资料。
(3) 根据项目实际情况和要求的改造加固方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对改造加固方案加以验证。
(4) 改造加固工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作。
2 改造加固方法
2.1 砌体结构改造加固
(1) 对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足,主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法。
(2) 砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法。
砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理。由于温度原因造成的裂缝, 可采取填缝封闭和加筋锚固方法; 对裂缝较细又数量较多的, 待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法; 而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题。
2.2 混凝土结构改造加固
混凝土结构常用加固方法的特点及适用范围见表1。
加固方法 主要特点 使用范围 计算方法
加大截面法
采用原结构材料加大构件截面以提高承载力 梁、柱、板、墙等一般构件
详文献1
外包钢加固法
在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力。做法有干式和湿式两种。 构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力。当采用化学灌浆外包钢时,型钢表面温度不应高于60 ℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献2
预应力加固法
采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固,使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上。 可有效提高承载力、刚度和抗裂性。同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等。不适用于温度高于60 ℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构。 详文献1
增设支点法
增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力。有刚性和弹性支点两类。 适用于净空不受限的梁、板、桁架等。
详文献1
粘贴钢板法
在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力。 适用于受弯、受拉构件(梁、板) 。不适用于温度高于60 ℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献1
碳纤维织物加固
在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力。
除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理。 等效钢筋面积法
详本文
绕丝法
在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同
工作,提高承载力。 适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力的计算方法可根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,采用等效钢筋面积法,计算比较简单并偏于安全。首先将碳纤维织物的面积转化为等效钢筋面积,即:
Ase = Acfs fcfs/ f y
其中:Ase为等效钢筋面积; Acfs为碳纤维织物的面积;fcfs为碳纤维织物的抗拉强度; f y 为钢筋的抗拉强度。
对应碳纤维织物的面积: Acfs = ntcfs Bcfs
其中: tcfs为碳纤维织物的计算厚度; Bcfs 为碳纤维织物的幅宽; n 为加固梁时碳纤维织物的粘贴层数。在得到等效钢筋面积后即可采用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。
另外根据工程改造的实际情况还可采用增设支撑系统、剪力墙、钢拉杆圈梁等以增加原结构的整体性、改变构件的刚度比、改善构件受力状况、调整结构内力等。
3 改造加固设计中的工具软件
对改造加固工程,在进行现场调查和资料收集完毕后,应对提出加固方案进行结构验算。对于变动较大的工程项目须采用结构软件对其改造前后的结构模型进行计算分析以避免出现改造加固后给原结构带来新的结构安全隐患。砌体结构和混凝土结构可采用PKPM、TBSA ;对于其它一些有限元分析软件使用时需注意构件参数和荷载组合工况的设置等。
事实上在小型改造项目中和局部构件加固设计时,很多工具软件使用十分方便,设计效率也会提高很多。笔者在此介绍一些小型工具软件供参考。
(1) 粘贴钢板计算软件jg gb.exe(http :\\gzdbty.省略)
(2) 地震分析程序PRSDZH. exe
(3) 结构计算软件包SESV1.1 、理正工具箱等。
4 改造加固设计中需注意的一些问题
在改造加固工程中界面处理好坏, 将直接影响加固设计效果, 如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题, 这将关系到结构改造的安全性问题。为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视, 适当增大安全储备。针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面, 采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术, 务必使加固面结合接触紧密, 达到设计要求。
改造加固工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载, 在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下, 其容许承载力相应也会提高。根据相关资料, 提高系数K 可依据改造前后基底应力之比( p1 / p2 )参考选用(见表2) 。
表2 地基承载力提高系数 K
目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件,而在结构总体上的把握与判别上相对较弱。改造加固要注意局部构件加强后对相邻构件乃至对整体结构的影响。否则有时改造加固后会适得其反。例如: 对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布; 对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固, 使得该层墙体的刚度大幅度增加, 形成与相邻楼层的刚度差, 对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高, 防火等级大幅度下降等问题。为此, 对改造要求和加固方案在设计要从总体上把握, 满足结构设计理论和现行规范规程的要求(如建筑抗震设计中的概念设计、混凝土结构设计中的强柱弱梁强节点等) 。
结束语
建筑物作为特殊商品,要被使用几十年甚至永久地保存下去。但随着社会的发展对建筑物的要求也在发生变化。为此,目前建筑工程中改造加固项目也逐年增多。有些项目则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划或业主们的新要求;还有些项目是由于存在质量隐患或使用年限已到需要改造加固。
参考文献
[1] 建筑物的检测、鉴定. 加固与改造[M] . 冶金工业出版社,1997.
[2] 建筑结构检测鉴定与加固手册[ M] . 中国建筑工业出版社,2003.
【关键词】 高职;土建类专业;化学课程;教材;适用性
在五年制高职土建类专业开设化学课程遇到的最大难题是找不到适用教材。为此,汉中职业技术学院专门组成《五年制高职土建类化学课程教材适用性研究》课题团队,准备着手编写一套适合使用的校本教材。一年多来,经过大量查阅编写教材相关的材料,深入土建工地现场全程了解大小工程各个环节与化学相关的知识和应用节点,调查了解化学知识在建筑施工过程中的边际与渗透;倾听设计工程师、工民建工程师、建筑工程师、建筑施工工程师、造价工程师、监理工程师和地质、材料、装修、园林花卉等方面技术人员对工程建设中化学知识的应用感受,经验总结;带上学生到工地采样,回学校在实验室进行试验验证;还从网上征订了十余套相关教材进行比较筛选,杂取众长。最终确定本教材要以行业应用、未来发展、施工实际、职业需求和学生能用可用的原则编选教材内容,以学生认知由浅入深由简单到复杂和工程施工过程为顺序安排教材章节顺序和体例。给五年制高职土建类专业编写这类教材还应当结合教师以往化学教学中的经验体会和学生已有基础,衔接初中化学教材相关知识点,方便学生构建化学知识和应用的框架结构。对编写这类教材,我们把感受较深几个方面的思考总结如下:
一、应当与初中化学知识前后衔接一以贯之
五年制高职教材的化学课内容应当与初中化学课内容前后衔接,一以贯之。应当遵循由浅入深,循序渐进,先易后难,逐渐适应的认知规律。教材内容应当把初中的知识内容有机地编排进去,让旧知识温故迁移,新知识知新渗透,让学生在能够接受理解的前提下,一点一点逐步引申,使学生在不知不觉中迈向新台阶。而现有的教材知识体系缺乏连贯性和系统性,前后缺乏关联,独立性很强。例如,第一章的内容很关键,而现有教材中安排了理论性很强的物质结构和元素周期律,较于初中化学课程,单刀直入,跨度太大。如果先安排几组典型的主族元素如卤素、碱金属的学习,学生了解初步规律后再呈现物质结构和元素周期律,亦步亦趋,自然水到渠成。第二章《物质的量》历来是学生学习的难点,没有过渡,而是直接介绍新的物理量――物质的量,让学生感觉突兀,晦涩难懂。此时学生心理产生畏惧感,从主观上难以接受化学这门课程。
二、贴近生活实际和工程施工应用
五年制高职土建类化学课程教材内容应当将社会生活和生产实际吸纳融通,从生活生产应用中的事例案例讲起,积极主动吸纳当代化学化工领域较新较前沿的成果,正面回答一些新材料、新工艺、新流程、新设备在应用中遇到的新成效新问题。传授这样一些贴近生产、生活实际的应用性知识,一定能够激发学生的学习兴趣,有利于提高他们分析问题、解决问题的能力。例如,建筑施工中的硅酸盐水泥与钢筋的凝固反应、家居装饰中油漆涂料建材对环境的污染、甲醛在装饰材料中的广泛使用、新型建材在施工中的应用、石材的核放射等等。可以让学生从身边的生活中认识一些化学现象。如教材中一般都有硫酸的章节,可以列举硫酸毁容事件,并在教学中带学生到附近的化工厂参观硫酸的生产流程,使学生搞懂二氧化硫对大气污染和如何防治二氧化硫对大气的污染;可以编写漂白粉内容,演示漂白粉的漂白过程;可以编写甲烷内容,列举瓦斯爆炸案例;也应当编写乙烯乙炔的内容,穿插简单实验,让学生亲自动手在未成熟的水果(如青皮香蕉)上喷洒一定浓度的乙烯溶液,让学生感知乙炔燃烧的用途及危害。这些内容不但可以把学生将化学知识与工业、社会生活联系起来,让学生了解到化学的社会意义、经济意义,培养了学生的科技意识,同时也增加了化学学习的趣味性,利于学生兴趣的培养。
三、适应未来职业需要
教材内容在重视必须的基础理论、基本知识学习的同时,以培养学生掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能为主线,重点要为后续专业课的学习打好基础,充分实现和专业课的对接。教材内容必须切近建筑工程,适应未来职业应用的需要,尤其是一些有应用前景的新技术新材料必须要讲到。如:表面活性剂在建筑材料中的应用,分析化学在建筑环境检测中的应用,化学锚栓在路桥托架加固和建筑幕墙工程中的应用,化学材料在古建筑保护中的应用,环氧建筑结构胶黏剂在建筑上的应用,一些改扩建工程中逐步推广应用的化学植筋施工工艺。钢筋的锈蚀与硅酸盐水泥的保护,水玻璃(俗称泡花碱)在建筑材料中的应用,化学灌浆在建筑防水堵漏工程中的综合应用,新型复合材料应用中的化学原理等等。通过查阅全国许多专科以上土建类专业教材,走访建筑行业的资深人士,深入中省大中型工程工地,对校内学生进行调查问卷,对专业课教师和实习学生访谈,分析统计并归纳整理主要的教材内容如合金材料在建筑装饰中的广泛应用;硅酸盐材料玻璃、水泥、陶瓷的化学性质及其在生活生产中的广泛应用等;有机高分子材料塑料、纤维、橡胶、涂料生产使用中的环境保护等;又如苯的化学性质内容虽然不是必须掌握的重点内容,但也一定要通过列举新装修房屋的案例,讲清楚工程中使用的含苯、醛类物质的装修材料对人体的危害等等。
四、突出建筑施工的工程特点
高职教材与普通院校教材的另一个根本性区别就在于一定要突出教材的职业特性。应当提倡以职业行动行业标准为导向的项目教学体例编写教材,要突出以职业能力培养为中心的新理念,对原有的学科知识进行有应用价值的系统整合,老旧的知识,过时的材料工艺宁愿可以丢弃。要加重一些有发展应用前景新成果新工艺新材料的教学比重。教材的职业性就应该从教学的内容中有所反映,不但讲施工原理还应该真实完整地展现工程的施工过程和技术规范,让学习和施工实际紧密结合起来,使教材真正体现职业性的特点。例如,水泥的编写,应该从水泥的制造过程讲起,一直到水泥的凝固与养护。可以给学生提出一个问题:水泥是怎么制造出来的?然后从原料的选购,加工、配料、烧制、验收、标号、出厂等环节,并且每一个环节中工艺要求(如湿度与温度对凝固的作用)、试验规范以及职业能力作为教学内容学习的重点,促使学生身临其境、学以致用。教材中的内容能够不断引导学生引人入胜,既知道来龙,又清楚去脉,带着好奇不断探究,不断按照教材的思路去构建自己的知识体系。
五、在淘汰中增加新内容以适应行业发展需要
老旧的知识,已经淘汰的工艺,高耗高成本高污染的施工技术等虽然也属于化学课程过去多年的必讲内容,但现在已没有应用价值。对于这些内容在新教材编入中宁缺毋滥,能不讲就不讲。教材要有技术创新与产业升级带来的建筑新技术,新知识,新材料,新工艺和新规范的内容,做好基础知识与新材料新工艺的衔接及知识延伸,适应新技术、新工艺、新规范的需要。例如,雷诺护垫技术能够有效保护河床,防止河水冲刷,能够实现对护坡、护岸的绿化和对生态环境的保护,提高河床边坡的稳定性,在灾害性预防工程施工中的应用将会越加广泛,教材中就不能不讲。又如硅酸盐材料一节中,可以适当引申介绍建筑新材料―喷涂速凝橡胶沥青防水涂料,因为这一新型材料已经广泛适用在混凝土、金属、木材、竹制、玻璃等各种材质的基面,无味、无毒,具有特殊阻燃功能,具有广阔的应用前景。又如无机硅渗透型防水保护剂,可用于古建筑饰面、大理石与花岗岩石材饰面、混凝土饰面、石灰饰面、瓷砖饰面等领域,能够保持原建筑物的风格风貌,修旧如旧,强化建筑物的躯体表层,防止进一步风化,无色无味、美好环境、稳定持久等等功能。又如液体壁纸具有无毒环保、耐擦耐火、无污染、寿命长、无异味等优点,是很有发展前景的新材料新技术。又如随着我国钢结构建筑的广泛应用,钢材的抗化学腐蚀、耐锈蚀、耐高温就是必讲内容。
六、要适应学生的接受能力
根据学生的年龄特点与阅读习惯,五年制高职土建类教材内容的展现应该是直观,真实,多角度的,语言风格应该朴素而简洁,版面设计生动,在内容的展现上应该是具有典型性和代表性的。学生在初中阶段接受的化学课教育基本上是为了应试,上了高职后要让他们从初中立刻转变到高职教育是不现实的,我们应该本着实事求是的原则,从学生的实际出发,在尊重学生在初中阶段养成的学习习惯的同时,渗透职业特点,循序渐进,引导他们顺利从初中应试教育学习模式过渡到职业教育学习模式,不可在一年级就开设的化学教材中把一些原理深奥或工艺技术性强、很专业的内容加进去,过分强调理论性和实践性,不但学生学不了,而且容易产生厌烦心理。
【参考文献】
[1] 武琪 王友福.建筑行业新工艺新材料新技术探讨[J].建材发展导向,2014.1(下).
[2] 赵秋堂.浅议五年制高职无机化学课程中的“五个对接”[J].广州化学,2012.9.
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[5] 高琼英.建筑材料[M].高等院校土建类专业新编系列教材,武汉理工大学出版社.
论文关键词:混凝土结构,框架,加固
1 工程概况
上海能源大屯选煤厂主厂房始建于1979年,为多层框架结构,南北四跨,柱距7米,东西18跨,柱距7米,层高4~9米不等,总建筑高度33.40米。设计混凝土为200号(早期的混凝土强度标号),厂房由于年代久远,期间经历过多次工艺改造,导致内部结构荷载已经较原设计布置变化非常大,多处混凝土框架梁柱存在破坏迹象,经过中国建筑科学院上海分院进行结构鉴定,必须对该工程混凝土结构进行加固。
2 该工程由于是工业厂房,内部生产设备早已就位,且厂方要求工程加固不能影响生产设备的正常运转,故该工程根据厂房内部设备空间和部位,采取了不同的加固工艺。
2. 1 混凝土框架柱加大截面加固法
加大截面加固法即包混凝土加固法,是通过在原混凝土构件外叠浇新的钢筋混凝土,增加构件的截面积和配筋,从而达到提高构件的承载力和刚度,降低柱子长细比,达到对原有构件进行加固的目的。采用加大截面法加固时,可根据原构件的受力性质、构造特点和加固要求不同,采取了单面加大、两面加大、三面加大和四面加大等构造形式。加大截面法是一种传统的加固方法,工艺简单,适用面广,可广泛用于梁、板、柱、墙等混凝士结构的加固,其优点是可以在提高构件承载力的同时增大其刚度和变形能力,部分情况下也可以加强连接的可靠性。但现场湿作业工作量较大,养护期较长,对生产和生活有一定影响。另外,截面增大,还存在施工时侧向稳定等问题,且加固后对原结构外观及房屋净空也有一定影响。
在进行混凝土构件截面加大施工中有一关键工序就化学植筋技术,植筋新技术是运用高强度的化学粘合剂,使钢筋、螺杆等与混凝土产生握固力,从而达到预期效果。施工后产生高负荷承载力,不易产生移位、拔出,并且密着性能良好,无需作任何防水处理。由于其通过化学粘合固定,不但对基材不会产生膨胀破坏,而且对结构有补强作用。施工简便迅速,安全并符合环保要求,是建筑工程中钢筋混凝土结构加固的最有效的方法。
2. 2 混凝土框架柱外包钢加固法
外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固的钢筋混凝土构件外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载力和刚度,达到加固的目的。此方法主要是通过约束原构件来提高其承载力和变形能力,可以大幅度提高构件的承载力,多用于柱子加固,也可用于梁的加固。对于矩形截面柱,一般在其四脚外包角钢,横向用缀板焊接成整体;对于圆形截面柱,多用扁钢加套箍;对于梁可仅在受拉边外包角钢加固。外包钢加固法又分为干式和湿式两种:干式外包法是角钢直接外包于被加固构件四周;湿式外包法是在角钢和被加固构件之间留有一定间距,中间浇筑混凝土,这实际上是一种外包钢和外包混凝土相结合的复合加固方法。湿式外包钢加固由于可大幅提高构件的承载能力,主要用来加固承受很大荷载的受压构件。外包钢加固法受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大;适用于在使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构构件加固。
2.3 混凝土框架梁粘钢加固法
此法施工较为简单。一要特别注意对混凝土和钢板的表面处理。对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面,先用硬毛刷沾高效洗涤剂清洗,刷除表面油垢污物后用水冲洗,再对粘合面进行打磨,除去2~3mm厚表层,露出平整新面,将粉尘清除干净,再用丙酮擦拭表面;对于混凝土表面较干净的,则可直接对粘合面进行打磨,去掉1~2mm 厚表层,使之平整,清去粉尘,再用丙酮擦试表面。钢板表面处理应根据其绣蚀情况,可用喷砂、砂布、砂轮机打磨,使钢板出现金属光泽,打磨纹路尽量与受力方向垂直,然后用丙酮擦拭干净。二要注意对胶粘剂的选择。目前国内市场建筑结构胶粘剂鱼龙混杂,对胶粘剂的选择一定要慎重。三要注意在配胶、粘贴过程中的细节。胶粘剂要严格按照说明书要求的比例配制,尤其是要掌握好固化剂的用量,搅拌要均匀,同时在粘贴时要保证粘贴面的饱满、密实。四要注意在固化阶段不能对钢板有任何扰动。
结构粘钢加固方法,与其他的加固方法比较,有许多独特的优点和先进性,主要有:
1、坚固耐用:经过多年来的工程实践,已经证明完全能保证加固工程的质量,结构的强度和刚度都能满足设计的要求。施工工艺精巧,质量优秀,工程合格率为100%。胶粘剂30年老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验,也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。
2、施工快速:在保证粘钢加固结构质量的前提下,快速完成施工任务,并能根据业务要求,在不停产不影响使用的情况下完成施工,受到用户的普遍赞扬。
3、简洁轻巧:与其它加固方法比较,粘钢加固的施工,干净利落,比较简便,现场无湿作业。完成加固后的结构外观不改变,比较轻巧,钢板薄,结构自重增加极微,不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。
4、灵活多样:粘钢加固法的适应性很强,能够解决生产上和生活上各种有关问题。粘贴钢板的方案多种多样,灵活巧妙。还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等。
5、经济合理:由于施工快,避免或减少工厂停产时间,节约加固材料,与其它加固方法比较,粘钢加固的费用大为节省,经济效益很高。
2. 4 混凝土框架梁底碳纤维加固技术
碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。是近年来逐渐发展起来的混凝土结构加固新技术,与传统混凝土结构加固技术相比具有明显的优越性。
根据结构鉴定情况,对厂房内部分框架梁底和顶部进行粘贴碳纤维布,部分楼面由于工艺改造增加荷载,需要在混凝土板底粘贴碳纤维布。
外贴碳纤维复合材料加固法除具有粘贴钢板加固法的优点外,还具有很高的抗化学腐蚀能力和对被加固结构的保护能力,提高了结构耐久性;材料强度高,外贴加固用量少(厚度小);荷载增加极少,几乎不改变原有结构的外形和尺寸;施工便捷、施工周期短;加固时噪音小、灰尘少,对结构的使用环境影响较小。
仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于“透”过碳纤维片,有很强的粘结力。依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。我公司使用的各类树脂规格及性能(包括底层涂料的规格及性能、环氧腻子的规格及性能、粘结树脂的规格及性能等均有详细表格资料、以备索取)。
浸渗粘着树脂除渗透到碳纤维片内,还具有粘着剂的功能。与腻子、底涂同样,必须具有把因载荷作用等在混凝土表面上发生的应变确实传递到碳纤维片上的力学性能。
3 结束语
根据不同加固工艺要求,严格控制关键节点和工序,由于厂方生产设备正常运转施工,施工难度较大,且时间紧迫,因此,各方案的选择及优化就显得非常重要。在实际施工中,采用本文所述方案既满足了工期要求,又降低了施工难度,改造后的厂房运行至今,未发现任何异常现象,运行良好,取得了明显的经济效益和社会效益。
参考文献:
1、《混凝土结构加固技术规范》(CECS 25-1990)。
2、《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS 146-2003)。
关键词:玻璃幕墙;节点;防火设计;防雷设计
中图分类号:TU2文献标识码: A
1 概述
随着城市化进程的不断加快,人们生活的物质水平不断提高,从而更加注重精神上的享受,建筑作为人们使用较为频繁的一种商品,其美观性逐渐被重视起来建筑玻璃幕墙的使用能够使简单的建筑结构变得更加丰富多彩,从而在建筑设计中得到越来越广泛的使用但是玻璃幕墙也有其局限性,比如,玻璃作为一种易碎材料使用在建筑结构中很容易发生安全事故,不同的建筑对结构的要求也不同,因此,需要使用不同材质或者不同规格的玻璃幕墙,一定要根据建筑物的实际情况和要求进行设计,避免安全事故的发生
2 玻璃幕墙的主要类型及设计
幕墙结构设计在幕墙设计中是一个重要的环节。玻璃幕墙属于建筑物外维护结构或装饰结构,应参照围护结构设计的标准来进行设计。其结构构成主要有支承结构体系与玻璃两大部分。相对主体结构而言,其可以有一定的位移,但不分担主体结构所受重力。设计时,应考虑幕墙自身重力荷载、直接承受迎面而来的风荷载以及地震时地震荷载。
玻璃幕墙结构主要分以下三类:
2.1 框支承玻璃幕墙(按结构构造形成又分明框、隐框、半隐框玻璃幕墙三类)框支承玻璃幕墙,即玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙,其力学计算模型为:面板按四边支承板,横梁按双向受弯构件,立柱按铰接多跨梁且宜按偏心受拉构件设计,并按有关结构设计手册或专门的计算软件计算。
2.2 全玻幕墙:
全玻幕墙,由玻璃肋和玻璃面板构成,面板为对边简支和多点简支形式,玻璃肋类似简支梁。
2.3 点支承玻璃幕墙:
点支承玻璃幕墙,由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成。
3 幕墙设计中易疏忽的设计环节
3.1 连接件的设计:
3.1.1 连接件往往未进行设计计算。
幕墙的传力路径为:面板的自重和所承受的风荷载、地震作用等通过连接件传给横梁立柱通过锚接点以点传递方式传至建筑物主框架。所以,连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。
幕墙本身变形能力较小,在水平地震或风荷载作用下,主体结构梁容易产生侧移。由于幕墙构件不能承受过大的位移,只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。幕墙构件与立柱、横梁的连接要尽可靠地传递风荷、地震作用、自重作用及主体结构水平位移产生的影响,所以连接件须具有一定的适应位移的能力。
幕墙的破坏,往往最先体现在连接点上,连接点出现问题,则造成整个结构体系出现安全隐患,故连接件的作用不可忽视,必须通过精密计算来确定。
3.1.2 设计图中未交代或不重视连接件的构造设计和措施。
风荷载作用下,幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、折断等严重破坏的情况比较少见,只要保证其足够的活动能力,使幕墙结构避免受主体结构过大位移的影响,一般不会出现这样的问题。但在地震作用下,幕墙和连接件会受到强烈的动力作用,相对而言更容易发生破坏。防止或减轻震害的主要途径是加强构造措施、精心设计、从严掌握。
幕墙结构与主体砼结构应通过预埋件来进行连接,预埋件应在主体结构砼施工时埋入,且位置应准确。但在实际中,很多建筑幕墙因各种原因在主体结构施工完毕后再进行设计和施工,因此造成幕墙结构与主体结构连接的预埋件无法事先预埋。
当无条件采用预埋件时,应采用其他可靠的连接措施,并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学植筋螺栓连接,而在后置埋件上的焊接施工,影响普通化学锚栓的锚固性能,在使用中根据幕墙工程实际的情况,需优先考虑采用定型化学锚栓或后扩底锚栓;所采用的螺栓直径、长度和数量应通过承载力计算确定,且应进行承载力现场试验,必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时,应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。
3.2 玻璃幕墙胶的使用
3.2.1、中空玻璃间隔胶的使用要求
玻璃幕墙采用中空玻璃时,玻璃有两道密封,在第二道密封中,隐框、半隐框玻璃需采用硅酮结构密封胶,明框幕墙玻璃可采用聚硫胶或硅酮密封胶,其结构性能相对较弱;但在工程施工中,设计师通常没有关注到这个区别,如在隐框玻璃中采用了聚硫胶,那么将会出现很大的安全隐患,其中明框玻璃幕墙的开启扇位置的玻璃尤其容易出现使用错误的情况;
3.2.2 玻璃与型材连接部位结构胶
在重力荷载设计值作用下,玻璃幕墙的重力传给结构胶,结构胶缝均匀承重长期剪力,其承受荷载和作用产生的应力大小关系到幕墙构件的安全。由此可见,结构胶的重要性,所以对结构胶必须进行承载力验算,保证最小的粘接宽度和厚度。在工程案例中,常见结构胶未进行设计计算,设计图中未标注胶宽度和厚度的情况。
3.3设计计算中,风荷载分项系数取值有些不准确。
主要疏忽:未区分负压区墙角,凹凸部位,取值 1.2 偏小,应取 1.4。在高层建筑幕墙设计中,应进行高度方向分区设计,针对性采用合适的结构受力模型;
对高度> 200m 或体型、风荷载环境复杂时,宜进行风洞试验。
3.4 玻璃幕墙的防火设计不到位。
幕墙四周与主体结构之间的缝隙、与每层楼板、隔墙处的缝隙仅用普通装饰材料进行封闭,没有采用防火保温材料进行填塞,未能满足消防要求,如楼层发生火灾时不能有效对火势进行隔断。
一般的做法是,采用防火封堵法,通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统,以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的。但在审图过程中,笔者还是发现了设计中有些封堵不到位,标准做法是:缝隙封堵填塞材料应采用岩棉或矿棉,衬托岩棉用镀锌钢板厚度不得小于 1.5mm,岩棉或矿棉厚度不
得小于 100mm(详见图 1)。
同时,为避免两个防火分区因玻璃破碎而相通,造成火势迅速蔓延,同一玻璃板块不宜跨越两个防火分区。
3.5 玻璃幕墙的防雷设计易疏漏
高层建筑在被玻璃幕墙围护后,原建筑物的防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应,不能直接起到接闪和防雷作用,闪电对建筑物的雷击往往变成对玻璃幕墙的雷击。故防雷设计也是保证幕墙安全使用的一个重要环节,不可疏漏。
有些幕墙设计中未作防雷设计,或虽有些做了防雷设计,其设计和技术措施也不到位,防雷未与主体建筑的防雷接地系统可靠连接,形成一个导电通畅的整体系统。
笔者就曾遇到过一个因玻璃幕墙防雷设计的疏漏而遭遇雷击的实例,所以玻璃幕墙设计中的防雷设计必须引起设计师的重视。
通常建筑物的防雷装置有三部分:接闪器、引下线和接地装器。幕墙防雷节点标准做法详见图 2 、图 3、图 4。
目前防止侧击雷的常见做法是在 30m 以上的高层建筑玻璃幕墙部位,每三层设置一圈均压环( 图3、 图4 )。将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通连成一个防雷整体,把幕墙获得的巨大雷电能量,通过建筑物的接地系统,迅速地输送到地下。
4 结语
总而言之,建筑物的结构是建筑物首先呈现给人们的部分,关系到建筑物的总体形象在高层建筑玻璃幕墙设计中一定要注重结合建筑物的实际情况,建筑结构的形式,科学合理地设置幕墙的比例,保证幕墙的安全性和可靠性,同时发挥其美化建筑物结构的功能,体现建筑物的不同风格和特点。
参考文献