走在城市的大街小巷,我們常常能看到一些老舊建筑,它們或是墻面斑駁,或是結構略顯滄桑 ,像重慶沙坪壩區(qū)石井坡街道團結壩社區(qū)的 “蘇式樓”,修建于 1952 年,幾十年過去,由于年久失修,外墻積灰,夾壁墻和木地板破敗不堪。這些建筑就像暮年的老人,雖承載著歲月的故事,但也面臨著各種問題。
你是否想過,這些老舊建筑為何會變成這樣?其實,建筑就像人一樣,會隨著時間的流逝而 “衰老”?;炷两Y構的建筑,可能會因為混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕,導致結構的承載能力下降。同時,自然災害,如地震、臺風,也可能對建筑結構造成損傷。除了自然因素,人為因素也不容忽視。比如,使用功能的改變,原本的住宅改為商業(yè)用途,荷載增加;又或者在裝修過程中,隨意拆除承重墻等關鍵結構部件,這些都可能給建筑帶來安全隱患。所以,為了讓這些建筑繼續(xù)安全地 “服役”,混凝土結構加固就顯得尤為重要。
一、混凝土結構為何需要 “加固”
混凝土結構加固,從根本上來說,是為了保障建筑的安全。建筑安全關乎著每一個使用者的生命和財產安全,就像一座大廈的基石,基石不穩(wěn),大廈又怎能穩(wěn)固?當混凝土結構出現(xiàn)問題,如裂縫、鋼筋銹蝕等,建筑的承載能力就會下降,就像一個不堪重負的人,隨時可能被壓垮。這些問題如果不及時處理,在極端情況下,如地震、大風等自然災害來臨時,建筑就可能發(fā)生坍塌,造成不可挽回的損失。
加固也是為了延長建筑的使用壽命。每一座建筑都像是一個有生命的個體,會經歷成長、衰老的過程。而加固,就像是給建筑注入一劑 “青春良藥”,讓它能夠繼續(xù) “健康生活”。以一些具有歷史意義的建筑為例,像上海的外灘建筑群,這些建筑承載著城市的歷史記憶,通過混凝土結構加固,可以讓它們在歲月的洗禮下依然屹立不倒,繼續(xù)見證城市的發(fā)展。
隨著社會的發(fā)展,人們對建筑的功能需求也在不斷變化。原本的住宅可能需要改為辦公場所,或者在建筑內增加一些新的設備,這就要求建筑的結構能夠承受更大的荷載。通過混凝土結構加固,可以讓建筑適應這些新的功能需求,就像給舊衣服進行改造,讓它能夠跟上時尚的潮流。
二、常見加固方法大盤點
1、增大截面加固法
增大截面加固法是一種傳統(tǒng)且經典的加固方法,就像是給瘦弱的人穿上厚實的鎧甲。它的原理是通過增大原結構構件的截面尺寸,并增配計算所需的鋼筋,讓新增加的部分與原結構共同受力,以此提高構件的強度和剛度 。在梁的加固中,如果梁的抗彎或抗剪承載力不足,相差較大時,增大截面加固法就可以大展身手。比如在一些老舊建筑中,梁的截面尺寸較小,無法承受現(xiàn)在增加的荷載,通過增大截面,在梁的底部或側面增加鋼筋和混凝土,就能有效提高梁的承載能力。對于板的加固,當板的承載能力不足時,也可以在板的上面或下面增加一層混凝土和鋼筋,增強板的剛度和承載能力。柱的加固同樣適用,當柱的強度或剛度不足,增大截面可以提高柱的穩(wěn)定性和承載能力。
這種加固方法的優(yōu)點很明顯,它的工藝相對簡單,適用面非常廣,對于各種混凝土結構的梁、板、柱等構件都能進行加固。而且加固效果顯著,能大幅度提高構件的抗力和剛度,對柱的穩(wěn)定性改善也十分明顯,質量可靠,安全性高。不過,它也有一些缺點,施工時濕作業(yè)工作量大,現(xiàn)場需要大量的混凝土澆筑、振搗等工作,周期長,在混凝土養(yǎng)護期間還需限制荷載。同時,增大截面會增加結構的自重,對整個結構產生一定的重力效應,還會導致應力滯后,降低結構耐久性 。此外,加固后的建筑物凈空和實際使用面積會減少,影響了適用性。
2、粘鋼加固法
粘鋼加固法,簡單來說,就是使用特制的結構膠粘劑,將鋼板粘貼在所需加固的建筑混凝土表面,就像給混凝土結構貼上了 “強力補丁”,從而達到提高結構的承載力,增強結構的剛度以及強度的效果 。在實際應用中,比如一些混凝土標號未達到標準,導致結構件承載能力不足的建筑工程,就可以采用粘鋼加固法,將鋼板與混凝土緊密相連,待粘鋼劑固化后,大幅提升結構件的承載力。橋梁加固中,也常常采用粘鋼加固法,在不破壞原有結構的情況下,增加橋梁的承載能力和耐用性,降低加固成本和時間。在抗震加固方面,無論是房屋的整體加固、區(qū)段加固還是構件加固,粘鋼加固法都能發(fā)揮作用,它不會改變原有的材料和建筑結構,但能打造出強度更高、承載能力更強的抗震結構。
粘鋼加固法的優(yōu)勢眾多,施工效率較高,結構膠凝固時間快,施工周期短,而且加固施工所使用的鋼板較薄,施工過程簡單快速。加固效果顯著,經過多年的實踐和沉淀,這項技術已經爐火純青,使用粘鋼加固后,結構的剛度、強度、承載力都能很好地滿足需求。它的適應性也很強,粘貼鋼板的方法靈活多樣,還能與其它加固方法搭配使用,適用范圍廣泛。從成本角度來看,性價比也比較高,施工速度快,所需加固材料費用較低,相比傳統(tǒng)加固方法,人力物力成本大大降低。
3、碳纖維加固法
碳纖維加固技術是一種新型的、應用廣泛的結構加固技術。碳纖維材料具有輕質、高強、耐腐蝕、耐老化、耐久性好、物理性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點,其抗拉強度是同等截面鋼材的 7 - 10 倍 。在混凝土結構加固中,利用碳纖維材料的這些特性,與聚合物基體結合,和混凝土結構形成一體共同工作,通過碳纖維材料的抗拉強度來達到增強構件的承載能力及剛度的目的 。在各類混凝土結構的加固中,如橋梁、樓房、水泥罐等,碳纖維加固技術都有廣泛應用。在橋梁加固中,它可以提高橋梁的抗彎、抗拉和抗震性能,延長橋梁的使用壽命。對于樓房的加固,無論是梁、板、柱等構件出現(xiàn)問題,都可以采用碳纖維加固法進行修復和加固,而且碳纖維布可以根據(jù)需求任意裁剪,不改變結構形狀,也不影響結構外觀。在一些特殊結構的加固中,如海洋平臺、風力發(fā)電塔等,由于碳纖維材料的耐腐蝕、輕質高強等特點,也能發(fā)揮重要作用。
碳纖維加固技術施工簡便快捷,不需要大型工具,占用施工場地少,并且不用濕作業(yè),現(xiàn)場使用時根據(jù)尺寸需求可以選用剪刀或刀片裁剪,施工工效是粘貼鋼板工效的 4 - 8 倍 。它還能達到更好的耐腐蝕以及耐久性的效果,化學性質非常穩(wěn)定,對環(huán)境和人體健康不會造成任何傷害,在酸堿環(huán)境下都不用擔心出現(xiàn)化學物質的反應和變化。不過,碳纖維加固技術也有一定的局限性,在高溫環(huán)境下,碳纖維材料的性能會受到影響,降低其加固效果,所以在高溫或火災頻發(fā)的場所需要謹慎應用。另外,由于碳纖維材料相對昂貴,在一些低成本工程中可能不太適用。
4、外包鋼加固法
外包鋼加固法,是在混凝土構件外部包以型鋼的一種加固方法,就像是給混凝土構件穿上了一層堅固的 “鋼鎧甲”。施工時,通常是在混凝土柱、梁等構件的四角或兩側包上型鋼,然后通過綴板將型鋼連接起來,形成一個整體,與原構件共同承受荷載 。當建筑結構不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又需要大幅度提高其承載能力時,外包鋼加固法就展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。比如一些具有歷史意義的建筑,為了保持其原有的外觀和風格,不能對構件進行大幅度的截面增大,但又需要提高結構的承載能力,這時外包鋼加固法就是一個很好的選擇。在一些工業(yè)建筑中,由于設備更新等原因,對結構的承載能力提出了更高的要求,而原結構空間有限,無法通過增大截面等方法進行加固,外包鋼加固法就能解決這個問題。
外包鋼加固法施工工藝相對簡單,施工速度快,能在較短的時間內完成加固工作,減少對建筑物使用的影響。它可以在不顯著增加構件截面尺寸的情況下,有效提高構件的承載能力和剛度,尤其適用于對空間要求較高的場所。而且加固效果可靠,型鋼與混凝土之間通過粘結劑等方式連接緊密,能共同工作,提高結構的整體性能。不過,外包鋼加固法也存在一些缺點,如用鋼量較大,成本相對較高,后期需要對型鋼進行防銹處理,增加了維護成本和工作量 。
三、混凝土結構加固的意義
混凝土結構加固,不僅僅是一項技術,更是一份對建筑安全的責任。它關乎著我們生活的方方面面,從我們居住的房屋,到工作的場所,再到城市的標志性建筑,每一個都離不開混凝土結構加固的保障 。在建筑領域,混凝土結構加固就像是一位默默守護的衛(wèi)士,當建筑面臨各種問題時,它挺身而出,用各種加固方法為建筑 “排憂解難”,讓建筑能夠繼續(xù)安全地為人們服務。