走在城市的大街小巷,我们常常能看到一些老旧建筑,它们或是墙面斑驳,或是结构略显沧桑 ,像重庆沙坪坝区石井坡街道团结坝社区的 “苏式楼”,修建于 1952 年,几十年过去,由于年久失修,外墙积灰,夹壁墙和木地板破败不堪。这些建筑就像暮年的老人,虽承载着岁月的故事,但也面临着各种问题。
你是否想过,这些老旧建筑为何会变成这样?其实,建筑就像人一样,会随着时间的流逝而 “衰老”。混凝土结构的建筑,可能会因为混凝土的碳化、钢筋的锈蚀,导致结构的承载能力下降。同时,自然灾害,如地震、台风,也可能对建筑结构造成损伤。除了自然因素,人为因素也不容忽视。比如,使用功能的改变,原本的住宅改为商业用途,荷载增加;又或者在装修过程中,随意拆除承重墙等关键结构部件,这些都可能给建筑带来安全隐患。所以,为了让这些建筑继续安全地 “服役”,混凝土结构加固就显得尤为重要。
一、混凝土结构为何需要 “加固”
混凝土结构加固,从根本上来说,是为了保障建筑的安全。建筑安全关乎着每一个使用者的生命和财产安全,就像一座大厦的基石,基石不稳,大厦又怎能稳固?当混凝土结构出现问题,如裂缝、钢筋锈蚀等,建筑的承载能力就会下降,就像一个不堪重负的人,随时可能被压垮。这些问题如果不及时处理,在极端情况下,如地震、大风等自然灾害来临时,建筑就可能发生坍塌,造成不可挽回的损失。
加固也是为了延长建筑的使用寿命。每一座建筑都像是一个有生命的个体,会经历成长、衰老的过程。而加固,就像是给建筑注入一剂 “青春良药”,让它能够继续 “健康生活”。以一些具有历史意义的建筑为例,像上海的外滩建筑群,这些建筑承载着城市的历史记忆,通过混凝土结构加固,可以让它们在岁月的洗礼下依然屹立不倒,继续见证城市的发展。
随着社会的发展,人们对建筑的功能需求也在不断变化。原本的住宅可能需要改为办公场所,或者在建筑内增加一些新的设备,这就要求建筑的结构能够承受更大的荷载。通过混凝土结构加固,可以让建筑适应这些新的功能需求,就像给旧衣服进行改造,让它能够跟上时尚的潮流。
二、常见加固方法大盘点
1、增大截面加固法
增大截面加固法是一种传统且经典的加固方法,就像是给瘦弱的人穿上厚实的铠甲。它的原理是通过增大原结构构件的截面尺寸,并增配计算所需的钢筋,让新增加的部分与原结构共同受力,以此提高构件的强度和刚度 。在梁的加固中,如果梁的抗弯或抗剪承载力不足,相差较大时,增大截面加固法就可以大展身手。比如在一些老旧建筑中,梁的截面尺寸较小,无法承受现在增加的荷载,通过增大截面,在梁的底部或侧面增加钢筋和混凝土,就能有效提高梁的承载能力。对于板的加固,当板的承载能力不足时,也可以在板的上面或下面增加一层混凝土和钢筋,增强板的刚度和承载能力。柱的加固同样适用,当柱的强度或刚度不足,增大截面可以提高柱的稳定性和承载能力。
这种加固方法的优点很明显,它的工艺相对简单,适用面非常广,对于各种混凝土结构的梁、板、柱等构件都能进行加固。而且加固效果显著,能大幅度提高构件的抗力和刚度,对柱的稳定性改善也十分明显,质量可靠,安全性高。不过,它也有一些缺点,施工时湿作业工作量大,现场需要大量的混凝土浇筑、振捣等工作,周期长,在混凝土养护期间还需限制荷载。同时,增大截面会增加结构的自重,对整个结构产生一定的重力效应,还会导致应力滞后,降低结构耐久性 。此外,加固后的建筑物净空和实际使用面积会减少,影响了适用性。
2、粘钢加固法
粘钢加固法,简单来说,就是使用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在所需加固的建筑混凝土表面,就像给混凝土结构贴上了 “强力补丁”,从而达到提高结构的承载力,增强结构的刚度以及强度的效果 。在实际应用中,比如一些混凝土标号未达到标准,导致结构件承载能力不足的建筑工程,就可以采用粘钢加固法,将钢板与混凝土紧密相连,待粘钢剂固化后,大幅提升结构件的承载力。桥梁加固中,也常常采用粘钢加固法,在不破坏原有结构的情况下,增加桥梁的承载能力和耐用性,降低加固成本和时间。在抗震加固方面,无论是房屋的整体加固、区段加固还是构件加固,粘钢加固法都能发挥作用,它不会改变原有的材料和建筑结构,但能打造出强度更高、承载能力更强的抗震结构。
粘钢加固法的优势众多,施工效率较高,结构胶凝固时间快,施工周期短,而且加固施工所使用的钢板较薄,施工过程简单快速。加固效果显著,经过多年的实践和沉淀,这项技术已经炉火纯青,使用粘钢加固后,结构的刚度、强度、承载力都能很好地满足需求。它的适应性也很强,粘贴钢板的方法灵活多样,还能与其它加固方法搭配使用,适用范围广泛。从成本角度来看,性价比也比较高,施工速度快,所需加固材料费用较低,相比传统加固方法,人力物力成本大大降低。
3、碳纤维加固法
碳纤维加固技术是一种新型的、应用广泛的结构加固技术。碳纤维材料具有轻质、高强、耐腐蚀、耐老化、耐久性好、物理性能稳定等诸多优点,其抗拉强度是同等截面钢材的 7 - 10 倍 。在混凝土结构加固中,利用碳纤维材料的这些特性,与聚合物基体结合,和混凝土结构形成一体共同工作,通过碳纤维材料的抗拉强度来达到增强构件的承载能力及刚度的目的 。在各类混凝土结构的加固中,如桥梁、楼房、水泥罐等,碳纤维加固技术都有广泛应用。在桥梁加固中,它可以提高桥梁的抗弯、抗拉和抗震性能,延长桥梁的使用寿命。对于楼房的加固,无论是梁、板、柱等构件出现问题,都可以采用碳纤维加固法进行修复和加固,而且碳纤维布可以根据需求任意裁剪,不改变结构形状,也不影响结构外观。在一些特殊结构的加固中,如海洋平台、风力发电塔等,由于碳纤维材料的耐腐蚀、轻质高强等特点,也能发挥重要作用。
碳纤维加固技术施工简便快捷,不需要大型工具,占用施工场地少,并且不用湿作业,现场使用时根据尺寸需求可以选用剪刀或刀片裁剪,施工工效是粘贴钢板工效的 4 - 8 倍 。它还能达到更好的耐腐蚀以及耐久性的效果,化学性质非常稳定,对环境和人体健康不会造成任何伤害,在酸碱环境下都不用担心出现化学物质的反应和变化。不过,碳纤维加固技术也有一定的局限性,在高温环境下,碳纤维材料的性能会受到影响,降低其加固效果,所以在高温或火灾频发的场所需要谨慎应用。另外,由于碳纤维材料相对昂贵,在一些低成本工程中可能不太适用。
4、外包钢加固法
外包钢加固法,是在混凝土构件外部包以型钢的一种加固方法,就像是给混凝土构件穿上了一层坚固的 “钢铠甲”。施工时,通常是在混凝土柱、梁等构件的四角或两侧包上型钢,然后通过缀板将型钢连接起来,形成一个整体,与原构件共同承受荷载 。当建筑结构不允许显著增大原构件截面尺寸,但又需要大幅度提高其承载能力时,外包钢加固法就展现出了独特的优势。比如一些具有历史意义的建筑,为了保持其原有的外观和风格,不能对构件进行大幅度的截面增大,但又需要提高结构的承载能力,这时外包钢加固法就是一个很好的选择。在一些工业建筑中,由于设备更新等原因,对结构的承载能力提出了更高的要求,而原结构空间有限,无法通过增大截面等方法进行加固,外包钢加固法就能解决这个问题。
外包钢加固法施工工艺相对简单,施工速度快,能在较短的时间内完成加固工作,减少对建筑物使用的影响。它可以在不显著增加构件截面尺寸的情况下,有效提高构件的承载能力和刚度,尤其适用于对空间要求较高的场所。而且加固效果可靠,型钢与混凝土之间通过粘结剂等方式连接紧密,能共同工作,提高结构的整体性能。不过,外包钢加固法也存在一些缺点,如用钢量较大,成本相对较高,后期需要对型钢进行防锈处理,增加了维护成本和工作量 。
三、混凝土结构加固的意义
混凝土结构加固,不仅仅是一项技术,更是一份对建筑安全的责任。它关乎着我们生活的方方面面,从我们居住的房屋,到工作的场所,再到城市的标志性建筑,每一个都离不开混凝土结构加固的保障 。在建筑领域,混凝土结构加固就像是一位默默守护的卫士,当建筑面临各种问题时,它挺身而出,用各种加固方法为建筑 “排忧解难”,让建筑能够继续安全地为人们服务。