结构加固改造

结构加固改造（精选十篇）

结构加固改造 篇1

1) 我国建筑物的设计设计基准期是50年, 因此50、60年代建造的建筑物现在基本都已超过或接近设计基准期, 这些建筑部分已严重老化或有不同程度的损害, 如要继续使用, 需要进行加固;2) 在自然灾害特别是地震中受损的建筑物进行修复。近年来全世界范围内地震频发, 特别是08年中国的汶川地震, 更是造成了巨大的灾难。对于一些在地震中所损较轻的建筑物, 可经加固修复后重新使用;3) 对于原先未做抗震设计的建筑, 或抗震能力低下的砌体结构和木结构, 需要做加固处理, 预防地震灾害;4) 一些新建工程因施工质量不合格, 需要进行加固处理。5) 烂尾楼的改造, 或建筑功能的改变, 需要对原建筑进行加固改造;6) 古建筑的维护等。

2 结构加固的原则

结构的加固和改造不同于新建筑的设计, 受已建工程的约束, 存在很多不确定的因素, 因此加固改造过程中应遵循一些必要的原则:

1) 加固前应对建筑物进行全面的鉴定和评估, 为加固方案提供可靠的依据;2) 要尽量的利用和保护原先的结构;3) 综合考虑施工便利和经济因素, 选择更优的加固方案。

3 结构加固与改造的方法

传统的结构加固方法主要有以下几种:

3.1 加大截面法

加大截面加固法是采用在混凝土构件外面包一定厚度的混凝土, 增大混凝土结构的截面面积, 配以适量钢筋, 以提高其承载力的一种加固方法, 其优点是工艺简单, 适用面广, 可广泛应用于各种混凝土构件的加固中, 缺点是现场的湿作业工作量大, 加大构件的体积, 从而减少建筑的使用空间, 并增加结构自重。

3.2 粘钢和外包钢法

该法是通过在需加固构件表面外包钢板或型钢来加强构件承载力。粘钢法是用环氧树脂把钢板与被加固构粘结成一整体, 加固后的构件, 由于受拉和受压截面面积大幅度提高, 因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高, 也称湿式外包钢。采用粘钢法可以充分发挥原构件的作用, 受力机理明确、施工工艺简单、现场工作量较小, 增加结构自重少, 但用钢量较大, 且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所。另外一种方法是用用型钢对构件进行加固时, 当型钢与原构件间无任何胶黏剂, 也称干式外包钢法。

3.3 增设剪力墙法

该法用于结构的整体加固改造中, 在结构的适当部位增设一定数量的剪力墙, 将原框架结构改变为框架-剪力墙结构。通过增加剪力墙提高结构的侧向刚度, 从而减小了结构在地震作用下的变形;同时由于剪力墙承担了大部分的地震荷载, 减小了原框架梁柱的受力, 从而避免了大量的梁柱的加固工程;再者通过加固改变结构体系, 原框架梁柱的抗震等级降低, 配筋构造要求也随之降低。增设剪力墙法是目前使用得较为普遍的一种抗震加固方法。

3.4 钢丝 (筋) 网水泥砂浆加固法

钢丝 (筋) 网水泥砂浆是以钢丝网或钢筋网和加筋为增强材料, 水泥砂浆为基材组成的薄层结构, 钢丝 (筋) 网也可以用其他合适的金属材料代替, 与混凝土相比, 其主要特点是配筋分散性好和骨料颗粒粒径小, 因此, 具有更好的抗裂、抗渗和韧性。应用钢丝 (筋) 网水泥砂浆加固有以下几个优点:施工便捷, 不需大型施工机具, 无需现场固定设施, 施工占用场地少;适用面广, 施工质量易保证;具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能;经济效益好, 价格便宜等。

3.5 预应力加固法

预应力加固技术是采用外加预应力的钢拉杆、型钢撑杆或钢绞丝对结构进行加固的方法, 它克服了采用其它方法加固材料中普遍存在的应力滞后的弱点, 保证了新旧材料和结构的整体性与协同工作。工程实践表明采用预应力法加固桥梁和建筑物不仅能提高其承载力, 还可以减小挠度和裂缝宽度, 提高结构的弹性恢复力, 并且具有施工方便, 不占用空间等特点。结构加固方与改造的方法随着社会经济、科学技术水平已经人类观念的发展而发展。近年来, 随着一些新技术 (如消能减震、隔震) 、新材料 (如碳纤维、玻璃纤维) 以及新工艺 (如钻孔、植筋) 等的出现, 从而使结构加固改造的方法越来越多, 结构加固的水平也越来越高。目前在结构加固改造中推广应用的新技术有:

3.6 碳纤维加固法

碳纤维加固是一种新型的结构加固技术, 近年来被广泛地研究和推广应用。碳纤维材料的抗拉强度高于普通钢筋的10倍、弹性模量是钢筋的数倍, 因此可粘贴于结构构件表面, 从而达到对结构构件的加固补强及改善抗震性能的目的。用于土木建筑结构加固修复的碳纤维材料形式多样, 最常用的是碳纤维片材, 分为板材和碳纤维织物 (布) 两种。采用碳纤维加固具有多种优点:如应用面广, 可广泛应用于各种类型、形状的结构以及结构的各个部位;碳纤维材料性能优异, 具有高强度、高弹性模量, 且低密度, 因此加固效果高, 对原结构产生的附加荷载小;施工方便, 施工质量易于保证;具有良好的耐腐蚀性和耐久性, 维修费用低。

3.7 玻璃纤维材料加固法

80年代中期出现了以玻璃纤维代替钢板作为混凝土结构补强材料的新型加固技术, 即通过结构构件外部粘贴玻璃纤维材料来加固结构。由于高分子玻璃纤维耐腐蚀性强、维护费用极低、具有良好的防水效果、可以抑制混凝土劣化和钢筋锈蚀、便于加工成所需的形状, 因此该法具有材料轻、可采用现场加工成型、施工方法简单等特点。

3.8 消能减震加固法

消能减震是把结构物的某些非承重构件 (如支撑、剪力墙、连接件等) 设计成消能杆件, 或在结构中装设消能装置。当出现中、强地震时, 通过消能装置产生的阻尼来消耗输入结构的地震能量, 使主体结构避免出现明显的非弹性状态, 从而确保主体结构在强地震中的安全。目前常用的消能装置有摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、加劲阻尼 (ADAS) 装置和粘性流体阻尼器等。该法具有减震机理明确, 效果显著, 安全可靠, 经济合理, 适用范围广和维护方便等特点, 现已被越来越多的工程项目采用。

3.9 隔震加固法

隔震技术是通过在上部结构和基础之间设置隔震装置, 延长结构侧向振动的基本周期, 从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。采用隔震技术加固和改造结构, 是通过安装隔震支座在已有建筑物中 (目前一般采用基础隔震形式) , 从而很大程度上减少上部结构的地震反应, 提高结构的抗震能力。该法对于一些重要建筑物如医院、古建筑、博物馆等的整体结构改造和保护有着重要的作用, 其造价也比传统的抗震加固方法低很多。隔震加固方法在国外已有相当多的应用, 最著名有美国的盐湖城大厦、洛杉矶政府大楼等建筑的加固。

4 结语

随着科学技术的发展, 多学科的交叉应用, 新材料、新技术的不断涌现, 结构加固和改造的技术和方法不断革新, 结构加固的对象也将越来越广泛。在对结构进行加固改造时, 可能有不同的改造思路和实施方案, 应结合建筑物结构的特点、当地的具体条件等因素综合判断, 选择合适的材料和加固方法, 以达到最优的加固效果。

参考文献

[1]李亚明.既有结构的改造的设计[B].首届全国既有结构加固改造设计与施工技术交流会.2007.

[2]程绍革, 任卫教.钢筋混凝土框架结构抗震加固方法综述[J].建筑科学, 2001.

港口老码头的结构加固和改造探究 篇2

专业论文

港口老码头的结构加固和改造探究

港口老码头的结构加固和改造探究

摘要：码头是港口城市一个货物集散地，对于商业的发展起着非常重要的作用，现在我国很多地方的码头都出现不牢固和破损的情况，为提高沿海岸线的利用效率、减少能源损耗，大幅度降低运输成本，有必要对沿海港口老码头结构进行加固改造。本文主要论述了沿海港口老码头结构加固改造方法与途径，希望可以给同行提供参考。

关键词：港口码头；结构；加固；改造

中图分类号：U457文献标识码： A

引言

随着经济社会的快速发展，对于港口的规模与运输的要求也逐渐扩大，出现了水域、土地以及岸线资源紧缺的问题。利用传统的新建码头，扩大海岸线等方式来推动港口发展费力费时费资金。码头结构加固改造能够降低运输的成本，提高沿海水路的运输能力，保证港口发展的安全。因此，在不占用新的资源的情况下，对老码头结构进行加固改造是促进沿海港口发展的新途径已成业界热议的话题。

1.老码头结构存在的问题

1.1港口发展需求与有限的靠泊能力之间的矛盾突出

随着经济的发展，对于沿海港口的规模与运输能力的需求逐渐增大，但是码头的靠泊能力有限。例如，连云港港在某年完成的货物吞吐量为1.1亿吨，但是过去设计年通过能力只有6～7千万吨，可见现在缺口已捉襟见肘。

1.2船舶发展大型化与港口码头的低靠泊等级之间矛盾突出

由于船舶的载重能力要求逐渐变大，船舶趋向于大型化发展，但是港口码头的靠泊等级比较低，不能满足大型船舶的靠泊要求。

1.3港口码头的建设与有限的岸线资源之间的矛盾突出

沿海岸线被不断地开发，使得沿海岸线资源稀缺。新的港口码头建设必将占用新的岸线资源，这种粗放型的发展方式，不利于沿海港口码头的可持续发展。例如，连云港主体港区岸线约23公里，其中

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规划的港口岸线已被利用了约11公里，海岸线资源非常宝贵且紧缺。

1.4港口码头的靠泊有安全隐患

为了缓解大型化船舶靠泊能力不足的问题，有的港口采用了超过原来设计的船舶通过减载靠离泊码头方式。这种方式能够在一定程度上缓解矛盾，并带来较高的经济效益，但是给码头的设施、船舶以及港口生产也带来不同程度的安全隐患。

2.老码头结构加固改造的意义

2.1可以降低运输成本，提高水路运输能力

沿海港口老码头结构加固改造能够提高货运的通过能力，可以满足大型化船舶到港停靠的要求，降低水道运输物流的成本。因此，推进沿海码头加固改造的工作，能够提高港口的泊位靠泊能力，降低成本，提高港口码头的市场竞争能力，促进码头的可持续发展，促进沿海经济的快速发展。

2.2可以满足船舶大型化发展的需要，保证港口的运行安全

随着新材料的广泛运用以及造船技术的飞速发展，并且为适应经济发展对船舶运输承载的要求，船舶向着大型化、自动化与专业化方向发展，作用在码头上的船舶撞击力、系缆力和挤靠力相应增大，这样相应的对码头的靠泊能力也提出新要求。码头的升级改造加固可以使码头结构满足大等级船型靠泊，适应船舶大型化发展的要求，从而保证港口码头的安全运行。

2.3转变经济发展的方式，促进本地经济可持续发展

随着经济社会的快速发展，对于港口的规模与运输的要求也逐渐扩大，水域以及岸线资源紧缺的问题也逐步显现。利用传统的新建码头，扩大海岸线等粗放型发展方式来推动港口发展已经不可能。码头结构加固改造不需占用资源，减少损耗，提高岸线的利用效率，大幅度降低运输的成本，提高了码头靠泊能力，符合科学发展观和可持续发展的要求。因此，老码头结构加固改造有效遏制能源和原材料过渡消耗，从面扭转粗放型的经济发展局面，促进本地经济可持续发展。

3.老码头结构加固改造的方法与途径

3.1管理方面的方法与途径

3.1.1明确码头结构加固改造的基本原则

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老码头结构加固改造不能增加新的岸线使用；码头加固改造的工程要符合港口发展的整体规划；码头加固改造必须具备改造的各项技术条件，各类港口设施技术状态的好坏，应根据检测评估结果适时安排加固和维修；老码头结构加固改造不能涉及到装卸货种，以及运输能力的变化。

3.1.2严格把握码头改造的标准

沿海老码头加固改造完成，拟靠泊的设计最大代表船型以不超过原设计最大代表船型2级为准（如1万吨级最大可改造成5万吨级，5万吨级最大可改造成10万吨级）。如超过此标准，应按基建程序向原立项审批部门申报。在加固改造的方案中，应该依据拟定靠泊最大设计船型的满载靠泊作为进行码头结构计算的标准。

3.1.3严格把握码头结构的检测关

对于码头结构加固改造工程进行检测评估的单位要具备水运工程甲级的资质；检测评估要进行安全性，耐久性以及使用性的全面评估，并提出必要的加固改造建议。

3.1.4严格按照咨询审查的要求进行码头加固改造

对码头进行加固改造方案的审查咨询内容要参考初步设计的审查咨询内容，注重对安全性，耐久性以及使用性的复查审核；分析计算码头结构的内力与岸坡稳定，审查咨询报告应该对复核计算的结果详细列出；审查咨询单位还应该按照检测的要求，评价检测评估的内容与方法。

3.1.5严格把握码头加固改造的设计方案的审批

首先，建设单位要向港口码头所在地的有关部门提交设计方案；其次，港口所在地的省厅港口局组织有资质的审查咨询单位、有关部门以及专家对方案进行审查和论证，提出相应的意见，反馈给申报单位；最后，建设单位对方案进行修改，并再次提交审核，才能复批。

3.2技术方面的方法与途径

3.2.1方案审查关注的重点

（1）新老规范衔接问题。码头结构加固改造是建立新的结构受力体系，使其满足拟靠船舶系靠泊的要求。船舶荷载按相应等级设计标准取值。许多老旧码头由于建设于不同历史时期，采用的规范、标

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准均不相同，目前许多码头原设计采用了70年代规范和87版规范，与现在97版规范和新一轮修编规范均有较大差异，因此新建的部分结构分析均需按现行规范标准执行。

（2）岸坡稳定问题。部分老旧码头建设在泥沙运动较为剧烈的海域、沙口地区，码头投产使用之后，经历较长时期，岸滩、海洋地形地貌均出现不同程度的变化。改造工作中需结合新近地形条件，全面测量码头断面的岸滩地形，重新进行稳定复核验算，以防止整体失稳或码头下桩群间泥沙淤积产生坍塌引起不利影响。

（3）船舶吃水问题。码头结构加固改造的结构计算模式是按拟靠泊等级，按正常设计程序计算其船舶荷载，进行结构计算的，对码头前沿水深是否要达到设计水深并没有强制的要求，因此在许多海岸或河势敏感地区，仍可维持原有设计水深。

（4）老旧码头的荷载问题。老旧码头投产运行以后，随着市场变化，其营运货种，码头上装卸设备均有可能出现调整，与原设计的计算取值有较大的差异，仍需进行必要的现场调研，确定其使用现状，荷载作用大小和方式。

3.2.2主要改造型式

（1）局部改造方法。局部改造方法是通过增加码头前节点基桩提高码头整理水平承载能力的技术方案，该方法适用于原设计结构采用大直径管桩或钢桩，桩身结构具有较高水平抗弯强度的码头排架或系缆墩、靠船墩。如大型散货码头、液体散货码头。

（2）结合式改造方法。结合式改造方法是通过增加码头排架间桩基布置，改造扩大码头横梁，轨道梁的技术方案，有效解决海洋环境中码头结构老化、性能退化、砼碳化、钢筋锈蚀的问题。该方法适用于原设计结构建造时间较长，拟靠泊船型3～5万吨级以下采用方桩的沿海河口地区码头。

（3）分离式改造方法。分离式改造方法是针对老码头结构单薄，拟靠泊船舶等级大等特点，在码头排架间或拆除部分原有结构，采用新增大型船舶系船设施和靠船设施，与老码头结构相脱离的方法。该方法适用于原设计结构建造时间较长，拟靠泊船型5～7万吨以下采用方桩的沿江河地区码头。

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4.结语

码头结构加固改造可以有效地解决现在沿江港口码头存在的问题，并且能够降低运输的成本，提高沿海水路的运输能力，保证港口发展的安全。因此，选用正确的管理方法和技术方法进行码头的加固改造是非常重要的。在码头加固改造中，要根据码头的具体特点，妥善选择科学合理的加固改造方案，保证码头能够正常运作的前提下，在最短时间内完成施工，保证码头结构加固的经济性、安全性、耐久性与稳定性。

参考文献：

结构加固改造 篇3

关键词：长江下游码头 结构 加固改造

进入新世纪以来，由于我国经济发展迅猛，世界航运船舶大型化发展趋势明显，而我国港口总体吞吐能力不足，特别是大型专业化泊位不足矛盾突出。超过原设计船型的船舶减载靠泊码头成为缓解港口吞吐能力不足和泊位等级不合理的一种临时性措施。

我国港口码头结构加固改造进程

为规范超过原设计船型靠泊码头的管理，确保港口生产安全，交通运输部2006年适时开展了码头靠泊能力核查管理，明确开展码头靠泊能力论证工作不是提升码头靠泊等级，而是对超过原设计船型靠泊码头的靠泊，在现行规范允许范围内，在不突破港口现有设施允许设计值的前提下，经过科学合理、安全的论证后，提出一定的限定条件，保证港口安全生产，促进港口健康发展。

该项工作当时满足了港口生产经营的需要，但核查中给予三年缓冲期的泊位，如需继续靠泊超过原设计船型船舶的，必须进行码头结构加固改造。而核查中给予核准的泊位需靠泊超过原设计船型船舶都有限定条件，对港口生产经营仍然是制约条件。另外，核准后有使用时效限制。如长江下游主要的结构型式桩基码头竣工验收超过15年时，码头靠泊能力的核准自然失效。

为适应经济社会发展需要，节约岸线资源，保证港口作业安全，交通运输部在2006年靠泊能力核查和沿海港口码头加固改造试点工作基础上，发布2009年第4号通告，开展沿海港口码头结构加固改造工作。由于该工作是一项非常复杂和具有探索性的工作，技术性、政策性极强，自2009年开始这项工作以来，遇到了许多困难和问题。各级交通运输行政主管部门科学管理、勇于创新、敢于担当，一切从国家利益出发，一切为企业发展着想，积极组织有关建设、设计、施工、科研、检测等单位和工程技术人员对码头结构加固改造进行深入研究、试点和应用，克服了各种困难，破解了各种难题，积累了丰富的经验。

2011年10月交通运输部在宁波组织召开了沿海港口码头结构加固改造工作座谈会，会议对前阶段工作进行了总结，针对存在问题进行了分析研究，指明了下一步工作方向，明确了相关政策和要求。随后印发了会议纪要和码头结构加固改造工程方案和竣工验收报告的编制格式。至此，该工作走向规范，检测评估、方案设计、施工都有章可循。该工作得到全面快速推进。

长江下游码头结构加固改造若干问题探析

为更好地做好码头结构加固改造工作，笔者根据长江下游码头实际，就一些问题作一探讨。

一是高桩梁板式码头结构砼基桩完整性检测抽检桩数、抽检比例执行规定要具体问题具体对待。抽检桩数过多、比例过高不仅达不到保证安全的目的，反而会危害码头结构安全。

工程检测是码头结构加固改造最基础的工作。为确保码头结构安全，规定本次码头结构加固改造不应简化检测的内容，而应严格按相关标准和要求执行是非常必要的。2011年规定基桩完整性检测对于砼预制桩，检测桩数不宜少于总桩数的10%并不得少于10根。2012年提高了要求，对于砼桩桩身完整性检测，抽检比例和具体位置可视具体情况确定，对于2012年3月1日后申报加固改造的项目，一般抽检数量不少于桩基总数的20%且不少于10个构件，如出检缺陷桩时，应扩大抽检比例，并满足设计要求。

砼桩基部分是长江下游高桩梁板式码头最重要的分部工程，其安全直接关系到码头结构安全。要对砼基桩完整性进行检测，必须在桩身上部进行破损性开孔。建成较早的高桩码头，使用预制砼方桩的尚可，其内壁较厚。近期使用PHC高强管桩为主的就不行了，其内壁较薄，开孔部位一般离桩、梁铰接处又较近。故而开孔进行基桩完整性检测对PHC管桩结构码头影响较大，抽检比例和桩数要严格控制，每抽一处都是对码头结构安全的一次伤害。所以对老旧方桩码头可执行20%标准，因为使用年限长了需加大比例，而方桩本身壁厚较厚，抗开孔能力较强，按规程修补后对码头结构安全影响较小。对近期建成的管桩码头要根据使用年限严格控制。对于近期刚竣工验收投入使用但有结构预留的码头可使用施工期桩基完整性检测资料。如施工期抽检比例太小，可适当补做，补足10%比例应该可以了。对于使用满5年以上不满10年的管桩码头抽检比例可扩大到15%，对于使用满10年以上的抽检比例按20%执行较合理。

无论方桩还是管桩码头，无论使用年限如何，开孔检测后均应按加固改造工程方案认真修补，以确保码头结构安全。

二是码头结构加固改造方案应以拟靠泊的最大设计代表船型满载靠泊作为计算标准，但码头前沿港池疏浚可根据长江下游深水航道建设情况及实际靠泊情况来确定标高。

交通运输部2009年第4号“关于沿海港口码头结构加固改造有关事宜的通告”，为确保码头结构加固改造后达到安全预期，规定码头结构加固改造方案应以拟靠泊的最大设计代表船型满载靠泊作为码头结构计算标准，此规定较为科学合理。但码头前沿河床设计底标高结构计算可按此标准，码头前沿疏浚应按长江下游深水航道建设情况及实际来港靠泊船舶情况来确定疏浚标高。以5万吨码头加固改造10万吨级散货船为例。10万吨级散货船满载最大载重吨为105000吨，满载吃水为14.5米，按此计算改造后的码头前沿设计河床底标高为黄海-16.1米。但长江下游深水航道建设最终标准为12.5米水深。根据笔者在码头单位工作多年实践，码头前沿水深超过航道水深太多没有意义，最多加备淤深度就够了。结构核算中桩的入土深度计算、方案设计中疏浚工程量计算都要考虑这一因素。

三是有结构预留但还没有竣工验收的码头应通过设计变更程序进行变更，满足未来码头运营靠泊超过原设计船型船舶的需要。

长江下游有些业主码头报批时没有认识到船舶大型化对未来码头运营的影响，或贪图方便码头泊位等级报得较小，实际建设时码头泊位等级又提高了。这类情况应赶紧向原批复部门申请设计变更。因为交通运输部规定码头结构加固改造项目必须在今年6月30日前申报，逾期申报将不予受理，所以通过加固改造这个途经解决此问题已不可能。

某医院结构改造加固设计 篇4

关键词：结构改造及加固,重点设防类建筑,后续设计使用年限

1 工程概况

某中医院病房楼 (简称本建筑) 位于北京市西城区, 地下1层, 地上8层 (层高均为3.6m) , 建筑高度29.4m, 平面尺寸为35.55m×17.6m。该项目于1979年完成施工图设计, 1981年竣工。工程设计按照79系列规范, 结构设计使用年限为50a, 按抗震设防烈度8度进行抗震设计。结构形式为装配整体式钢筋混凝土框架-剪力墙结构, 仅首层楼板以下 (含首层楼板) 及剪力墙采用现浇钢筋混凝土;基础形式为梁板式筏板基础。预制板沿纵向铺设, 纵向剪力墙与预制板之间有50mm宽现浇带。

2009年, 建设单位因如下建筑功能及相关使用荷载进行修改, 委托设计单位进行改造加固设计:

1) 病房范围扩大至南侧阳台, 在阳台边侧砌筑外墙;

2) 8层楼面及屋顶活荷载标准值改为4k N/m2。

2 技术鉴定

根据文献[1]的规定, 建设单位委托专业机构于2008年依据文献[2]及95鉴定标准[3]对本项目进行可靠性鉴定及抗震鉴定。鉴定结果显示:混凝土等级及实际配筋数量符合原结构设计;结构满足95鉴定标准第一级鉴定的要求, 不需进行第二级鉴定。检测中发现一些结构受损现象:仅个别预制梁柱节点处现浇混凝土有少量开裂或局部剥落, 钢筋无露筋、腐蚀;户外阳台楼板出现断筋及混凝土开裂。

鉴定结论:本建筑安全性等级为B级, 结构整体抗震承载力满足95鉴定标准的要求, 但个别构件需进行加固处理。

3 复核计算

3.1 新旧鉴定标准的差异及结构后续使用年限

按照文献[4]第4.0.3条的规定, 本建筑为重点设防类建筑并且已使用近28a;结构改造加固设计时95鉴定标准已经废止, 取而代之的是09鉴定标准[5]。针对本建筑的特点, 新旧鉴定标准的差异见表1。

由于检测鉴定早于09鉴定标准的执行, 故加固设计之前把实际检测结果与09鉴定标准条文逐条对比, 发现本建筑满足其第6.1.5条第一级鉴定的要求。经过与建筑单位协商, 确定本结构后续使用年限为30a, 依据09鉴定标准第1.0.1条的规定, 地震影响系数 (αma x) 及抗震措施均有相应的折减系数 (见表2) , 故取“β=0.75”对本建筑进行复核计算及95鉴定标准规定的抗震措施对本建筑进行加固设计与文献[4]是吻合的。

3.2 复核计算结果

采用PKPM、SATWE及理正工具箱进行复核计算分析 (89抗震规范[6]、剪力墙抗震等级:二级、框架抗震等级:三级) , 地基承载力验算符合规范要求, 结构整体抗震性能好, 结构的周期、位移比 (角) 满足规范的要求;但是1~2层纵向剪力墙水平分布筋计算配筋值超出原结构实际配筋20%, 1~5层部分框架柱轴压比大于规范限值15%, 8层及屋顶新增荷载后的弯矩设计值大于原预制楼板的24%。

4 结构改造方案

4.1 总体原则

制定加固改造方案时遵循如下原则:既要考虑建筑物的实际情况, 又要满足目前的规范要求, 使加固后的建筑物抗震性能良好, 满足后续使用要求;同时还要做到节省造价、便于施工。鉴于本建筑为装配整体式结构, 其整体性仅通过梁柱节点处现浇混凝土及预制板上部30mm厚整浇层来保证。加固设计中首先减小因外界振动导致混凝土开裂而引起钢筋握裹力下降的情况发生, 故严格控制对原结构混凝土的剔凿数量及不可在梁柱节点处进行植筋或设置锚栓等后锚固作业;其次采取措施增加楼板整体性。

4.2 纵向剪力墙加固

制定加固方案时考虑了增大截面法及粘钢加固法;增大截面法可显著增加结构纵向刚度、剪力墙抗剪承载力及其所分配到的地震剪力, 这与剪力墙作为第一道防线所体现的重要性相一致;且耐久性较好, 造价较低, 耐火性能优于钢结构。同时由于预制板以横向梁、剪力墙为支点沿纵向铺设, 故纵向剪力墙加厚不会减小预制板搁置长度。增大截面法不足之处是增加自重、施工周期长、减小部分使用面积。粘钢加固法的优缺点基本与前者相反, 但存在结构胶老化及增加钢材防腐蚀、防火涂料的费用。

地下室~顶层纵向剪力墙两侧各增加50mm, 新增墙体分布筋为12根@150mm (双排双向) 。将原结构表面人工凿毛, 涂抹界面剂;墙体水平分布筋胶锚进入墙体两端框架柱内15d, 竖向分布筋穿过墙两侧在楼层处的现浇带;通过6根@600mm×600mm拉结筋将墙体分布筋与原墙体紧密连接 (见图1) ;墙体两侧采用喷射等级C30混凝土增加截面。

4.3 外挑阳台加固

原结构阳台 (见图1) 通过外墙荷载及伸入屋内1m范围内的楼面荷载来抵抗外挑范围的倾覆荷载;现在由于将原外墙移至阳台外边缘处并且将200mm高差填平, 故造成倾覆力矩远大于抗倾覆力矩。故加固设计需首先满足外挑结构的整体稳定, 之后再确保单个构件 (如阳台楼板) 的承载力满足规范要求。加固设计时曾考虑过以下2个方案。

方案A:重新设置外挑板, 将新增的钢筋胶锚进入原结构梁;

方案B:框架柱外侧设置三角形钢架, 钢架之间设置平行外墙的钢梁, 在钢梁与三角形钢架上弦杆之间设置现浇钢筋混凝土楼板。

方案A造价较为经济, 但悬挑构件仅依靠在原结构上植入的受拉钢筋来实现其承载力状态, 且力学模型为静定结构;结构承载力储备较少 (如结构胶老化等) 并与不可在梁柱节点处进行植筋的原则相悖。方案B改变了外挑阳台的传力途径, 阳台板荷载通过水平钢梁及斜撑传至框架柱, 将纯悬挑的静定结构改为类似桁架的超静定结构;既显著提高了外挑结构承载力、整体稳定性、减小原结构边梁的荷载, 又避免了对原结构预制梁柱连接点的破坏。经过以上方案比选, 阳台加固采用方案B, 钢材采用Q345B低合金高强度结构钢 (杆件截面见图1) 。新增钢结构杆件通过20mm厚的钢埋板与框架柱连接, 采用机械锚栓将钢板与框架柱固定连接, 根据钢构件传来的拉力与剪力设计值计算钢埋板所需机械锚栓数量。同时将框架柱表面剔凿25mm深, 使钢埋板嵌入原混凝土中, 通过利用原混凝土自身抗剪能力达到增加钢埋板的抗剪承载力。

4.4 预制楼板加固

采用高强钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层的加固方案来增加原预制楼板的抗弯承载力。此方案在板底先设置高强钢绞线并且将其通过固定板与预制板连接, 然后涂抹30mm厚聚合物砂浆;在增加原预制楼板的抗弯承载力的同时加强了原预制楼板整体性, 避免了黏钢加固法及粘贴纤维复合材中结构胶老化、在60mm厚板肋上打植筋锚栓边距不足等缺陷。加固计算中依据文献[1]中P.3.3-1式、P3.3.2式及附录P的规定, 在预制板 (如YB57.2、1 180mm宽) 下部设置38根6×7mm+ⅠWS高强度镀锌钢绞线, 其抗拉强度设计值Frw=1 050MPa;聚合物砂浆 (厚度30mm) 等级为Ⅰ级, 抗拉强度≥7MPa, 抗压强度≥55MPa;同时, 要求对混凝土基面进行凿毛处理, 完全清除原混凝土面装饰层和劣质层并且对外露的钢筋进行除锈及阻绣处理。

5 结语

工程经过1a的设计施工, 2010年12月通过竣工验收并交付使用, 截止目前已运营3a, 使用效果良好。结构加固设计首先遵守现行规范、结合原结构实际承载力状况, 从概念设计角度提高原结构整体承载力及抗侧刚度;然后对单个构件进行加固设计。通过方案比选找出比较经济和符合实际情况的加固方案, 以便于节省造价, 节约资源;同时避免对原结构造成二次破坏。

参考文献

[1]JB50367—2006混凝土结构加固设计规范[S].

[2]GB50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准[S].

[3]GB50023—1995建筑抗震鉴定标准[S].

[4]GB 50223—2008建筑抗震设防分类标准[S].

[5]GB50023—2009建筑抗震鉴定标准[S].

工程改造与加固报告 篇5

课程结业报告

姓

名：X X X 学

号：X X X X X X 研究方向：X X X X X X

《工程改造与加固》学习有感

未听课之前就听师兄说，王老师讲的“工程改造与加固”很值得听一听，加上自己对这方面也比较感兴趣，终于有幸聆听了这短短七周凝练而深刻的教诲，感慨颇多。

这个课程更完整更准确的名字是“土木工程诊治与改造技术”。与以往的“混凝土结构设计原理”、“大跨空间结构”、“钢结构设计原理”等学科不同，这门课程针对的是既有建筑。随着建筑使用年限、自然灾害、原设计估计不足等多方面的因素影响，建筑物易出现不同程度的损伤，传唱着历史文化的古老建筑亦难以抵挡岁月的侵蚀，为了保持建筑物的正常使用功能和文化的延续和传承，对这些结构的加固改造逐渐凸显其重要性。“建筑物的医生”也就是结构工程师发现地基沉降或结构破损等状况时，首先是对结构进行“诊治”，通过实地检测、查找相关文件等，查清造成事故的原因，对事故的危害性作出估计；然后提出合理、经济的加固和改造方案，使结构恢复正常的使用状态。

从“显性知识”到“隐性知识”

虽然在本科时也接触过加固方面的课程，但由于当时的知识体系尚不成熟，学习态度比较随意，很多东西老师讲到了但是没有真正体会到其中的原理，更多的甚至完全没有听进去。听王凤来老师的第一堂课时，老师首先问了我们一个问题“受均布荷载的钢筋混凝土梁的破坏有哪几种形式？”完全蒙掉了，努力回想着本科时学的混凝土结构设计原理课本里的那几段极长极晦涩难懂的话，只记得“超筋、适筋、少筋、剪压、斜拉、斜压”等支离破碎的词语，却不能整合出一个完整的答案，不禁低头一阵惭愧。自觉本科时学过理论力学、材料力学、结构力学等各种力学基础课程，却无不是在考试结束后就扔得一干二净。第一堂课让我意识到必须完全摈弃以前为考试而学习的惯性思维，“把所学知识转换成工程能力”，跳出课本知识的禁锢，同时又不脱离课本的知识体系，培养正确的结构概念体系；“由现象找原因”，看到某一结构的破坏形态，不仅要知道该怎么做，还要知道为什么要这么做，这样在遇到新问题时才不至于不知所措。

对于有些结构上的专有名词我们是初次听说，偶尔会感到有些不知所云，但老师结合PPT图片讲解的授课方式逐渐让我们的理解清晰和深入。王老师总是能用特别通俗易懂的词语让我们理解他想要表达的意思，比如：钢筋就如同人体内的筋骨一样，合理配置了钢筋的混凝土结构即使在地震等灾害的强烈作用下依然会“打断骨头连着筋”，达到大震不倒的设计水准；看到裂缝需要“按图索骥”，即由裂缝的形态特征联想到它的破坏原因从而最大程度地还原结构产生裂缝的过程，寻求合理的加固方法；“积劳成疾”是用来形容结构的损伤累积„„

在废墟中缅怀和省思

倚山而建的学校沦为废墟，一个个鲜活的生命从此离开了这个世界，摆放在废墟旁空地上的花圈无声地表达了孩子的父母的悲戚，我忍不住落泪：地震灾害固然无情，生命固然脆弱，但本该成为人类庇护所的房屋竟也如此不堪一击么？令人不忍直面的死伤究竟是谁的错？

在介绍中国建筑西南设计研究院对汶川地震灾害的调查报告中，我看到学校、政府办公楼、农房和文物等的毁坏或倒塌，一张张图片再现了建筑物当时的破坏状况，在老师的引导下思考其破坏原因和正确的处理方式。

在遭受汶川地震的重灾区，钢筋混凝土结构以多层框架居多，主要的震害形式包括：整体倒塌、局部单元倒塌、局部楼层垮塌、房屋倾斜、构件破坏等。大量多层框架结构设计时由于违背了“强柱弱梁、更多节点”的设计原则，几乎都出现了在底层框架柱上下端形成塑性铰的破坏形式。多层框架结构由于层数不多、柱上轴压力不大，柱截面尺寸及配筋量均较小，而与之相连的框架梁的截面尺寸及配筋量主要由跨度决定，与建筑物的高度关系不大，因此与高层建筑相比，多层建筑中的框架柱更难实现“强柱弱梁”。调查分析表明：即使将抗震设防烈度提高一度，所考察的框架结构的大部分柱的轴压比、最小体积配箍率和大部分梁柱的强度比都满足二级抗震等级的要求，但是框架柱端还是发生了严重破坏，说明设防要求尚存不足。

此外，填充墙布置不当也会引起框架结构严重破坏，但是目前的规范及现有计算手段尚无法准确量化分析填充墙对结构刚度的影响，这是个亟待解决的问题。在问题得到解决之前，由空心砖或轻质墙板构成的轻质填充墙在地震中的良好表现，让我们看到轻质填充墙也是暂时的良策，但同时也因板材的尚不成熟无法推广利用。

“底框结构”还是第一次听说，开始并不明白是什么样的结构，但通过观察图片和文字解释，才恍然大悟，原来这种结构多在底层设置商业用房、上部为五六层的砖砌体结构。在我的家乡的大街上很常见，底层多是服装店、大型超市、仓库等，二层以上则是居民楼，却是直到上了这堂课才知道这种结构的专业名称，可见生活中处处有学问。底部框架结构由于底层抗震墙的变形和耗能能力较上部砖墙要好，而上部砌体抗侧刚度大，属于脆性材料；第二层作为这两种材料和两种承重结构体系的过渡层，受力复杂，容易成为薄弱层，甚至发生垮塌导致结构整体倒塌。因此，严格控制过渡层与底层的刚度比，并关注两者的抗剪承载力储备系数是避免底框结构破坏的关键。

砌体结构中圈梁构造柱所起的抗倒塌作用自不必说，早在本科时的抗震课程上就已熟悉。老师还着重给我们介绍了现浇楼梯对结构整体性能的影响，这对于我来说又是一个很新颖并且很吸引我的问题。一系列的图表数据简洁明了地概括了问题所在：楼梯对与之相连的框架柱的影响很大，并且参与结构整体工作的受力模式不能满足通道的安全。

在地震作用下、发生于结构中的各式各样的破坏形式和破坏机理就这样生动地呈现在我的视野里、嵌刻在我的脑海中，不断汲取不断联想，在缅怀地震中的逝者的同时更加坚定了我将来的职业原则——做个对得起自己良心的土木工作者。

课堂的最后，老师还提到了一个我们对之了解甚少的学科“结构生态学”，讲到竹子靠一个个竹节抵抗风荷载、减小横向位移时，我如醍醐灌顶般地联想到了这几个月所接触到的课题研究对象——拟建于大连的千米级摩天大楼，大约每一百米就设有一个行人平台，大概就是利用了竹节的原理。

关于“规范”

“规范”二字是建筑结构行业里耳熟能详的字眼，在课堂上自然就成了出现频率最高的词汇。2012年8月24日事发于哈尔滨的阳明滩大桥引桥垮塌事件，事故原因和责任人至今未有明确的定音。设计问题、施工问题，抑或规范有误，或者是各方面问题的集合，谁也不能给出绝对的答案，但有一点是明确的：并不是所有的规范都是正确的，完全照搬规范、无视结构实际受力性能的做法毫无疑问是错误的，规范只是一种经验的总结，例如规范规定的设置圈梁和构造柱等构造措施就是在总结国内外历次地震灾害以及广泛深入的科研基础之上，获得的宝贵设计经验。然而经验毕竟是建立在过去的工程应用上，并不一定与时俱进。

现今的建筑质量堪忧，还有一个重要原因就是设计和施工之间微妙的关系。安全系数是为了防止多种不利因素同时发生或者不同程度老化、施工质量有起伏而设置的安全量。以球面网壳的承载力标准值为例，当按弹塑性变形进行全过程分析时，安全系数取为2，按弹性考虑则为4.2。这样大的安全系数再加上折减系数，承载能力按理应该是有很大的富余量的，但是却仍会有安全隐患问题出现。究其原因，是因为设计者不信任施工，为了规避责任，设计时把安全系数取得尽可能大，设计会倾向于设计更安全的方案，即使花费很大；而施工单位知道安全系数很大，勇敢地偷工减料缩减工期，从而导致了由施工造成的承载力减小量远大于考虑较大安全系数引起的承载力增大量，设计和施工于是陷入了走不出来的囚徒困境。

2014年6月的《焦点访谈》就曾曝光河南省南阳市的一些楼盘在施工时违规使用“瘦身钢筋”以从中谋取暴利，所幸的是涉嫌生产、销售这样的伪劣产品的相关工作人员和单位受到了法律的惩处，不幸的是仍然有很多众多违规违法的行业潜规则大行其道，不为建筑物的使用者所知晓。之所以会出现这样的情况，一个很重要的原因就是建筑质量责任划分不清楚，即使出现建筑安全事故，责任也追究不明。有效杜绝这一行业陋习的有效措施就是严格执行建筑工程质量终身责任制，即在建筑物的使用年限内（如普通住宅为50年），施工方都必须承担项目建设过程中施工质量遗留问题产生的维修、赔偿等事宜，如若是设计方面的问题，则需追究该项目设计人的责任„„建筑工程质量终身责任制针对的就是所有利益和责任相关者，从项目负责人、勘察、设计、施工、建设到监理5方单位，一个都逃避不了各自应该承担的责任。随着人们关注和维护自身利益的意识越来越强烈，我们有理由相信建筑工程质量责任制必将落实到每一座工程结构中去。

“德”的教育

王老师在教授我们“技”的同时，更注重对我们“德”的培养。几乎每堂课都能听到一两句极具哲理性的话语，而我总是认真的将这些话抄录在笔记本上，生怕漏记了或漏听了哪怕一句人生哲言。王老师似乎想将自己几十年来从事加固工程的工作经验和人生经验倾囊相授，我们更是恨不能记下老师所说的每一句凝聚着智慧的经典语录。很多知识点都是通过工程事例传授给我们，让我们感受到的不再是抽象难懂的纯理论知识；更重要的是老师很注重培养我们思考问题的能力，在教授一个解决问题的方法时，老师没有简单直接地给出答案，而是引导我们在脑海中构建形象的结构图，想象力如同血液一样在结构中流动和传递，解决问题的思路就这样一点一点清晰明了。其中，“改变传力路径”是我印象中最深刻的一种加固思路，这就如同一条道走不通了，需要换条道路试试。这样蕴含着人生道理的结构知识还有很多，让我们在消化专业知识的同时，领悟到对待生活的正确态度。

一个个动人的故事在讲述着专业知识的同时，更传递着对人生的思考和对职业道德的呼唤。当我听到老师的上司在老师画的节点图上签上自己的名字，而老师却默许了这种不公的做法时，我看到了在职场中做人的智慧和胸襟。是啊，生活总会给予我们或多或少的不公平的待遇，我们应该做的是看看自己所处的社会地位和角色，看看有没有能力回击，回击会不会对将来的道路产生阻碍，如果会，何不坦然放下呢。

结语

结构加固改造 篇6

【摘 要】 在分析马钢港务原料总厂原码头结构体系的基础上，结合水位、水流、地质等自然条件，对设计船型、泊位长度、码头宽度、系靠泊点布置及码头前沿水深等总平面布置进行剖析，选择通过在排架跨中增设系靠船墩以独立承受船舶荷载的方案设计水工建筑物。该码头改造方案利用原有码头资源，既保证码头平稳生产，又节省工程投资。

【关键词】 系靠船墩；码头泊位；设计水深；局部改造

1 工程概况

马钢港务有限公司原料总厂码头位于长江下游马鞍山河段小黄洲右汊，马鞍山外贸码头下游。码头原建设规模为3个吨级散货船进口泊位，设计年通过能力为297万t。设计靠泊船型为吨级分节驳，船型尺度为长81 m，宽20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月开工建设，1992年9月竣工验收并投产。

原码头水工建筑物主要包括前方平台、后方皮带机栈桥、引桥及变电所平台等，其中，前方平台长287.7 m，宽18 m。前方平台采用桁架式高桩梁板结构，排架间距为7 m，共42榀，排架基础采用600 €？600预应力砼空心方桩，每榀排架共5根，包括1对叉桩和3根直桩。码头平台上部由横梁、桩帽、轨道梁、系船梁、联系撑、面板及靠船构件等结构组成。平台前方设有300 kN系船柱，排架前沿设有D500H型橡胶护舷。

该码头目前靠泊能力偏低，不能满足航运市场船型发展的需求，岸线利用率较低、运营成本高等矛盾相对突出。为保证港口安全，适应企业发展需要和到港船舶大型化发展的趋势，马钢集团拟对该码头进行加固改造，以满足停靠2万吨级散货船的需求。

2 自然条件

2.1 水位、水流

本工程设计水位（以吴淞零点为基准）如下：设计高水位（重现期50年的洪水位值） 11.34 m；设计低水位（当地航行基准面） 2.15 m。

设计最大流速为2 m/s。

2.2 地 质

根据《安徽马鞍山钢铁公司原料进口码头工程地质勘察报告》（施工图设计阶段勘察），码头区域地层从上到下依次分布为块石、人工填土、淤泥质亚黏土及淤泥质黏土、亚黏土及黏土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石、强风化长石石英砂岩和长石石英砂岩。粉细砂遍布勘区，所处标高多为 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，层间局部夹黏性土或中砂；上部呈松散状态，贯入击数N为3～10；中下部呈中密―密实状态，贯入击数N为15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃骄滦葜菇荙m=31.3€埃貌闵鹾瘢敛懔ρ灾视燃眩勺魑至Σ恪？

3 总平面布置

3.1 设计船型

本工程码头结构加固改造设计船型见表1。

表1 改造设计船型

3.2 泊位长度

根据交通运输部发布的《海港总平面设计规范》，本码头长度287.7 m，可满足2万吨级散货船靠泊，典型船型组合泊位长度为

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb为泊位长度，m；L1，L2为设计代表船型船长，m；d1，d2为泊位富余长度，m。

经计算，现有码头可以同时靠泊1艘2万吨级散货船及1艘1 000吨级江海直达货船，或同时靠泊1艘1万吨级散货船及1艘5 000吨级江海直达货船。

3.3 码头宽度

本次设计改造对原码头平面布置、装卸工艺及水、电、现有码头宽度（18 m）均保持不变。

3.4 系靠泊点布置

船舶的系靠泊点布置取决于港口所在地的自然条件、码头布置方式及拟靠泊船舶的尺度大小等因素。

根据原码头泊位长度及排架间距，考虑布置1个2万吨级泊位和1个吨级泊位或1个1万吨级泊位和1个吨级泊位，系靠泊点的间距设置为21 m和28 m。

3.5 码头前沿水深

码头前沿设计河底高程为设计低水位（2.15 m）与码头前沿设计水深D之间的差值。

经计算，当2万吨级散货船满载靠泊时，泊位前沿设计水深需为11.2 m，码头前沿设计河底高程应为 9.05 m。由于原码头岸坡进行抛石支护，且受码头结构限制，不能开挖竣深，因此，为确保安全，对本次改造的前沿港池不予疏竣，设计河底高程维持 3.80 m不变，改造船型需视水深情况选择中洪水位时进行靠泊，靠泊作业水位见表2。

表2 船舶靠泊作业水位m

以上船型可在不低于靠泊作业水位的情况下满载靠泊本码头。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物设计主要研究已建码头主体设施的受力特点和新增设施与原结构的关系问题。根据总平面布置，结合码头已建设施的要求，改造思路分为2种：一种是新增设施与原结构有效结合，共同承受新的船舶荷载；另一种是新增设施与原结构分开，由新增设施独立承受船舶荷载。本工程原码头自1992年竣工并投产以来，迄今已使用20多年，加之当时设计的构件结构均较为单薄、经济，因此，本工程改造的思路采用第二种，即在2个排架中间新增系靠船墩，新增系靠墩与原结构分开，独立承受船舶荷载。原结构的荷载与原设计保持不变，改造设计主要验算新增系靠船墩的受力情况。

4.2 设计荷载

新增系靠船墩的设计荷载主要包括恒载（即系靠船墩结构自重）和船舶荷载。根据设计船型，按照《港口工程荷载规范》，计算船舶系缆力、撞击力及挤靠力等船舶荷载。

经计算，新增系靠船墩的附属设施选用SUC 1000H低反力型鼓形护舷和650 kN系船柱。

4.3 水工结构设计

新增系靠船墩布置于码头平台下方、排架跨中，平面尺度为7€？.2 m，中心间距21 m或28 m。墩台基础采用6根直径1 200 mm钢管桩，且均为直桩。在墩台施工前，应拆除原码头平台相应位置的上部结构后沉桩并浇筑墩台。系靠船墩中间为靠船肋柱，肋柱高5 m，柱顶沿伸至码头面，肋柱前沿及靠船构件上设置SUC 1000H低反力型橡胶护舷，肋柱及系靠船墩顶面分层设置650 kN系船柱。在墩台施工完成后，恢复拆除的上部结构。改造后码头结构断面见图1。

4.3.1 设计要点

新增系靠船墩采用全直桩方案，有利于施工，同时也避免了与原结构桩基的碰桩问题。由于原码头设置2层系缆平台，新增结构也对此进行了保留。新增系靠船墩的前沿线与原结构保持一致，由于新设的SUC 1000H鼓形护舷高度比原有的D500H型橡胶护舷高出约80 cm，在船舶靠泊时不易碰触原结构。本工程改造拆除范围较小，原结构几乎不受影响。

4.3.2 计算结果

系靠船墩结构计算采用通用有限元计算软件ROBOT按空间结构进行计算，计算结果见表3。

通过计算，桩基内力满足桩基承载力设计值的要求。

5 结 语

老码头结构加固改造是当前及未来一段时间内的重要课题。在设计时须考虑的因素较多，既要考虑拟靠泊船舶的系靠泊要求，还要考虑原结构的承受范围。本次设计改造范围小，充分利用了岸线资源，同时也保证了码头的平稳生产。

本次设计在分析原码头结构体系的基础上，选择通过在排架跨中增设系靠船墩以独立承受船舶荷载的改造方案。原码头结构承受荷载不变，拆除范围也较小，原码头的各项基本功能得到保留。这是对老旧码头结构改造的一种思路，可供同类工程参考。

【摘 要】 在分析马钢港务原料总厂原码头结构体系的基础上，结合水位、水流、地质等自然条件，对设计船型、泊位长度、码头宽度、系靠泊点布置及码头前沿水深等总平面布置进行剖析，选择通过在排架跨中增设系靠船墩以独立承受船舶荷载的方案设计水工建筑物。该码头改造方案利用原有码头资源，既保证码头平稳生产，又节省工程投资。

【关键词】 系靠船墩；码头泊位；设计水深；局部改造

1 工程概况

马钢港务有限公司原料总厂码头位于长江下游马鞍山河段小黄洲右汊，马鞍山外贸码头下游。码头原建设规模为3个吨级散货船进口泊位，设计年通过能力为297万t。设计靠泊船型为吨级分节驳，船型尺度为长81 m，宽20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月开工建设，1992年9月竣工验收并投产。

原码头水工建筑物主要包括前方平台、后方皮带机栈桥、引桥及变电所平台等，其中，前方平台长287.7 m，宽18 m。前方平台采用桁架式高桩梁板结构，排架间距为7 m，共42榀，排架基础采用600 €？600预应力砼空心方桩，每榀排架共5根，包括1对叉桩和3根直桩。码头平台上部由横梁、桩帽、轨道梁、系船梁、联系撑、面板及靠船构件等结构组成。平台前方设有300 kN系船柱，排架前沿设有D500H型橡胶护舷。

该码头目前靠泊能力偏低，不能满足航运市场船型发展的需求，岸线利用率较低、运营成本高等矛盾相对突出。为保证港口安全，适应企业发展需要和到港船舶大型化发展的趋势，马钢集团拟对该码头进行加固改造，以满足停靠2万吨级散货船的需求。

2 自然条件

2.1 水位、水流

本工程设计水位（以吴淞零点为基准）如下：设计高水位（重现期50年的洪水位值） 11.34 m；设计低水位（当地航行基准面） 2.15 m。

设计最大流速为2 m/s。

2.2 地 质

根据《安徽马鞍山钢铁公司原料进口码头工程地质勘察报告》（施工图设计阶段勘察），码头区域地层从上到下依次分布为块石、人工填土、淤泥质亚黏土及淤泥质黏土、亚黏土及黏土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石、强风化长石石英砂岩和长石石英砂岩。粉细砂遍布勘区，所处标高多为 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，层间局部夹黏性土或中砂；上部呈松散状态，贯入击数N为3～10；中下部呈中密―密实状态，贯入击数N为15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃骄滦葜菇荙m=31.3€埃貌闵鹾瘢敛懔ρ灾视燃眩勺魑至Σ恪？

3 总平面布置

3.1 设计船型

本工程码头结构加固改造设计船型见表1。

表1 改造设计船型

3.2 泊位长度

根据交通运输部发布的《海港总平面设计规范》，本码头长度287.7 m，可满足2万吨级散货船靠泊，典型船型组合泊位长度为

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb为泊位长度，m；L1，L2为设计代表船型船长，m；d1，d2为泊位富余长度，m。

经计算，现有码头可以同时靠泊1艘2万吨级散货船及1艘1 000吨级江海直达货船，或同时靠泊1艘1万吨级散货船及1艘5 000吨级江海直达货船。

3.3 码头宽度

本次设计改造对原码头平面布置、装卸工艺及水、电、现有码头宽度（18 m）均保持不变。

3.4 系靠泊点布置

船舶的系靠泊点布置取决于港口所在地的自然条件、码头布置方式及拟靠泊船舶的尺度大小等因素。

根据原码头泊位长度及排架间距，考虑布置1个2万吨级泊位和1个吨级泊位或1个1万吨级泊位和1个吨级泊位，系靠泊点的间距设置为21 m和28 m。

3.5 码头前沿水深

码头前沿设计河底高程为设计低水位（2.15 m）与码头前沿设计水深D之间的差值。

经计算，当2万吨级散货船满载靠泊时，泊位前沿设计水深需为11.2 m，码头前沿设计河底高程应为 9.05 m。由于原码头岸坡进行抛石支护，且受码头结构限制，不能开挖竣深，因此，为确保安全，对本次改造的前沿港池不予疏竣，设计河底高程维持 3.80 m不变，改造船型需视水深情况选择中洪水位时进行靠泊，靠泊作业水位见表2。

表2 船舶靠泊作业水位m

以上船型可在不低于靠泊作业水位的情况下满载靠泊本码头。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物设计主要研究已建码头主体设施的受力特点和新增设施与原结构的关系问题。根据总平面布置，结合码头已建设施的要求，改造思路分为2种：一种是新增设施与原结构有效结合，共同承受新的船舶荷载；另一种是新增设施与原结构分开，由新增设施独立承受船舶荷载。本工程原码头自1992年竣工并投产以来，迄今已使用20多年，加之当时设计的构件结构均较为单薄、经济，因此，本工程改造的思路采用第二种，即在2个排架中间新增系靠船墩，新增系靠墩与原结构分开，独立承受船舶荷载。原结构的荷载与原设计保持不变，改造设计主要验算新增系靠船墩的受力情况。

4.2 设计荷载

新增系靠船墩的设计荷载主要包括恒载（即系靠船墩结构自重）和船舶荷载。根据设计船型，按照《港口工程荷载规范》，计算船舶系缆力、撞击力及挤靠力等船舶荷载。

经计算，新增系靠船墩的附属设施选用SUC 1000H低反力型鼓形护舷和650 kN系船柱。

4.3 水工结构设计

新增系靠船墩布置于码头平台下方、排架跨中，平面尺度为7€？.2 m，中心间距21 m或28 m。墩台基础采用6根直径1 200 mm钢管桩，且均为直桩。在墩台施工前，应拆除原码头平台相应位置的上部结构后沉桩并浇筑墩台。系靠船墩中间为靠船肋柱，肋柱高5 m，柱顶沿伸至码头面，肋柱前沿及靠船构件上设置SUC 1000H低反力型橡胶护舷，肋柱及系靠船墩顶面分层设置650 kN系船柱。在墩台施工完成后，恢复拆除的上部结构。改造后码头结构断面见图1。

4.3.1 设计要点

新增系靠船墩采用全直桩方案，有利于施工，同时也避免了与原结构桩基的碰桩问题。由于原码头设置2层系缆平台，新增结构也对此进行了保留。新增系靠船墩的前沿线与原结构保持一致，由于新设的SUC 1000H鼓形护舷高度比原有的D500H型橡胶护舷高出约80 cm，在船舶靠泊时不易碰触原结构。本工程改造拆除范围较小，原结构几乎不受影响。

4.3.2 计算结果

系靠船墩结构计算采用通用有限元计算软件ROBOT按空间结构进行计算，计算结果见表3。

通过计算，桩基内力满足桩基承载力设计值的要求。

5 结 语

老码头结构加固改造是当前及未来一段时间内的重要课题。在设计时须考虑的因素较多，既要考虑拟靠泊船舶的系靠泊要求，还要考虑原结构的承受范围。本次设计改造范围小，充分利用了岸线资源，同时也保证了码头的平稳生产。

本次设计在分析原码头结构体系的基础上，选择通过在排架跨中增设系靠船墩以独立承受船舶荷载的改造方案。原码头结构承受荷载不变，拆除范围也较小，原码头的各项基本功能得到保留。这是对老旧码头结构改造的一种思路，可供同类工程参考。

【摘 要】 在分析马钢港务原料总厂原码头结构体系的基础上，结合水位、水流、地质等自然条件，对设计船型、泊位长度、码头宽度、系靠泊点布置及码头前沿水深等总平面布置进行剖析，选择通过在排架跨中增设系靠船墩以独立承受船舶荷载的方案设计水工建筑物。该码头改造方案利用原有码头资源，既保证码头平稳生产，又节省工程投资。

【关键词】 系靠船墩；码头泊位；设计水深；局部改造

1 工程概况

马钢港务有限公司原料总厂码头位于长江下游马鞍山河段小黄洲右汊，马鞍山外贸码头下游。码头原建设规模为3个吨级散货船进口泊位，设计年通过能力为297万t。设计靠泊船型为吨级分节驳，船型尺度为长81 m，宽20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月开工建设，1992年9月竣工验收并投产。

原码头水工建筑物主要包括前方平台、后方皮带机栈桥、引桥及变电所平台等，其中，前方平台长287.7 m，宽18 m。前方平台采用桁架式高桩梁板结构，排架间距为7 m，共42榀，排架基础采用600 €？600预应力砼空心方桩，每榀排架共5根，包括1对叉桩和3根直桩。码头平台上部由横梁、桩帽、轨道梁、系船梁、联系撑、面板及靠船构件等结构组成。平台前方设有300 kN系船柱，排架前沿设有D500H型橡胶护舷。

该码头目前靠泊能力偏低，不能满足航运市场船型发展的需求，岸线利用率较低、运营成本高等矛盾相对突出。为保证港口安全，适应企业发展需要和到港船舶大型化发展的趋势，马钢集团拟对该码头进行加固改造，以满足停靠2万吨级散货船的需求。

2 自然条件

2.1 水位、水流

本工程设计水位（以吴淞零点为基准）如下：设计高水位（重现期50年的洪水位值） 11.34 m；设计低水位（当地航行基准面） 2.15 m。

设计最大流速为2 m/s。

2.2 地 质

根据《安徽马鞍山钢铁公司原料进口码头工程地质勘察报告》（施工图设计阶段勘察），码头区域地层从上到下依次分布为块石、人工填土、淤泥质亚黏土及淤泥质黏土、亚黏土及黏土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、卵石、强风化长石石英砂岩和长石石英砂岩。粉细砂遍布勘区，所处标高多为 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，层间局部夹黏性土或中砂；上部呈松散状态，贯入击数N为3～10；中下部呈中密―密实状态，贯入击数N为15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃骄滦葜菇荙m=31.3€埃貌闵鹾瘢敛懔ρ灾视燃眩勺魑至Σ恪？

3 总平面布置

3.1 设计船型

本工程码头结构加固改造设计船型见表1。

表1 改造设计船型

3.2 泊位长度

根据交通运输部发布的《海港总平面设计规范》，本码头长度287.7 m，可满足2万吨级散货船靠泊，典型船型组合泊位长度为

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb为泊位长度，m；L1，L2为设计代表船型船长，m；d1，d2为泊位富余长度，m。

经计算，现有码头可以同时靠泊1艘2万吨级散货船及1艘1 000吨级江海直达货船，或同时靠泊1艘1万吨级散货船及1艘5 000吨级江海直达货船。

3.3 码头宽度

本次设计改造对原码头平面布置、装卸工艺及水、电、现有码头宽度（18 m）均保持不变。

3.4 系靠泊点布置

船舶的系靠泊点布置取决于港口所在地的自然条件、码头布置方式及拟靠泊船舶的尺度大小等因素。

根据原码头泊位长度及排架间距，考虑布置1个2万吨级泊位和1个吨级泊位或1个1万吨级泊位和1个吨级泊位，系靠泊点的间距设置为21 m和28 m。

3.5 码头前沿水深

码头前沿设计河底高程为设计低水位（2.15 m）与码头前沿设计水深D之间的差值。

经计算，当2万吨级散货船满载靠泊时，泊位前沿设计水深需为11.2 m，码头前沿设计河底高程应为 9.05 m。由于原码头岸坡进行抛石支护，且受码头结构限制，不能开挖竣深，因此，为确保安全，对本次改造的前沿港池不予疏竣，设计河底高程维持 3.80 m不变，改造船型需视水深情况选择中洪水位时进行靠泊，靠泊作业水位见表2。

表2 船舶靠泊作业水位m

以上船型可在不低于靠泊作业水位的情况下满载靠泊本码头。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物设计主要研究已建码头主体设施的受力特点和新增设施与原结构的关系问题。根据总平面布置，结合码头已建设施的要求，改造思路分为2种：一种是新增设施与原结构有效结合，共同承受新的船舶荷载；另一种是新增设施与原结构分开，由新增设施独立承受船舶荷载。本工程原码头自1992年竣工并投产以来，迄今已使用20多年，加之当时设计的构件结构均较为单薄、经济，因此，本工程改造的思路采用第二种，即在2个排架中间新增系靠船墩，新增系靠墩与原结构分开，独立承受船舶荷载。原结构的荷载与原设计保持不变，改造设计主要验算新增系靠船墩的受力情况。

4.2 设计荷载

新增系靠船墩的设计荷载主要包括恒载（即系靠船墩结构自重）和船舶荷载。根据设计船型，按照《港口工程荷载规范》，计算船舶系缆力、撞击力及挤靠力等船舶荷载。

经计算，新增系靠船墩的附属设施选用SUC 1000H低反力型鼓形护舷和650 kN系船柱。

4.3 水工结构设计

新增系靠船墩布置于码头平台下方、排架跨中，平面尺度为7€？.2 m，中心间距21 m或28 m。墩台基础采用6根直径1 200 mm钢管桩，且均为直桩。在墩台施工前，应拆除原码头平台相应位置的上部结构后沉桩并浇筑墩台。系靠船墩中间为靠船肋柱，肋柱高5 m，柱顶沿伸至码头面，肋柱前沿及靠船构件上设置SUC 1000H低反力型橡胶护舷，肋柱及系靠船墩顶面分层设置650 kN系船柱。在墩台施工完成后，恢复拆除的上部结构。改造后码头结构断面见图1。

4.3.1 设计要点

新增系靠船墩采用全直桩方案，有利于施工，同时也避免了与原结构桩基的碰桩问题。由于原码头设置2层系缆平台，新增结构也对此进行了保留。新增系靠船墩的前沿线与原结构保持一致，由于新设的SUC 1000H鼓形护舷高度比原有的D500H型橡胶护舷高出约80 cm，在船舶靠泊时不易碰触原结构。本工程改造拆除范围较小，原结构几乎不受影响。

4.3.2 计算结果

系靠船墩结构计算采用通用有限元计算软件ROBOT按空间结构进行计算，计算结果见表3。

通过计算，桩基内力满足桩基承载力设计值的要求。

5 结 语

老码头结构加固改造是当前及未来一段时间内的重要课题。在设计时须考虑的因素较多，既要考虑拟靠泊船舶的系靠泊要求，还要考虑原结构的承受范围。本次设计改造范围小，充分利用了岸线资源，同时也保证了码头的平稳生产。

结构加固改造 篇7

关键词：脱硝改造,送风机,混凝土支架,加固改造

1 概述

目前国内运行的部分电厂由于建成时间早,运行时间长,其中一些钢筋混凝土结构由于先天缺陷、后天损害和设计标准提高、设计规范的修订、使用功能改变等原因,导致不能满足结构的强度、刚度、稳定性和耐久性要求;同时为控制大气污染排放物浓度,响应国家节能减排政策号召,不满足排放要求的现役火电厂均对现役机组开始进行脱硝改造。

下文以南方某火电厂3,4号机组的脱硝改造为例,通过对该工程的送风机混凝土框架结构的加固技术流程进行阐述,分析了送风机框架结构的加固设计方案。

本次脱硝改造涉及的原送风机支架建于1998年,为钢筋混凝土框架结构,柱下采用独立基础及联合基础。框架、基础均采用C25混凝土,垫层采用C10混凝土;纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB235。本工程抗震设防烈度:7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组,场地土类别:Ⅱ类,结构抗震等级为三级,抗震类别为丙类,后续使用年限为33年。原送风机支架尺寸为48 m×26 m,柱顶标高18.740 m,基底标高为-3.000 m。现场见图1,原设计轴线布置见图2。

2 脱硝支架选型分析及方案布置

本期烟气脱硝改造采用选择性催化还原法(SCR)工艺,需在送风机支架顶部增设SCR烟气脱硝装置。脱硝支架通常作为新建结构架设在原有混凝土支架结构顶部,但存在结构体系不规则、荷载重心高、荷载分布不均匀等不利因素。由于钢框架相对于钢筋混凝土框架具有以下优点:自重轻,柱脚荷载增幅相对较小,基础底面尺寸小,地基处理费用低;材料强度高,构件截面小,延性好,具有良好的抗震性能;构件工厂制作,现场拼装,连接方便,施工工期短,综上,钢结构方案在结构性能方面具有明显优势,更适用于加固改造工程。因此,脱硝支架采用钢结构方案。为合理地充分利用原支架结构,在满足工艺设备的布置及运行要求前提下,上部新增的钢框架柱网与原送风机支架的柱网一一对应,脱硝钢架采用铰接柱脚,生根于混凝土框架柱柱顶,在此基础上优化了结构布置,以保证荷载传递路径清晰明确。方案布置图见图3。

3 加固方案的选择及设计

经鉴定检测:框架梁的配筋和构造要求符合《构筑物抗震鉴定标准》的规定,部分框架柱的箍筋不符合要求。根据收集得到的原荷载资料,建模复核,原结构已不能满足强度、刚度、位移等的要求。

根据检测结果,送风机支架结构可靠性等级评定为三级,不符合国家现行标准规范的可靠性要求,影响整体安全,目标使用年限内明显影响整体正常使用。

综上,原送风机支架必须进行必要的加固改造后方可进行脱硝改造的施工。

3.1 基础加固

原送风机支架基础无明显缺陷,基础范围内沟道、埋管相对较少,地基承载力较高,从经济性及施工便利性等方面比较,适宜采用加大截面加固法。基础加固采用C35混凝土,垫层采用C15混凝土;钢筋采用HRB335及HRB400级热轧带肋钢筋;加固用的型钢、钢板等均采用Q345级钢材。基础加固详图见图4。

3.2 框架柱加固

因加固施工时机组仍正常运行,部分框架柱周边设置有送风机烟道、管道、电缆桥架等无法移动拆除的设施,导致框架柱加固范围受到较大影响,因此考虑脱硝改造对框架柱承载力以及刚度的要求、现场施工工艺布置、施工可行性及工期限制,采用无需显著增大截面尺寸而能有效提高框架柱承载力的外包型钢加固法。

根据STAAD计算结果,进行加固设计计算,框架柱采用四角包角钢140×14,缀板采用60×6,间距250(加密区200)的加固方案。

采用外包型钢加固之后,框架柱承载力有显著提高,加固前后框架柱轴压比如表1所示,以P轴为例(加固前计算结果未考虑保护层碳化等影响,仍采用原设计截面尺寸进行计算)。

mm

3.3 新增钢支撑加固

在加固构件满足承载力要求的前提下,为加强送风机支架整体抗震性能和变形能力,在支架横向布置必要的柱间钢支撑。钢支撑与原构件之间需有可靠连接,钢支撑的节点板采用化学锚栓进行锚固,同时采用对穿钢筋保证其实现可靠连接。

采用钢支撑加固后,结构抗变形能力有了显著提高,增设钢支撑前后柱顶位移对比见表2。

3.4 框架梁加固

根据结构可靠性检测报告,大部分框架梁及次梁需要进行修复,凿去表面风化酥松层、碳化锈裂层以及严重油污层,直至完全露出坚实基层,将结合面凿毛,采用高强聚合物砂浆或者高强水泥胶进行修复、整平即可,锈蚀的钢筋应除锈并且进行防腐处理。但4号机有两根梁截面尺寸(400×1 200)与原设计(400×1 400)不符合,另外有小部分梁受拉钢筋配筋偏小,需要进行加固。考虑部分梁上布置有设备、支架等无法拆移的设施,施工空间受限,因此对框架梁选用相对经济、工艺简单的粘贴钢板加固法。

4 结语

本文以南方某火电厂3,4号机组脱硝改造工程为实例,对结构加固设计及加固方法的选用,加固后的结构分析验算进行了研究和讨论。由该工程加固改造的过程,可以得出以下结论:

1)现有结构由于材料老化、设计标准提高等问题,基本无法适用于新增结构的承载力要求,必须进行加固,而加固结构的建筑类别判定是进行抗震鉴定的重要依据,需要明确后续使用年限;

2)原结构构件加固方案的选择是设计的重点,需根据工程实际情况合理选用;

3)对于新增结构,需要与工艺专业及厂家进行深入交流和配合,尽量减小对原结构的影响。

综上所述,结构的加固改造是个相对复杂的过程,需要充分考虑各项因素,既要保证安全可靠,又要做到经济合理,同时还要有高效可行性,这都是设计需要关注的问题。本期脱硝改造工程是相对典型的案例,根据现场反馈,加固效果显著,机组运行状态良好,达到了预期目的,可以作为后续类似工程的参考。

参考文献

[1]GB 50367—2013,混凝土结构加固设计规范[S].

[2]GB 50117—2014,构筑物抗震鉴定标准[S].

[3]GB 50144—2008,工业建筑可靠性鉴定标准[S].

[4]卜良桃,周靖,叶蓁.混凝土结构加固设计规范算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[5]信任,唐如意.某火电厂混凝土框架结构改造与加固[J].施工技术,2014(15):62-65.

钢筋混凝土结构加固改造工程浅析 篇8

混凝土结构的加固有很多种方法, 主要有:碳纤维加固技术、加大截面加固法、结构粘贴钢板加固法、预应力加固法、注浆加固法、改变受力体系加固法, 接下来我们就对这些方法进行简单的介绍。

1. 碳纤维加固技术

1.1 碳纤维技术简介

碳纤维加固技术主要是利用碳素纤维布与专用的结构胶对建筑的构件进行加固处理, 这个技术中所采用的碳素纤维布的强度大概是普通二级钢的10倍。其特点是:强度高、质量轻、耐久性强、耐腐蚀性强等。厚度大概是2毫米左右, 在使用的过程中基本上不需要增加构件的截面, 能够保证碳素纤维布和原构件共同工作。

1.2 碳纤维片和环氧树脂共同作用

在对混凝土建筑进行加固的过程中, 如果只依靠碳纤维片一种材料并不能充分的发挥它强大的力学特性以及优越的耐久性能, 为了达到补强的最佳效果, 需要通过环氧树脂把碳纤维片粘附在钢筋混凝土结构的表面并和它紧密的结合在一起, 二者形成一个整体共同工作。所以, 环氧树脂的性能是非常重要的, 环氧树脂由于类型的不同而具有不同的性能, 能够适应各个部位的不同的要求。

碳纤维片是以碳纤维作为主要成分, 以树脂为基体, 利用一定的技术方法形成的单向排列的碳纤维复合片。这种复合片具有比较优越的品质:材料的质量轻, 强度高, 碳纤维片和相同截面的钢材相比较, 其抗拉强度比钢材高7到10倍, 用环氧树脂把它和结构物粘贴在一起后, 能够可靠的和钢筋混凝土一起工作, 补强效果更佳, 而结构物本身重量的增加可以忽略;碳纤维片的抗疲劳强度较高, 耐久性能比较好, 耐磨损、抗老化等。

2. 加大截面加固法

加大截面加固法的关键在于处理好新加部分和原有部分的共同受力问题。经过多次的试验研究结果表明, 加固的结构在受力的过程中, 结合面的地方会出现各种复杂的应力, 其中最主要的是拉应力和剪应力。在弹性阶段, 结合面位置的拉应力和剪应力主要是依靠结合面两侧新旧混凝土的粘结的强度来承担的, 所以新旧部分的衔接很重要。

3. 结构粘贴钢板加固法

所谓粘贴钢板加固法, 指的是用胶黏剂把钢板粘贴在构件的外部的一种加固的方法。这种方法在建筑和桥梁等工程的补强、加固、修复中应用比较广泛。通常情况下, 这种方法都是在构件的承载力不足的位置使用, 例如:正截面的受拉区、斜截面或者是正截面的受压区等, 在这些部位的表面粘贴强度比较高的钢板, 使钢板和原有的混凝土构成一个新的整体共同受力, 来约束混凝土的变形, 同时增加加固位置的抗裂度以及刚度。在使用这种加固方法的时候, 要求被加固的混凝土构件的现场测试的强度等级大于C15, 而且混凝土表面的正拉粘结强度要高于1.5MPa, 并且在设计的时候, 要使钢板只承受轴向的应力, 对钢板的表面进行防腐蚀处理, 保证表面的防腐蚀材料对钢板以及胶黏剂没有损害。粘贴钢板加固法的优点, 主要体现在以下几个方面:

3.1 加固效果明显

经过多年工程实践证明, 粘贴钢板加固法完全能够保证加固工程的质量。施工的工艺比较精巧, 质量较高, 工程的合格率达到100%。胶粘剂的30年老化试验证明其耐久性也能满足要求。通过粘钢方式加固后的结构经过试验, 也证明了其强度和刚度的设计方法均是正确和可靠的。

3.2 工期短

在保证加固结构的质量的前提条件下, 使用粘贴钢板加固法可以快速的完成施工任务, 并且能够根据业务的要求, 在不停产的情况下进行施工。

3.3 操作简便

和其它的加固方法相比较, 粘贴钢板加固法的施工比较简便, 而且干净利落, 现场没有湿作业。加固结束后的结构外观基本没有改变, 钢板薄, 比较轻巧, 结构本身重量增加的极小, 所以不用对建筑物内其他部分进行连锁加固。

3.4 样式灵活

粘贴钢板加固法的适应性比较强, 能够解决生活和生产中的各种有关问题。粘贴钢板的形式也多种多样, 灵活巧妙。还可以粘贴型钢、加固砖砌体结构以及钢结构等等。

3.5 节约成本

因为这种方法施工速度快, 可以避免或者减少由于施工导致工厂停产的时间, 节约加固的材料, 和其它的加固方法相比较, 粘贴钢板加固法的费用比较低, 经济效益高。

4. 预应力加固法

预应力加固法主要是采用外加预应力型钢撑杆或者钢拉杆来对整体或者结构进行加固的一种方法, 这种方法是用施加预应力的方式来改变原结构的内力分布, 消除一般的加固结构中的应力应变滞后的现象, 所以后加部分和原有的结构能够共同工作, 提高结构的承载能力, 同时减少结构的变形和裂缝的宽度。预应力加固法主要有两种形式:

4.1 预应力水平拉杆加固法

运用这种方法加固的混凝土构件, 因为受到新增外部荷

建设施工

载和预应力的共同作用, 所以拉杆的内部产生了轴向的拉力, 这个拉力通过杆端传递到构件上, 在构件中产生了偏心受压的作用, 克服了一部分外荷载所产生的弯矩, 进而减少了外荷载的效应, 大大提高了加固构件的抗弯能力。与此同时, 因为拉杆给构件传递了压力作用, 所以构件的裂缝得到缓解和控制, 斜截面的抗剪承载力也有所提高。

4.2 预应力下撑拉杆加固法

采用预应力下撑拉杆加固法加固后的混凝土结构形成一个由下撑式拉杆和加固构件组成的复合式超静定结构体系, 在预应力和外荷载的共同作用下, 拉杆中会产生轴向力, 这个轴向力通过结合点传递到加固构件, 抵消掉一部分的外荷载, 提高了加固构件的承载能力。这种方法能够有效的降低被加固混凝土构件的应力水平, 不仅加固的效果好, 还能提高结构整体上的承载力, 但是使用这种方法加固后的建筑外观会受到一定的影响, 所以这种方法比较适用于重型结构或者是大跨度的结构。特别注意的是, 在没有防护的情况下, 在温度在60度以上的环境中不能使用这种方法, 也不能在混凝土收缩变大的结构中使用。

5. 注浆加固法

注浆加固法主要适用于钢筋混凝土建筑物中由于各种原因而产生的裂缝的修补, 主要采用环氧树脂类的粘合剂以及密封剂来对裂缝进行灌浆加固修补, 这种方法可以在不影响正常生产运营的情况下达到预期要求的强度, 延长建筑的使用寿命, 施工过程快捷方便, 不需要大型的机械作业, 加固效果既安全又可靠。

注浆加固法的特点:采用慢速的、低压连续的灌浆方式, 可以保证树脂注入到裂缝的细微部位;可以很好的控制注入量, 必要的时候可以补充灌浆料;可以根据裂缝的大小、注入状况的具体需要, 调整压力大小。

6. 改变受力体系加固法

所谓改变受力体系加固法, 就是在梁的中间位置增设一些支点、托梁 (架) 或者将多跨筒支梁改变为连续梁等的方法。改变结构的受力体系, 能够大幅度的降低计算的弯矩, 提高建筑构件的承载力, 达到加强原建筑的刚度的目的。

7. 结语

随着经济的发展, 人们对建筑质量的要求越来越高, 混凝土建筑是我国建筑的主要形式, 其经过长期的使用必然会有损害, 要是全部都拆除重建就会给国家带来巨大的经济负担, 所以改造加固是最好的选择。以上我们介绍的六种针对混凝土建筑加固的方法中还存在一些不足, 需要我们去研究和讨论。

建筑结构加固改造技术的探析 篇9

关键词：建筑结构,加固改造,增大截面法,预应力加固法

1 建筑结构加固改造的目的及特点

1.1 加固改造目的

加固改造建筑物结构, 主要基于两个方面的考虑:

1) 有效增强建筑结构的稳定性、强度、刚度;

2) 增加建筑物的使用功能。

此外, 因为不同建筑物的受损程度是不一样的, 因而它们具有不同的加固改造目的、要求。一般而言, 对于不同的工程项目, 应分别对待, 选用有效、适当的辅助手段, 确定合理的建筑结构加固改造方案。

1.2 加固改造特点

第一, 和新建工程比较, 应先合理清理、拆除原建筑物以后, 再加固原建筑物。第二, 在加固改造原建筑物之前, 应先合理设计建筑结构加固方案, 检测、验算原建筑物结构, 准确判断建筑结构适应性, 假如已建建筑物需要进行加固改造, 则在施工之前, 一定要进行有关加固改造计算, 对建筑物新、旧结构要进行全面考虑, 如建筑物的使用期限、建筑物的强度、建筑物的刚度等。第三, 因为施工现场作业环境比较特殊, 在建筑结构加固施工中, 其施工现场空间是比较小的, 在施工过程中存在很多约束条件。第四, 一般情况下, 大部分原建筑物均处于投入使用状态, 因而在建筑结构加固改造工程施工过程中, 应尽量确保原建筑投入使用不遭受影响, 基于此, 加固改造工程施工难度是比较大的。

2 建筑结构加固改造技术分析

2.1 直接加固改造

1) 增大截面加固法。

当加固改造钢筋混凝土结构时, 增大截面法是选用频率最高的一种加固方法。增大截面加固法主要优点有:施工技术较为完善, 施工便利, 施工质量控制难度低, 施工作业人员专业要求较低, 能够使建筑构件抗力得到有效增强;增大截面加固法主要缺点有:建筑物空间会被占据一部分, 建筑使用面积减小, 施工现场存在大量的湿作业, 需花费较长时间进行养护, 尤其是在建筑物使用过程中, 生活、生产均会遭受加固施工一定程度的影响, 同时建筑物结构外观势必会受到一定程度的影响。

2) 置换混凝土加固法。

当受压区混承重构件中的混凝土密实度、强度不够高, 需要进行加固时, 选用置换混凝土加固法是较为合适的。置换混凝土加固法主要优点有对建筑构件进行加固以后, 能够使其原貌进行完全恢复, 原有建筑结构布置、原有建筑空间不会发生任何变化;置换混凝土加固法主要缺点有:需进行较长时间的施工湿作业, 需要对大量旧混凝土进行清除, 如果原建筑结构对周边建筑结构有影响, 则需采取有效的临时性加固、支撑措施。

3) 外包钢加固法。

外包加固法实际上就是选用合适的型钢材料外包建筑混凝土构件, 如角钢、钢板等, 混凝土构件起到一定约束作用, 进而使混凝土构件抗压能力有效提高。外包钢加固法大致分为两种类型, 即湿式外包钢法、干式外包钢法。当加固混凝土构件时, 假如严禁改动原构件的截面尺寸, 但必须要大幅度提高原结构的截面承载力时, 则宜采用外包钢加固法。

4) 喷射混凝土加固法。

喷射混凝土加固法就是指通过运用一些动力制造机器, 如喷射机械等, 在受喷表面上喷射拌合料, 当拌合料凝结硬化后, 便会形成一种混凝土。而这种混凝土能够和钢材、砖石等产生高强度粘结现象, 且该粘结整体具有较好的耐久性、力学性能。喷射混凝土和原建筑结构之间所形成的结合面, 能够有效传递拉应力、剪应力。但是在采用这种方法时, 使用的喷射机械体积偏大, 占据较大的施工作业面。

2.2 间接加固改造

1) 增加支承加固法。

增加支承加固法就是指在增设适量支撑点后, 能够使建筑结构计算跨度减小, 使建筑结构内力分布发生变化, 进而有效增大承载能力的一种加固方法。当需加固改造的建筑物没有较高的外观要求、使用要求时, 选用增加支撑加固法是比较合适的。支撑加固法, 便于安装拆卸、受力位置明确、可靠、施工简单等, 但是建筑使用空间会遭受一定程度的影响, 同时损害建筑物使用性能和外观。

2) 预应力加固法。

预应力加固法就是指设置外预应力撑杆, 将一定的预应力施加在撑杆上, 以改变原建筑结构的内力分布情况, 有效降低原建筑结构的内力, 进而提高原建筑结构的承载能力。在加固改造大跨度构件、重型结构、高应力混凝土构件等时, 宜选用预应力加固法。不过, 选用这种方法时, 原建筑结构外观会受到一定程度的影响, 如果没有采取防护措施, 收缩徐变较大的混凝土结构在加固时, 是不宜选用预应力加固法的。

2.3 梁、板、柱加固改造

1) 混凝土板、梁加固方法。

第一, 增大截面加固法。在制定加固设计方案时, 可以将原建筑构件构造特性、受力情况、施工现场环境等作为依据, 通过浇筑混凝土, 以增大原建筑结构截面面积, 如果设计要求要提高构件承载能力, 还需要加配一定数量的钢筋。通过对原建筑结构构件的受力特性、构造特点等进行深入分析后, 为提高其界面面积, 在制定加固改造方案时, 应采取单面、两面或三面来进行混凝土的浇筑, 当然为使原建筑构件承载力变得更高, 还可以加配一定数量的钢筋。第二, 粘钢加固法。粘钢加固法就是应用建筑结构胶, 在梁板受拉区表面将钢板进行粘贴, 通过粘贴胶的作用, 梁底会向钢板传递自身产生的拉应力, 从而原建筑构件和钢板便会结为一体, 全部荷载均由该整体来承担, 进而使建筑构件的承载能力得到有效提升。实际上, 粘钢加固法这种技术是比较新颖的, 其加固效果是比较好的, 且施工工序简单, 能够带来较好的社会经济效益, 施工成本也比较低。第三, 增补受拉钢筋法。如果梁构件的截面尺寸具有较高刚度、较强抗剪承载能力, 但是弯曲抗拉强度却偏低时, 此时可以选用增补受拉钢筋法, 即将适量受拉钢筋直接焊接在原建筑梁受拉部位中。增补受拉钢筋法大致分为3种类型, 即粘结法、半焊接补筋、全焊接补筋。

2) 柱加固。

第一, 增大截面法。在柱加固方案中, 如果原建筑使用空间条件允许, 则选用增大截面法是比较合适、可靠的。柱加固增大截面法大致分为3种, 即单面加厚、双面加厚、四周外包。第二, 外包钢加固法。外包钢加固法就是指在混凝土构件两面或者四角, 用钢板、型钢等包住, 且不会明显加大构件截面尺寸, 便能使原柱承载力得到较大程度的增加, 当建筑构件外形、使用空间约束条件较多、不能大幅度增加截面尺寸时, 选用外包钢加固法是比较合适的。一般来说, 方形柱、矩形柱常选用四周包角钢横向加缀板方法, 圆柱或者其他弧形柱常选用扁钢加套箍加固方法。第三, 置换加固法。当建筑物发生火灾而严重降低混凝土柱承载能力时, 选用置换加固法是比较合适的。置换加固法主要处理部分柱混凝土, 以提高混凝土承载能力, 对于原钢筋利用率, 选用置换加固法是忽略其折减情况的。第四, 预应力撑杆加固法。预应力撑杆大致分为两种类型, 即单侧撑杆、双侧撑杆。其中, 当受压区配筋量不足、偏心受压柱混凝土强度偏小时, 选用预应力单侧撑杆是比较合适的;当加固轴心受压柱时, 选用预应力双侧撑杆是比较合适的。受压柱在预应力撑杆加固法作用下, 自身的承载力能够得到显著提高。

3 结语

工程加固改造已成为目前建设工程行业的一大研究热点, 而我国建筑市场发展潜力是非常大的, 随着建筑行业的不断发展, 建筑结构加固改造技术的运用也越来越广泛, 因此, 我们应对加固改造技术给予高度重视。尽管本文对建筑结构加固改造技术进行了一定程度的研究, 不过还有很多问题并未涉及到, 有待进一步进行深入研究。

参考文献

[1]何海荣, 李寿奖.对常见结构加固技术的对比分析[J].山西建筑, 2016, 42 (14) :17-18.

[2]王巍.广州某多层宾馆加固改造的结构设计[J].建材与装饰, 2016 (15) :25-26.

[3]李小栓, 李伟.建筑物加固前景分析及加固方法[J].企业导报, 2015 (13) :33-34.

框架剪力墙结构改造加固技术研究 篇10

某综合楼为框架剪力墙结构, 建筑面积20000m2, 地下一层, 地上20层, 局部23层, 最高点80.80m。由于其使用功能发生变化, 需改造成大酒店, 因此结构改造加固中增建了两部电梯, 二部楼梯。本次改造梁、暗柱及剪力墙与主楼连接处均采用植筋法相连, 混凝土标号及变化同原设计。新增的2#楼梯因结构较复杂, 需采取可靠的加固措施。

2 楼梯加固方案

2.1 楼梯处原结构钢筋混凝土柱的加固

采用增大原混凝土柱截面的方法。先在要加宽的柱面上画出植筋钻孔位置, 然后进行钻孔植筋, 再将柱子表面要加固部位凿毛, 混凝土残渣清除干净, 根据要加宽的尺寸支模。支模时, 先将柱两侧模板支好, 中间模板封堵下半部分, 待混凝土浇完下一半, 再将上半部分模板封堵, 混凝土继续浇注完毕。新浇混凝土厚度为200mm, 骨料粒径应小于浇筑混凝土厚度的1/2及钢筋最小净距的3/4, 浇注混凝土之前要充分浇水湿润, 待混凝土初凝后应加强养护, 保证新旧混凝土良好结合, 并防止空鼓开裂, 混凝土强度等级使用C40, 用42.5号硅酸盐水泥配制。

2.2 楼梯处原结构钢筋混凝土梁的加固

主梁贴钢板法加固, 2#楼梯的旋转梯段下部置于梁2上, 与梁2相交处采用植筋连接。见图1。

梁2受拉区采用粘贴钢板法加固, 共分两种情况:一种是只加粘梁底面, 另一种是除加粘底面外, 还要加粘梁的两侧。这两种加强方法均需在靠近柱位置沿梁长设置钢板箍若干个, 并用胶将梁底及梁侧的钢板与原有梁的混凝土贴紧粘结牢固。为便于固定, 安装钢板时强通过膨胀螺栓, 使已涂上胶的钢板与钢筋混凝土梁贴紧粘结牢固, 以防钢板在胶凝固前滑脱, 同时也起到钢板与混凝土梁紧密贴合的作用。见图2:

3 新增电梯间植筋锚固

由于使用功能的变化, 需增加两部电梯, 在新老结构的连接处采用植筋技术。

3.1 粘筋 (生根) 钢筋的计算钢筋粘锚深度计算[1,2]:

式中:

fev———钢筋在混凝土中粘结锚固强度, 其值见表1;

fyk———钢筋强度标准值;

d———钢筋直径 (mm) ;

la———钢筋粘锚深度 (mm) ;

A———钢筋截面面积 (mm2) 。

以上计算深度作为设计及施工参考, 工程应用时应根据锚筋规格、结构胶型号、结构材料情况现场对锚筋进行非破坏试验, 以试验结果确定锚固深度。

3.2 结构胶钻孔锚筋工艺

结构胶钻孔锚筋工艺:钻孔→清孔→孔干燥→钢筋处理→灌胶→插筋→固定养护。合格后可进行下一工序施工, 竖向孔要立即用木塞等将孔堵上临时封闭, 以防异物掉入孔内。

3.3 钻孔施工

在钻孔位置剔凿掉保护层→选定孔径→按图纸要求在施工面划定要钻孔的准确位置→根据孔径、孔深要求选定钻头和机械设备→按要求一次钻到规定深度→孔洞处理。

3.4 植筋

灌胶→插筋→养护→钢筋粘锚施工的验收→在粘锚生根的钢筋上抽样进行非破坏性抗拔试验, 超过设计要求的标准强度值即可。抽样数量可按每层抽取若干组, 每组3根→在施工现场同种环境下做若干试件, 进行抗拉拔破坏性试验。试件数量与设计单位商定。

4 加固工艺要求

⑴采用外包钢筋混凝土在原有柱的一侧加大柱截面时应将原柱表面凿毛后刷素水泥浆 (水灰比以0.4为宜) 一道, 随即浇筑细石混凝土, 注意加强养护, 防止裂缝。

⑵采用粘钢板加固梁时, 应将原混凝土结构面上的油垢污物刷洗干净, 然后再对结合面进行打磨, 除去2～3mm厚的混凝土表层浮皮, 并清除表面上的粉尘后再涂刷粘合剂。钢板粘结面应经除锈和粗糙处理, 粘钢板加固后, 外露的钢板应根据装修要求, 用水泥砂浆 (或环氧树脂砂浆) 做保护层 (厚度不小于20mm) [3]。

⑶在原有钢筋混凝土构件上植筋时, 应先用探测仪测出原构件内的钢筋位置, 然后钻孔, 以免损伤原构件内的钢筋。

⑷原有钢筋混凝土构件加固前需先试验, 取得经验后再全面推开。施工时视具体情况应加设临时支撑, 以确保施工安全。当采用结构胶粘钢加固或钻孔埋设钢筋时, 必须由具有资质的专业施工单位完成。

⑸新加受力钢筋与原有钢筋焊接时, 应在焊接部位打掉保护层, 露出原有钢筋截面的一半。剔凿旧混凝土时应不断检查周边混凝土是否被破坏, 对已破坏部分的混凝土 (包括浮石) 应清除掉。在原有钢筋上焊接新加钢筋时, 除应尽量降低焊接温度外, 还应采取加垫石棉布的方法保护附近混凝土。在原有钢筋上焊加固钢筋时, 必须保证焊缝的质量 (包括长度) 。咬边及气孔等均应符合焊接规范, 并在焊接后将露在表面的焊渣敲去。

⑹所有需粘钢加固的构件加固前应进行卸荷, 锚固粘钢板的型钢套箍需与钢板焊接时, 必须做到先焊后粘。锚固长度应根据所用结构胶的粘接抗剪强度由设计单位经计算确定。

⑺加固后钢板表面应抹水泥砂浆保护层, 如钢板表面积较大, 可粘一层钢丝网或粘一层细石, 以免裂缝, 保护层厚20mm。

5 结束语

改造后, 综合楼改变了使用功能, 达到大酒店的使用功能标准。加固后, 对新补混凝土强度进行了回弹法检测, 对新老混凝土结合面进行了超声检测, 结果满足设计要求。经有关方面检测确认:加固方案施工方便, 经济合理, 达到了改变使用功能的要求。目前该工程经过了竣工验收, 通过长时间观察未发现结构出现任何异常情况, 说明这次改造加固效果合理、可靠。

摘要：结合某综合楼结构改造工程, 介绍了框架剪力墙结构整体综合加固改造的设计和施工技术具体作法是混凝土梁部分采用外包加固, 部分采用贴钢板法加强。新增结构与原结构采用植筋连接, 在植筋深度、加固柱配筋和临时刚性支撑等给出了理论计算方法和实际施工经验。

关键词：结构加固,粘钢加固,框架剪力墙,植筋连接

参考文献

[1]混凝土结构设计规范 (GB50010-2002) .北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]建筑结构荷载规范 (GB50009-2002) .北京:中国建筑工业出版社, 2002.