房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件柱在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)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**結(jié)構(gòu)安全的使用,柱的加固方法有多種,常用的有增大截面法、預(yù)應(yīng)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(xì)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(cè)或雙側(cè)加厚層加固。
四周外包加固法是將原柱的角部保護(hù)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(dāng)柱子承受的彎矩較大時(shí),往往采用僅在與彎矩作用面相垂直的側(cè)面進(jìn)行加厚。
常采用支模澆搗的方式澆筑外包混凝土,目前應(yīng)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(fù)雜柱的表面。當(dāng)后澆層較厚時(shí),可以進(jìn)行多次噴射。在增大截面法加固柱的設(shè)計(jì)和施工中,應(yīng)加強(qiáng)新、舊柱之間的結(jié)合和聯(lián)系,使他們形成整體,充分發(fā)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(jù)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(cè),但與柱無粘結(jié),或者雖然填塞了水泥砂漿卻不能**結(jié)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(huán)氧砂漿或乳膠水泥砂漿或澆灌細(xì)石混凝土等使兩者粘結(jié)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(shí)使柱子的延性也得到了提高。應(yīng)當(dāng)注意的是,干式外包鋼構(gòu)架的變形與原柱的變形并不協(xié)調(diào),因此,宜按各自的剛度將力分配給外包型鋼和原柱。然后分別驗(yàn)算原柱承載力,.后設(shè)計(jì)鋼構(gòu)架。
三、鋼柱加固法
(一)一般的做法有:
1、補(bǔ)強(qiáng)柱的截面;由于是鋼柱,所以可直接采用焊接或高強(qiáng)螺栓的方式,用鋼板或型鋼直接與原柱相連從而起到補(bǔ)強(qiáng)截面的作用。具體加固時(shí)要根據(jù)柱的受力特點(diǎn)的不同而采用相應(yīng)的形式。
2、增設(shè)支撐;增加側(cè)向支撐能減小柱的自由長度,從而提高承載力和穩(wěn)定性。
3、改變計(jì)算簡圖,減少柱外荷載或內(nèi)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(jìn)行保護(hù)。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(jìn)行加固,形成組合結(jié)構(gòu)。
外包的混凝土還應(yīng)配置縱筋和箍筋,其構(gòu)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(shí):
(1)可增設(shè)柱腳加勁肋,從而減小底板計(jì)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(jié)力。
2、柱腳錨固不足時(shí):
(1)增設(shè)附加錨栓。由于需要在混凝土基礎(chǔ)上磚出孔洞插入附加錨栓,所以適用于混凝土基礎(chǔ)較寬大的情況。錨栓還需用環(huán)氧砂漿或硫磺砂漿等固定住。
(2)將整個(gè)柱腳包以鋼筋混凝土,外包混凝土里的鋼筋要伸入基礎(chǔ)內(nèi),于基礎(chǔ)原有的鋼筋焊接。
四、柱子的預(yù)應(yīng)力加固法
柱子預(yù)應(yīng)力加固法,是指在加固過程中,對加固用的撐桿施加預(yù)頂升力,以達(dá)到卸除原柱承擔(dān)的部分外力,減少撐桿的應(yīng)力滯后,充分發(fā)揮其加固作用的一種方法。該方法適用于應(yīng)力較高或變形較大而外荷載又較難卸除以及損壞較嚴(yán)重的柱子。一般,對軸心受壓柱,應(yīng)采用對稱雙面預(yù)應(yīng)力撐桿加固;對偏心受壓柱,一般僅需對受壓邊用預(yù)應(yīng)力撐桿加固,而受拉邊多采用非預(yù)應(yīng)力法加固。
五、外包混凝土加固磚柱
外包混凝土加固磚柱包括單側(cè)、兩側(cè)和四周加固。
1、側(cè)面外包混凝土加固
適用于磚柱承受的彎矩較大時(shí),可僅在受壓面增設(shè)混凝土層或雙面增設(shè)。
不管采用哪種方式,新舊柱的連接結(jié)合非常重要。所以雙面加固時(shí)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(dāng)柱截面高度h大于370mm,應(yīng)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(cè)面增加混凝土層加固后的磚柱即成為組合磚砌體,規(guī)范對此類配筋混凝土有專門的規(guī)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**果特別顯著。
當(dāng)外包層較薄時(shí)亦可用砂漿。但砂漿等級不得低于M7.5,同時(shí)應(yīng)設(shè)封閉箍筋,間距不宜超過150mm。
這樣加固之后,是磚柱的側(cè)向變形受到約束,受力類似于網(wǎng)狀配筋磚砌體。相應(yīng)規(guī)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(hù)角鋼。角鋼應(yīng)可靠地錨入基礎(chǔ),在頂部應(yīng)有良好的錨固措施以**其有效地工作。
經(jīng)外包加固后,砌體變?yōu)榻M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(qiáng)度有所提高。據(jù)試驗(yàn),抗側(cè)力甚至可提高10倍以上,因而它本質(zhì)上改變了磚砌體脆性破壞的特征。