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屠明良,杨 杨（1. 杭州市城建设计研究院有限公司；2. 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院,浙江 杭州 310000）
摘 要：近年来,随着建筑材料和土地论文范文的不断上涨,同时,为了响应国家“节约和有效利用资源”的号召以及减少工程造价,建筑物的改造和加固已引起越来越多的关注和重视.文章主要研究了结构改造和加固的原因、意义,以及建筑结构改造和加固所应该遵循的原则.
钢结构加固:同济大学 房屋结构检测与加固改造 零基础自学
关键词：加固改造法；建筑结构；碳纤维加固法；总体效应原则
中图分类号：TU746 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（ 2010）31-0159-02
随着我国现代化进程的加快,产业结构调整和设备更新、生产工艺更新等日趋频繁,人们对原有建筑结构的低标准,建筑结构老龄化等长期使用后功能逐渐减弱等引起的结构安全问题越来越关注,对功能的要求也越高.
目前我国建筑业经历了数十年的快速发展,人们对建筑结构功能的要求随着生活水平的提高也越来越高,而原有的建筑结构,其保准低,老龄化严重以及长期使用后功能减弱等引起的结构安全问题已引起了人们越来越多的关注.随着人类生活的地球环境等问题的不断恶化,21 世纪人类必须得走可持续发展的道路,别无他法.我们既要满足当代人的社会发展需要,但又不对后代人的发展需要形成威胁,即要满足可持续发展的要求.可持续发展的观念已被世界认同,为大多数地区和国家所接受.
1. 建筑物改造与加固的意义
钢筋混凝土结构是当代土木工程中应用最为广泛的结构类型.已建钢筋混凝土结构由于种种原因需要改造和加固,以保证其使用安全,延长其使用年限、满足使用要求.对其进行研究无疑具有重大的意义.
1.1 改造的经济意义
长久以来,旧建筑的保护和改造被认为需要大量的金钱支撑,是个消费远远大于产出的经济.而实际上,改造不光是一种有形的价值与无形的价值之间的抽象交换,且其本身也能创造可观的经济效益.
1.2 改造的文脉意义
20 世纪60 年代以来,历史地段的保护在世界各国越来越受到广泛的重视.“历史的或传统的建筑群在经过了长久的岁月之后构成了人类文化、宗教和社会的创造性、丰富性、多样性的最确切的见证.因此,保护他们并把它们纳入现代社会的生活环境之中是城市规划和国土政治的一个基本因素”.不论建筑单体还是历史地段都是城市的有机组成部分,对城市文脉的延续和环境的完整有着非常重要的作用.
1.3 改造的环境意义
从环保上看,旧建筑当年在建造时已伴随有C02、SO 及NO 等室温气体和毒化物的排放,重建势必会造成新的污染而加剧温室效应.另外,传统的拆除过程往往还伴随城市噪音和空气污染.更重要的是,拆卸后的建筑垃圾不可为自然降解,成为环境的负担.除去美学、历史和建筑学以外的理由,一幢老建筑的保留源于一个简单的事实：它的结构、功能、与邻居的关系、对交通和环境的影响等均是已知的.而新建就完全不同了,在它面前是太多的未知.我们固然能够依靠日益发展的设计手段做出模拟,做出与实际情况越来越接近的判断,但设计与实际永远无法重合,这点类似于数学里的极限.但哪怕是一个细微的偏差就可能足以造成严重的后果,就像当年谁也没有考虑到发生在多伦多自治中心和多伦多商业大楼旁边的“人造龙卷风”.大量的新建为城市解决了新的需要,但很多情况下也带来了新的问题——建筑学上的污染.
2. 建筑结构改造与加固的特点和原则
因为建筑结构的加固和改造工程要比新建工程复杂,所以建筑结构的施工和加固设计方案有其特殊性.改造和加固工程主要有以下特点：(1) 加固方案受客观条件的限制,必须要针对已建的结构工程等具体条件来进行加固设计和施工；(2) 加固工程要求工期要短,施工速度要快,要尽量在少停产甚至在不停产的条件下施工；(3) 往往建筑结构的加固施工现场比较狭窄,大型施工机械常常因受管道、生产设备以及原有构件、结构等的制约而难以发挥作用；(4) 加固施工阶段往往会因各种干扰而中断,经常分段分期进行；(5) 工程比较复杂繁琐,并常常因拆除以及清理的工作量巨大而存在许多不安全因素.
根据结构加固的特点,进行加固设计时应遵循以下原则：
2.1 总体效应原则
在原建筑物上制定加固方案时,我们不仅要考虑委托方提出的加固内容,还要考虑加固后建筑物的总体效应以及其可靠性鉴定结论,尽可能使加固措施发挥综合效应,提高加固效率,保证整个结构体系的安全.在结构加固方案确定前,我们要全面了解原有结构的材料和结构体系,全面了解已有结构的结构构造和体系、材料性能以及结构缺陷和损伤情况等结构信息,分析结构现有的持力水平和受力现状,为加固方案的确定奠定基础.根据结构特点、材料情况、施工条件以及使用要求等综合考虑进行加固设计.
2.2 承载力验算原则
在承载力验算时,常常根据结构的实际尺寸和实际受力状况来确定结构的计算简图.构件的有效截面面积应考虑结构的缺陷、损伤、锈蚀等各种不利因素的影响,即应采用实际的有效截面面积.验算时不仅要考虑实际荷载的结构变形、偏心、局部损伤以及温度作用等造成的附加内力,而且还要原结构与加固部分协同工作的程度,以及结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点,并对加固部分的材料强度设计值进程适当的折减.
3. 碳纤维（CFRP）加固法
FRP( 纤维增强复合材料) 加固混凝土结构技术是发达国家在80 年代末90 年代初兴起的一项新的结构加固修补技术,FRP 材料由连续纤维和树脂基体复合而成,根据纤维种类的不同可分为碳纤维增强复合材料(CFI 强)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP) 和芳纶纤维增强复合材料(AFRP),其中CFRP 的力学性能最好,应用也最广泛,所以本文主要介绍了碳纤维加固.随着论文范文的降低和加固工程的日益增多,碳纤维加固混凝土结构在日、美、欧洲等国家和地区已相当普及,使用范围已深入到土木工程中的众多领域.
其主要优点如下：(1) 高比强度.碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重仅为钢材的20%,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa 以上,是钢的7 ～ 9 倍,抗拉弹性模量为23000 ～ 43000MPa,亦高于钢.因此碳纤维的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MP/(g/cm3) 以上,而A3 钢的比强度仅为59MPa/(g/cm3) 左右,其比模量也比钢高.材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大.(2) 良好的耐久性能及耐腐蚀性能.碳纤维布本身不仅可以对内部混凝土结构起到保护的作用,而且还可以抗拒建筑物经常遇到的各种腐蚀作用,比如碱、盐、酸对建筑物的腐蚀,使用其对结构进行处理后,不仅节省了大笔维修论文范文,还不需要定期防锈维护,具有双重加固效果.(3) 施工便捷、工效高,没有湿作业,施工占用场地少,降低人工并减少施工对正常使用的影响.由于成品的碳纤维布加固材料是一种柔性织物,其幅宽可以为20cm、30cm、50cm,甚至100cm 不等,可卷成卷,不像钢板要专门的切割工具,可任意裁剪.(4) 加固时对结构的扰动小,无需铆钉和螺栓固定,且不影响其整体性.(5) 因为碳纤维布属于柔性材料,所以与粘贴钢板相比,施工质量更易保证.如果粘贴后局部有气泡,可用胶体注射器将胶体射进气泡中驱除空气便可,而粘贴钢板的有效粘贴率也仅规定为70%.若加固的结构表面不是非常平整,也基本可以达到100% 的有效粘贴率.
碳纤维加固技术的主要缺点是：(1) 目前材料论文范文较高.CFRP 材料在我的天等领域已有多年的应用历史,其优异性能已经得到广泛认同,但因其论文范文昂贵而限制了它在土木工程中的应用.近年来随着CFRP 材料论文范文的大幅度下降,它在土木工程中的应用得到迅速发展.现在也有国产的纤维布.
但总的来说论文范文还是比较贵,因而不适于大面积加固工程.(2)CFRP 材料属脆性材料,它的应力——应变关系是：受拉时弹性上升直至脆断.用于结构加固时,虽然能大幅度地提高构件的承载力,但同时会降低加固后钢筋混凝土结构的延性,而且限制了内力重分布.
4. 结语
在选择结构加固方案前,我们应首先充分考虑现有结构的现状及其受力特点,以及加固后结构的整体力学特性,通过对结构的整体受力分析,选择合理的加固方法,保证材料或新旧结构的可靠连接,保证加固后结构体系传力线路明确,结构可靠.同时还要考虑加固施工的技术水平以及加固施工的具体特点,在加固方法上尽量要考虑综合技术指标,在设计和施工组织上采取有效措施来减少对其他相邻结构及使用环境的影响,减少施工难度,尽量缩短施工周期.减少对原有建筑的损伤,尽量利用原有结构的承载力.
参考文献
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总结：这篇加固结构论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
钢结构加固引用文献:
[1] 钢结构检测鉴定与加固论文
[2] 关于钢结构桥梁的论文选题 钢结构桥梁论文题目怎么取
[3] 钢结构稳定论文题目推荐 钢结构稳定论文题目选什么比较好
