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浅谈既有建筑改造加固设计方法(外二篇暨完结篇)

发布:2024-10-03 浏览:23

核心提示:浅谈既有建筑鉴定与改造加固(外二篇)建筑裂缝分析与处理王锁军奥福科技有限公司(原北京蓝图工程设计有限公司)裂缝是新建建筑结构竣工后常见质量问题,相对于既有建筑,实际上刚竣工的新建建筑裂缝更为常见。这是因为房屋使用初期的几年中,如果没有裂缝一般后期也不会发生了,除非建筑地基周围条件(比如附近新开挖的基坑)或使用功能发生了改变。如果建筑竣工时间不久即产生裂缝,往往归结于新建建筑设计、或施工等问题。但既有建筑的改造和加固中不可避免的也存在裂缝加固和处理等问题。其裂缝产生机理和处理方法基本和新建建筑相同,但也稍有

浅谈既有建筑鉴定与改造加固(外二篇)建筑裂缝分析与处理王锁军奥福科技有限公司(原北京蓝图工程设计有限公司)裂缝是新建建筑结构竣工后常见质量问题,相对于既有建筑,实际上刚竣工的新建建筑裂缝更为常见。
这是因为房屋使用初期的几年中,如果没有裂缝一般后期也不会发生了,除非建筑地基周围条件(比如附近新开挖的基坑)或使用功能发生了改变。
如果建筑竣工时间不久即产生裂缝,往往归结于新建建筑设计、或施工等问题。
但既有建筑的改造和加固中不可避免的也存在裂缝加固和处理等问题。
其裂缝产生机理和处理方法基本和新建建筑相同,但也稍有不同之处,本文就通常建筑裂缝产生和处理做一个简述,不仅仅是既有建筑的裂缝问题,故该文为本系列文章的外篇。
一:建筑裂缝原因分析裂缝的出现一般是地基沉降、温度变形、施工质量或设计错误造成的。
应特别注意那种对结构稳定性和受剪承载力产生严重影响的裂缝,因为这种裂缝与影响结构受弯、受拉的裂缝不同,对结构稳定性和剪切(直冲或冲切)破坏没有明显预兆。
可大致把裂缝分为以下几个原因:1、填充墙与主体结构交界处连接处理不当、建筑面层做法措施不当。
这种裂缝一般不会对结构安全有影响,但却使人(非专业人士或在未查明原因之前的专业人士)首先想到是否是存在结构安全,是否因为地基沉降或结构受力引起的。
我十多年前在浙江某地设计的住宅,地基为软土采用的是预制摩擦管桩。
竣工验收前,甲方来电话说一栋建筑外墙内侧很多楼层相同位置发现了有规律的水平和竖向裂缝。
我担心是桩基沉降问题,赶紧飞到现场查看,发现裂缝均在填充墙和混凝土墙柱连接处,这才放心,让施工单位处理一下交界面,后来再没发现裂缝。
很多年前在湖北做的一个高层剪力墙住宅,为了减少连梁刚度,混凝土窗台改为了后砌砌块墙体(从现在的观点看,单纯为了结构模型合理,而要进行二次砌筑,未必是好的方法)。
后来发现外墙在后砌墙的部位大部分楼层都发现了裂缝。
甲方首先认为是地基沉降造成的。
我认为本项目地基是中风化岩,承载力200多吨,不可能是地基沉降原因,应该是施工后砌墙连接不当引起的,但甲方的技术团队仍然怀疑是地基沉降问题,故做了沉降观测,发现沉降不到2mm,这才放心。
提请结构设计师注意,住宅设计和一般的非居住建筑不同,非住宅类建筑质量问题一般总可以采用技术的和理性的方法处理。
而住宅面临是众多掏了几十到几百万血汗钱的业主,任何质量问题(最常见的是裂缝)都会首先让人联想到结构安全,用符合规范一句话是无法让人释然的,尤其在很难理论化的地基设计上面,一定要慎重。
2、施工工艺不当等裂缝。
一般是施工养护、大体积混凝土水化热、拆模过早、浇筑不密实、混凝土材料配比、碱骨料反应、商混质量等引起的。
对于无现场施工经验的结构设计师来看,这些裂缝可能是无规律的,但其实也应该是有规律的,大概只有搞混凝土研究的专家能说的清。
这些裂缝有时对结构受力无影响,但对混凝土的耐久性影响较大,一般应进行处理。
在查明原因之前,这些裂缝往往首先让人联想到设计安全问题。
所以甲方往往第一时间通知结构师现场查看,这时很多结构师往往很担心,其实大部分情况无需担忧。
我们只要思考清三个问题,就基本可以判定不是结构设计问题。
首先是否可能存在地基沉降、第二是否超长,第三是否存在结构模型或布置错误(比如实际受力状态和模型假定的状态不符)和漏算荷载等,如果这三点排除,不大可能是设计问题,因为此时的荷载往往不到设计荷载的一半。
裂缝是否对结构安全有影响及如何处理,应该具体问题具体分析,可参见王铁梦的关于裂缝的专著。
3、温度造成的裂缝。
这是造成混凝土裂缝最主要的原因之一。
4、地基沉降造成的裂缝。
地基沉降是造成戒规裂缝的最主要的原因之一。
这种裂缝规律性强,往往在建筑建成开始到若干年内,一般应采取处理措施。
5、结构设计计算模型与实际不符、和结构构件布置方案错误。
这种情况也比较常见,比如连续次梁的点铰、边梁的受扭等。
有些裂缝会造成内力重分布后,不至于造成结构安全问题,但可能不满足正常使用的要求。
6、不满足正常使用极限状态。
实际上正常设计这种情况不不多见,因为我们的规范还是有足够的安全度的,除非就是设计出现了错误。
对于不同的结构,裂缝表现特点不同,现把砖混结构和混凝土结构裂缝,分别简述一下。
二:砖混结构的裂缝1、 屋顶混凝土屋盖和砖砌体的热膨胀系数不同造成的顶层墙体的八字形裂缝。
一般采用伸缩缝和加大屋面保温层处理。
这种原因还可能造成屋顶女儿墙与混凝土屋盖交界处的水平裂缝,也可能因为保温层进水冻胀推女儿墙导致错位。
2、地基沉降或地基土冻胀造成的墙体八字形或到八字形裂缝。
3、地震造成的墙体交叉裂缝。
4、砌体结构受压不足造成的竖向劈裂裂缝。
三:钢筋混凝土结构裂缝混凝土结构裂缝可以分为三大类。
第一类,由于外荷载引起的裂缝,也称结构性裂缝。
我们上文讲过,正常设计这种裂缝一般并不多,因为实际工程的荷载往往都小于设计荷载,除非荷载漏算。
第二类,由变形引起的裂缝,也称非结构裂缝。
如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等引起的裂缝。
当此变形得不到满足,在结构构件内部产生自应力、当自应力超过混凝土允许拉应力时,即会产生裂缝。
超长结构引起的裂缝主要是温度引起的,所以规范规定了伸缩缝的间距。
现在很多新技术比如膨胀混凝土、加强带等措施可以使得混凝土结构的长度大大超过规范要求的伸缩缝的长度。
对于住宅商品房建筑,一定要慎重,尽量按规范的伸缩缝要求设置。
因为混凝土裂缝出现概率是很大的,如果设计采用了超长结构,即使采取了措施,裂缝的出现可能不是因超长引起的,在众多小业主的质疑面前,证明这一点其实很困难,很容易把裂缝归结到设计出了问题。
对于一般的公共建筑,大家都会理性的进行分析和处理,所以非商品住宅类建筑我认为有可靠的措施时可以采用超长结构。
第三类是施工工艺引起的,比如混凝土配比、材料如碱骨料反应、振捣不密实、养护、拆模过早等。
四:控制裂缝和裂缝的处理措施控制裂缝分施工图纸设计措施和结构施工竣工验收时发现裂缝时进行分析和采取措施。
结构出现裂缝一般属上述讲过的设计问题、温度变形及施工问题。
对于使用很长时间的既有建筑,发生裂缝的问题相对就少了。
既有建筑裂缝的产生,可能是耐久性问题、改变建筑的使用功能荷载、未经设计进行野蛮改造装修、建筑地基因周边环境的变化(比如水位、旁边挖基坑)造成的沉降引起的。
本文主要就既有建筑的裂缝的处理措施做简单介绍。
1、因耐久性产生裂缝,或因裂缝影响结构耐久性时,应该采取如下措施:因结构耐久性造成的裂缝,首先检测耐久性问题是否会对结构受力产生问题,比如钢筋是否已经锈蚀到需要加固的程度,如果影响到结构的受力,必须进行结构加固,并对裂缝进行处理。
对于裂缝可能影响到结构耐久性,应该采取灌注环氧树脂等裂缝封闭胶进行处理。
2、因改变建筑功能未经设计进行改造引起的结构裂缝,一般为受力裂缝,此时应该进行检测和安全性鉴定,根据检测鉴定结果进行加固并对裂缝进行灌注裂缝修补胶处理。
3、因地基沉降产生的裂缝,应对地基检测和鉴定是否进行加固,并对结构裂缝采取加固及处理措施。
4、裂缝处理材料主要有:裂缝压注胶和裂缝注浆料。
裂缝压注胶又分“裂缝封闭用压注胶”和“裂缝修复用压注胶”,两者不能混淆。
裂缝封闭胶仅仅起到裂缝填充、增加抗侵蚀和提高耐久性的作用,而裂缝修复胶可以起到修复混凝土强度的作用。
所以封闭胶按混凝土基材粘碳纤维的B级胶就可以了,而修复胶的性能要高,按混凝土加固技术规范4.6.4表的规定。
当拟修复混凝土强度而采用结构修复胶时,结构图纸上必须注明,并且再7天龄期后钻芯取样测定修复后的混凝土强度(混凝土结构加固设计规范17.2),所以一般实际工程中即使采用这种修复胶也不考虑其强度的增加,作为安全储备。
裂缝注浆料是改性环氧树脂或水泥基添加了细骨料,故在性能要求上低于压注胶。
这种材料适用于比较宽的裂缝(1.5~5.0mm)的封闭。
这种裂缝注浆料只能填充封闭裂缝,不能修复混凝土的强度。
水泥基注浆料使用年限同混凝土,改性环氧树脂的一般温度环境可以达到50年,高温环境不超过30年。
2022年8 月29日参考文献:1:建筑结构裂缝及加固加层疑难问题的处理 李国胜2:砌体结构加固设计规范GB50702-2011。
3:混凝土结构加固设计规范GB50367-2013.声明:转载此文是出于传递更多信息之目的,不为商业用途。
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