结构加固改造之结构构件加固-文档资料.ppt

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1、同济大学Tongji University 第三节第三节第三节第三节 结构构件加固结构构件加固结构构件加固结构构件加固 同济大学同济大学同济大学同济大学 土木工程学院土木工程学院土木工程学院土木工程学院 结结 构构 加加 固固 改改 造造 理理 论论 与与 技技 术术结结 构构 加加 固固 改改 造造 理理 论论 与与 技技 术术同济大学Tongji University 目录目录8.3 结构构件加固8.3.1 钢筋混凝土结构构件的加固8.3.2 砌体结构的构件加固8.3.3 钢结构的构件加固8.3.4 木结构的加固8.3.5 桥梁上部结构加固技术（补充）同济大学Tongji Universi

2、ty 8.3.1 钢筋混凝土结构构件的加固钢筋混凝土结构构件的加固概述8.3.1.1 梁、板的加固8.3.1.2 混凝土柱的加固8.3.1.3 钢筋混凝土屋架的加固同济大学Tongji University 概述概述1.加固原因加固原因：设计、使用维护不当、遭受自然灾害、工程质量差、建筑物性能衰退等。2.加固方法加固方法：直接法和间接法3.加固原则加固原则：1）加固方法的选择应进行多方案的比较，择优选用。2）不同类型构件加固时，应优先考虑重要结构及关键构件。3）单一方法有效性较差时，应优先考虑综合法。4）应与实际的施工方法紧密结合。同济大学Tongji University 8.3.1.1 梁

3、、板的加固梁、板的加固1.1.引起梁板承载力不足的原因：引起梁板承载力不足的原因：（1）设计施工方面的原因（2）使用方面的原因（3）周围环境的影响（4）其他原因同济大学Tongji University 2.2.梁、板加固方法：梁、板加固方法：（1）增大截面法（2）粘贴钢板加固法（3）外粘型钢加固法（4）粘贴纤维复合材料加固法（5）外加预应力拉杆法同济大学Tongji University 梁板加固方法梁板加固方法增大截面法粘贴钢板法外粘型钢法粘贴纤维复合材料法定义定义原混凝土构件外，叠浇新的混凝土，增大构件的截面面积和配筋用胶粘剂在建筑物构件表面粘贴钢板，使二者牢固地形成一体进行补强在梁的四

4、周包以型钢的一种加固方法采用高性能粘结剂将纤维布粘贴在建筑结构构件表面适用适用范围范围当混凝土梁、板的承载力相差较大且其刚度也不满足要求时不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于规范规定的构件需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于规范规定的构件优点优点工艺简单；技术成熟，构件受力可靠；费用低施工工艺简单、速度快；对生产和生活影响小施工简便、工期短等抗拉强度高，效果好；提高结构的耐久性；基本不增加结构自重及截面尺寸同济大学Tongji University（1）增大截面法）增大截面法（2）外贴钢板法）外贴钢板法（3）外包型钢法）

5、外包型钢法（4）粘贴纤维加固法）粘贴纤维加固法同济大学Tongji University（1）增大截面法加固梁板构件）增大截面法加固梁板构件增大截面法根据不同的受力性质，构造特点，现场条件来选用三面加厚、两面加厚或单面加厚等形式。受压区增设混凝土受拉区增设混凝土增加构件的有效高度，提高了构件的抗弯、抗剪承载力增强了构件的刚度对补加的钢筋起到粘结和保护的作用同济大学Tongji University 增大截面法加固梁截面验算增大截面法加固梁截面验算1.仅在受压区加固受弯构件时，按照叠合梁叠合梁进行验算。2.在受拉区加固受弯构件时，需对正截面和斜截面分别进行验算，计算简图如下：同济大学Tongji

6、 University 1.1.正截面验算正截面验算同济大学Tongji University 增大截面后相对受压区界限高度的确定增大截面后相对受压区界限高度的确定同济大学Tongji University 2.2.斜截面验算斜截面验算1 1）加固后构件斜截面应符合以下条件：）加固后构件斜截面应符合以下条件：线性内插2 2）受拉区增设配筋混凝土层，并采用）受拉区增设配筋混凝土层，并采用U U型箍与原箍筋逐个焊接：型箍与原箍筋逐个焊接：同济大学Tongji University 3 3）增设混凝土三面围套，并采用加锚式或胶锚式箍筋：）增设混凝土三面围套，并采用加锚式或胶锚式箍筋：同济大学Tong

7、ji University 注意事项注意事项1.若验算结果表明，仅需增设混凝土叠合层时，也应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋：1）为了提高新增混凝土层的安全性；2）为了减少新增混凝土发生温度、收缩应力引起的裂缝。同济大学Tongji University 2.增大截面法加固梁、板时新旧钢筋关系如下图所示，其连接短筋l15d，短筋中距l2500mm。梁的新增纵向受力钢筋，其两端应可靠锚固。连接短筋d 20mm连接短筋原钢筋新增钢筋6联系钢筋同济大学Tongji University 增大截面法施工工艺增大截面法施工工艺同济大学Tongji University（2）粘贴钢板法）粘贴钢板法粘贴钢板

8、法加固梁截面计算粘贴钢板法注意事项粘贴钢板法施工工艺同济大学Tongji University 粘贴钢板法加固梁截面计算粘贴钢板法加固梁截面计算1.1.正截面验算：正截面验算：同济大学Tongji University 同济大学Tongji University 2.2.斜截面验算斜截面验算:（1 1）受弯构件应符合下列要求：）受弯构件应符合下列要求：（2 2）当采用加锚封闭箍或）当采用加锚封闭箍或U U形箍对钢筋混凝土梁进行抗剪加形箍对钢筋混凝土梁进行抗剪加固时，斜截面承载力为：固时，斜截面承载力为：同济大学Tongji University 同济大学Tongji University 粘贴

9、钢板法注意事项粘贴钢板法注意事项1.应将钢板受力方式设计成仅承受轴向应力的作用。2.被加固的混凝土构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15。3.钢板外表面应进行防锈蚀处理。4.采用胶粘剂时，其长期使用的环境温度不应高于60。同济大学Tongji University 粘贴钢板法施工工艺粘贴钢板法施工工艺同济大学Tongji University（3）外粘型钢加固法）外粘型钢加固法 外粘型钢法加固梁正截面计算外粘型钢法注意事项外粘型钢法施工工艺同济大学Tongji University 外贴型钢法加固梁正截面计算外贴型钢法加固梁正截面计算当符合规范要求进行加固时，可按加固后的承载力和刚度可按

10、整截面进行计算。截面刚度可按下式计算。同济大学Tongji University 外粘型钢法工艺外粘型钢法工艺同济大学Tongji University（4）粘贴纤维复合材料加固法）粘贴纤维复合材料加固法粘贴纤维法加固梁截面计算粘贴纤维加固法注意事项粘贴纤维加固法施工工艺同济大学Tongji University 粘贴纤维法加固梁截面计算粘贴纤维法加固梁截面计算1.1.正截面计算正截面计算同济大学Tongji University 同济大学Tongji University 2.2.斜截面计算斜截面计算（1 1）受弯构件应符合下列要求：）受弯构件应符合下列要求：同济大学Tongji Unive

11、rsity（2 2）当采用条带构成的环形箍或）当采用条带构成的环形箍或U U形箍对钢筋混凝土梁形箍对钢筋混凝土梁进行抗剪加固时，斜截面承载力为：进行抗剪加固时，斜截面承载力为：同济大学Tongji University 注意事项注意事项1.应将纤维受力方式设计为仅承受拉力作用，加固时，应卸除或大部分卸除活荷载。2.被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15。3.采用本方法加固的混凝土结构，其长期使用的环境温度不应高于60。同济大学Tongji University（5）外加预应力拉杆加固法）外加预应力拉杆加固法用预应力筋对建筑物的梁或板进行加固的方法。适用范围梁或板的截面偏

12、小或需要增加其使用荷载需要改善梁或板的使用性能梁或板处于高应力应变状态，且难以直接卸除其结构上的荷载优点：施工简便；在基本不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的条件下，可提高梁、板的抗弯、抗剪承载力和改善其在使用阶段的性能。同济大学Tongji University 2）正截面和斜截面均需加固的梁式构件，可采用下撑式预应力拉杆进行加固；外加预应力杆的选择外加预应力杆的选择3）若工程需要，且构造条件允许，也可同时采用水平拉杆和下撑式拉杆进行加固。1）对正截面受弯承载力不足的梁、板构件，可采用预应力水平拉杆进行加固；同济大学Tongji University 8.3.1.2 混凝土柱的加固混凝

13、土柱的加固（1）设计原因：荷载漏算、计算错误、偏心受压柱与轴压柱混淆等。（2）施工质量差：建筑材料不符合要求、养护不良等。（3）施工现场管理不善，使钢筋或将模板受损，可能会降低柱子的承载力。（4）地基不均匀沉降使柱子产生附加应力，造成柱子严重开裂或承载力不足。1.1.混凝土柱承载力不足的原因：混凝土柱承载力不足的原因：同济大学Tongji University（1）当局部加固不影响整个体系的受力性能时，可以进行局部加固。当结构整体不满足要求时，宜对结构整体进行加固。（2）临时加固的要求可降低一些，永久加固的要求应高一些。2.2.混凝土柱加固的原则：混凝土柱加固的原则：同济大学Tongji Un

14、iversity（1）结构的刚度和强度分布要均匀；（2）加固后使结构自振特性改变，易加大地震对建筑物的作用；（3）在坚硬场地上刚度较大的结构的地震反应较大，在软弱场地上柔性结构的地震反应较大，加固后的结构要选择地震反应较小的结构体系。抗震加固设计时需要特别考虑：抗震加固设计时需要特别考虑：同济大学Tongji University（1）增大截面加固法（2）置换混凝土加固法（3）外加预应力撑杆加固法（4）外粘型钢加固法（5）粘贴纤维复合材料加固法（6）粘贴钢板加固法3.3.常用混凝土柱的加固方法：常用混凝土柱的加固方法：同济大学Tongji University（1）增大截面加固法）增大截面加固

15、法（a）（b）（c）四周外包加固法：加固效果好，对于提高轴心受压和小偏压柱的承载力效果明显；（d）单面加固：增大受压区面积；（e）单面加固：增大受拉区面积；（f）双面加固。同济大学Tongji University 增大截面法加固柱正截面验算增大截面法加固柱正截面验算1.1.轴心受压构件轴心受压构件 ：构件加固后的轴向压力设计值 ：构件稳定系数 ：加固前后混凝土的面积 ：原钢筋和新增钢筋强度设计值 ：新增纵向受压钢筋面积同济大学Tongji University 2.2.偏心受压柱偏心受压柱同济大学Tongji University 同济大学Tongji University（2）置换混凝土加

16、固法）置换混凝土加固法在构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的部分用新的混凝土代替。应对原结构、构件在施工全过程中的承载力状态进行验算、观测和控制，置换界面处的混凝土不应出现拉应力。置换混凝土加固法置换混凝土加固法同济大学Tongji University 置换混凝土加固柱截面计算置换混凝土加固柱截面计算1.1.当柱为轴心受压构件时，正截面承载力符合：当柱为轴心受压构件时，正截面承载力符合：2.2.当为偏心受压构件时，分两类情况：当为偏心受压构件时，分两类情况：1）压区混凝土置换深度大于加固后混凝土受压区高度时，应按新混凝土强度根据规范进行承载力验算。2）压区混凝土置换深度小于加固后混凝土受压

17、区高度时：同济大学Tongji University 同济大学Tongji University（3）外加预应力撑杆加固法）外加预应力撑杆加固法单侧撑杆加固双侧撑杆加固弯矩不变号的大偏心受压柱承载力不足的轴心受压柱小偏压柱弯矩变号的大偏压柱适用情况：1）柱截面偏小需增加使用荷载；2）柱处于高应力高应变状态，且难以直接卸除荷载。同济大学Tongji University 单侧预应力撑杆加固单侧预应力撑杆加固双侧预应力撑杆加固双侧预应力撑杆加固1承压板，2短角钢，3连接板，4加宽连接板，5抵承板，6缀板，7安装螺丝，8拉紧螺栓1承压板，2撑杆，3缀板，4加宽缀板，5安装螺丝，6拉紧螺栓同济大学To

18、ngji University（4）外粘型钢加固法）外粘型钢加固法类似梁的加固，在柱四周包型钢，如下图。适用于柱的截面承载力和抗震能力需要大幅度提高时。优点是施工简便、工期短。1.1.原柱原柱 2.2.角柱角柱 3.3.缀板缀板 4.4.填充混凝土或砂浆填充混凝土或砂浆 5.5.粘结剂粘结剂同济大学Tongji University 外粘型钢法加固柱外粘型钢法加固柱同济大学Tongji University 外粘型钢法加固柱正截面计算外粘型钢法加固柱正截面计算1.1.轴心受压时，正截面承载力验算：轴心受压时，正截面承载力验算：新增型钢强度利用系数，抗震设计取1.0，其他情况取0.9：新增型钢强

19、度设计值：全部受压肢型钢的截面面积同济大学Tongji University 2.2.偏心受压时，正截面承载力验算：偏心受压时，正截面承载力验算：同济大学Tongji University 同济大学Tongji University（5）粘贴纤维复合材料法）粘贴纤维复合材料法粘贴纤维复合材加固法适用于轴压和大偏压构件，不适用于小偏压构件、素混凝土构件和最小配筋率低于规范规定的最小配筋率的构件。粘贴复合纤维法加固柱粘贴复合纤维法加固柱同济大学Tongji University 粘贴纤维法加固柱截面计算粘贴纤维法加固柱截面计算1.1.轴心受压构件轴心受压构件（1 1）正截面验算）正截面验算同济大学

20、Tongji University 关于环向围束有效约束系数与环向约束体积比的确定关于环向围束有效约束系数与环向约束体积比的确定同济大学Tongji University（2 2）斜截面验算）斜截面验算同济大学Tongji University 同济大学Tongji University 2.2.大偏心受压构件大偏心受压构件同济大学Tongji University（6）粘贴钢板加固法）粘贴钢板加固法加固大偏心受压混凝土柱时，应将钢板粘贴于构件受拉边缘混凝土表面，且钢板长应与柱的纵向轴线方向一致。粘贴钢板法加固柱粘贴钢板法加固柱同济大学Tongji University 粘贴钢板法加固柱截面计

21、算粘贴钢板法加固柱截面计算大偏压柱正截面验算：大偏压柱正截面验算：同济大学Tongji University 8.3.1.3 钢筋混凝土屋架的加固钢筋混凝土屋架的加固钢筋混凝土屋架的加固方法一般分补强和卸载。补强卸载适用范围屋架部分杆件加固确保整榀屋架的承载力安全方法施加预应力法改变传力路线法外包角钢法增大截面法减轻屋面荷载法双重承载体系法同济大学Tongji University 混凝土屋架加固方法混凝土屋架加固方法（1）外加预应力加固法（2）外包钢加固法（3）改变传力路径加固法（4）减轻屋面荷载法（5）双重承载体系同济大学Tongji University（1）外加预应力加固法）外加预应力

22、加固法外加预应力加固法是加固屋架最常用的方法。优点：施工简便；能使屋架原拉杆的内力降低或承载力提高；裂缝宽度缩小甚至闭合；可减小屋架的挠度，消除或减缓加拉杆的应力滞后的现象。同济大学Tongji University 预应力筋布置形式预应力筋布置形式（a）直线式（b）下沉式（c）元宝式（d）组合式同济大学Tongji University（2）外包钢加固法）外包钢加固法当受拉杆和受压杆的承载力不足时，可采用外包钢加固法。受拉杆件，注意外包角钢的锚固。受压杆件，注意外包角钢的锚固，缀条 的间距，以避免角钢失稳。（a a）干式）干式（b b）湿式）湿式同济大学Tongji University（3

23、）改变传力路径加固法）改变传力路径加固法斜撑法斜撑法上弦杆偏心受压上弦杆偏心受压承载力不足承载力不足外包角钢加固外包角钢加固改变传力路径的加固改变传力路径的加固同济大学Tongji University（4）减轻屋面荷载法）减轻屋面荷载法减轻屋面的荷载即可减小屋架每根杆件的内力，有效地提高屋架的安全度，全面地解决屋架抗裂性及承载力问题。减轻屋面荷载的方法主要是拆换屋面结构和减轻屋面自重，例如将大型屋面板改为瓦楞铁或石棉水泥瓦，将屋面防水层改为轻质薄层材料等。同济大学Tongji University（5）双重承载体系）双重承载体系双重承载体系是指在原屋架旁另加屋架，以协助原屋架承重。设置方法之

24、一是在原两榀屋架间增设屋架，使其不仅协助原屋架承重，还减小屋架的间距和屋面板的跨度。但新加设屋架不仅施工困难，耗钢量大，且不易与原屋架协同工作。因此，这种加固方法只有当不适宜采用其它加固方法时才使用。同济大学Tongji University 8.3.5 桥梁上部结构加固技术（补充）桥梁上部结构加固技术（补充）粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法预应力加固法改变结构体系法锚喷混凝土加固法同济大学Tongji University 8.5.3.1 粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法 该方法类似于钢筋混凝土中的加固方法，用于对板底产生的纵、横向裂缝，当缝宽超过规范的限制时，但对

25、解决跨中下挠的效果不好。粘贴钢板法粘贴钢板法粘贴纤维复合材料法粘贴纤维复合材料法同济大学Tongji University 预应力加固法预应力加固法 在板底锚固多根平行的预应力细钢丝，张拉后覆盖特制混凝土，如图a；或者设转向托架后折线形布钢束张拉，预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下，如图b。图图a a图图b b同济大学Tongji University 改变结构体系法改变结构体系法 简支板变连续板，小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑，同时在中支点负弯矩区结合桥面改造，增设足够的受拉钢筋，对解决跨中下挠效果较好。改变结构体系法改变结构体系法同济大学Tongji University

26、 八字支撑加固法八字支撑加固法 在桥下净空和墩台基础受力条件允许的条件下，可在梁（板）底下加八字支撑进行加固。1.1.原桥墩；原桥墩；2.2.钢筋混凝土斜撑；钢筋混凝土斜撑；3.3.钢筋混凝土水平撑钢筋混凝土水平撑同济大学Tongji University 桥面补强层加固法桥面补强层加固法 通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，从而达到增大桥面板或主梁有效高度，增大桥面整体刚度的目的，主要用于中小跨径桥梁中。桥面补强层加固法桥面补强层加固法谢谢大家谢谢大家!同济大学Tongji University结构工程与防灾研究所Research Institute of Structural Engineering and Disaster reduction2013-11-092013-11-097676