工业厂房作为生产的基础设施,在建国初期建造的多数厂房陆续进入老化期,严重阻碍了生产的进步,限制了生产的发展,因工厂拆建费用高,这些旧厂房仍在使用。但大部分厂房存在安全问题,如出现大块混凝土掉落的伤人事件。根据统计资料显示,改建比新建可节约40%,缩短工期约50%,回收投资的速度比新建厂房快3~4倍。为了维持正常的生产和节约资源,促进国民经济的快速发展,对旧工业厂房进行结构加固日益成为土木界的研究热点。
旧工业厂房存在的主要安全问题
经过调查研究及查阅相关文献资料,发现旧厂房主要存在以下安全问题:
1、设计时,注重节省,其承载力富余较少,结构安全系数较小;
2、由于当时施工条件的限制,浇筑混凝土的强度往往达不到设计强度,或强度离散性较大,使得结构安全系数进一步下降;
3、混凝土构件在长期使用过程中,因风化和破损较为严重,导致构件有效截面面积减小,露筋和钢筋锈蚀,最终使得构件承载力降低;
4、钢结构构件及连接件锈蚀,严重影响结构的承载能力;
5、在使用过程中,由于实际荷载相对于设计荷载有所改变(如吊车起重量增大),引起结构承载力不能满足要求;
6、混凝土屋面板风化严重,引起露筋及混凝土块掉落的现象;
7、地基承载力不满足要求,引起基础下沉,房屋开裂;
8、由于温度应力引起围护砖墙开裂;
9、由于钢吊车梁截面太小,在吊车运行时会引起过大的振动,影响吊车的正常使用。
厂房承重加固中结构加固
为确保使用安全,需对原建筑进行结构验算、加固等工作。加固设计时,根据原有结构形式,受力特点,确定合理的加固方案是非常重要的,同时,还要考虑到进度要求,施工方便,可实施性,经济性等因素。
在不改变原结构受力体系的情况下,梁柱板加固的常用方法有:加大截面加固法、粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法、增加支承加固法等。
加大截面加固法能大幅度提高构件的承载力、刚度和抗震性能,且施工工艺简单、经济性能好,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
外包钢及粘贴钢板加固法具有受力可靠、施工简便、现场工作量较小的优点,适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。但在化工厂房中,钢材不耐腐蚀,防腐要求较高,后期维护费用高。
碳纤维加固法具有耐腐蚀、耐潮湿、不增加结构自重、不影响使用空间、施工方便,施工周期短、维护费用较低等优点,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物,但其长期使用的环境温度不应高于60℃。
增加支承加固法虽然简单可靠,但改变原结构的受力体系,影响建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间,适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
厂房承重加固的碳纤维加固施工工艺
1、清除需粘贴碳纤维布处构件表面的粉刷层。
2、用砂轮机将粘贴部位打磨平整,U型箍转角处打磨成半径不小于20mm的圆弧,用吹风机清除浮尘并用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面。
3、涂刷基底树脂使其渗透至混凝土内部,以提高混凝土与碳纤维布之间的粘结力。
4、用找平材料修补混凝土表面不平整部位。
5、涂刷浸渍树脂,随即粘贴碳纤维布,滚压均匀。多层粘贴时重复步骤5)。
6、粘贴完最后一层碳纤维布后再涂刷一道树脂。
对已加固修复完的结构表面应进行防护处理,表面防护材料应与浸渍树脂可靠粘结。
厂房承重加固的加大截面法加固施工工艺
1、除去结构表面的原有混凝土保护层,清除表面碎块浮渣,将面层凿毛、冲洗干净。
2、为方便混凝土灌注、振捣,在楼板上间隔600mm钻直径100mm的浇筑孔。
3、新增主筋用结构胶植筋锚入原结构混凝土中,满足锚固要求。
4、支模板,喷水湿润,浇注C30微膨胀细石混凝土,分层仔细振捣密实。