現澆混凝土框架結構常見的構件失效形式及加固手段有哪些?

發表時間:2018-07-25 16:21:21

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框架結構是我國工民用建筑中最為廣泛的結構形式,隨著時間的推移,框架結構中很多的重要的構件如框架梁、板、柱等開始出現病害,結構的承載力因此受到一定程度的威脅。那么,現澆混凝土框架結構常見的構件失效形式有哪些?如何通過加固來保證建筑物的使用安全?今日,小悍和大家一起討論。


梁、板構件失效



當梁構件承受反向均布荷載或集中荷載時,梁構件朝受力方向彎曲并在梁端部產生正彎矩,在中部產生負彎矩。此時梁承受負彎矩區域受拉縱向鋼筋承受拉應力,受壓混凝土區域承受壓應力,應力作用與支座連線區域承受剪應力。


根據受力形式不同,梁的失效形式大體可分為:受彎承載力不足損壞(又可分為受拉區不足與受壓區不足)與斜截面受剪承載力不足損壞。


1.受拉區承載力不足損壞



主要表現:為受拉區鋼筋承載力不足導致延性破壞、受拉區裂縫寬度過大或梁整體撓度過大。


加固方案:針對受拉區鋼筋承載力不足可采取擴大截面、受拉區粘貼鋼板或碳纖維以及預應力加固法進行加固;


針對受拉區裂縫寬度過大可先采用預應力法封閉裂縫或采用灌縫膠封閉裂縫,之后利用粘貼鋼板或者碳纖維的形式進行加固;


針對梁整體撓度過大必須通過預應力形式對整體構件進行卸載,減小撓度之后方可采用其他加固形式進行加固。


2.受壓區承載力不足損壞



主要表現:為受壓區混凝土高度不滿足要求導致受壓區混凝土被壓從而導致構件損壞。


加固方案:梁受壓區承載力不足的解決形式比較單一,大體采用擴大截面增加混凝土受壓區高度或者受壓區粘接鋼板增加整體構件受壓承載力的形式。


3.斜截面受剪承載力不足損壞



主要表現為構件在應力作用點與支座反力點連線方向傳遞應力的過程中受剪承載力不足導致的延應力傳遞方向發展的裂縫。



加固方案:原構件設計中針對受剪承載力一般采用配置箍筋及彎起鋼筋的形式進行承載。當承載力不足產生裂縫時應先采用灌縫膠處理裂縫,然后沿梁反向在傳遞途徑上粘貼碳纖維或者鋼板的方法?;蛘咧苯硬捎美┐蠼孛嬖鏨韞拷畹男問澆屑庸?。


柱構件失效



混凝土柱構件由受力形式不同大體可分為軸心受壓構件與偏心受壓構件。


其中軸心受壓構件為受壓應力作用點與柱截面形心重合的構件。其主要失效形式表現為混凝土受壓承載力不足導致混凝土壓碎。


偏心受壓構件為受壓應力作用點與柱截面形心有一定偏移的構件。偏心受壓構件由于受力作用點與形心間存在著偏心距,柱構件整體存在受壓以及受彎的復合作用:其中受彎作用與梁構件大同小異,即受拉區由鋼筋承擔拉應力作用,而受壓區由混凝土承擔受壓應力作用。


根據受壓形式不同,柱構件的大體失效形式和分為:混凝土受壓區被壓壞,受拉區鋼筋屈服導致的延性破壞與鋼筋屈服破壞導致的受壓區高度驟減導致的受壓區混凝土被壓壞。


1.受壓區承載力不足損壞



主要表現:為受壓區混凝土整體抗壓承載力不足導致整體被壓碎或受壓區混凝土高度不足導致受壓區混凝土被壓碎。


加固方案:針對構件承載力安全余量不足或者輕微損壞的構件可采用外包碳纖維布的形式進行補強;如若構件損毀嚴重或者已經基本失去承載性能,只能采用外包型鋼骨架代替原構件承力的形式進行加固。


2.受拉區鋼筋屈服導致的損壞



主要表現:為受壓區鋼筋延性屈服導致的裂縫、鋼筋斷裂以及相對應的混凝土受壓區驟減導致的破壞。


加固方案:針對鋼筋延性屈服導致的破壞可采用延柱軸向在受拉區表面粘貼碳纖維、鋼板的方式或者采用預應力等加固形式對受拉區鋼筋進行加固。當存在裂縫時應先處理封閉裂縫才可對構件進行加固。


總結:造成現澆混凝土構件失效的表像原因多種多樣,可以是設計計算誤差、材料性能低、施工測量誤差或者改變設計用途等等,但是構件失效的核心原因卻不外乎就是上述的幾種。如果對構件的失效形式進行歸納總結就能在加固實踐中舉一反三,提出最有效的加固方案。



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