现浇混凝土框架结构常见的构件失效形式及加固手段有哪些?

发表时间: 2018-07-25 16:21:21

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框架结构是我国工民用建筑中最为广泛的结构形式,随着时间的推移,框架结构中很多的重要的构件如框架梁、板、柱等开始出现病害,结构的承载力因此受到一定程度的威胁。那么,现浇混凝土框架结构常见的构件失效形式有哪些?如何通过加固来保证建筑物的使用安全?今日,小悍和大家一起讨论。


梁、板构件失效



当梁构件承受反向均布荷载或集中荷载时,梁构件朝受力方向弯曲并在梁端部产生正弯矩,在中部产生负弯矩。此时梁承受负弯矩区域受拉纵向钢筋承受拉应力,受压混凝土区域承受压应力,应力作用与支座连线区域承受剪应力。


根据受力形式不同,梁的失效形式大体可分为:受弯承载力不足损坏(又可分为受拉区不足与受压区不足)与斜截面受剪承载力不足损坏。


1.受拉区承载力不足损坏



主要表现:为受拉区钢筋承载力不足导致延性破坏、受拉区裂缝宽度过大或梁整体挠度过大。


加固方案:针对受拉区钢筋承载力不足可采取扩大截面、受拉区粘贴钢板或碳纤维以及预应力加固法进行加固;


针对受拉区裂缝宽度过大可先采用预应力法封闭裂缝或采用灌缝胶封闭裂缝,之后利用粘贴钢板或者碳纤维的形式进行加固;


针对梁整体挠度过大必须通过预应力形式对整体构件进行卸载,减小挠度之后方可采用其他加固形式进行加固。


2.受压区承载力不足损坏



主要表现:为受压区混凝土高度不满足要求导致受压区混凝土被压从而导致构件损坏。


加固方案:梁受压区承载力不足的解决形式比较单一,大体采用扩大截面增加混凝土受压区高度或者受压区粘接钢板增加整体构件受压承载力的形式。


3.斜截面受剪承载力不足损坏



主要表现为构件在应力作用点与支座反力点连线方向传递应力的过程中受剪承载力不足导致的延应力传递方向发展的裂缝。



加固方案:原构件设计中针对受剪承载力一般采用配置箍筋及弯起钢筋的形式进行承载。当承载力不足产生裂缝时应先采用灌缝胶处理裂缝,然后沿梁反向在传递途径上粘贴碳纤维或者钢板的方法。或者直接采用扩大截面增设箍筋的形式进行加固。


柱构件失效



混凝土柱构件由受力形式不同大体可分为轴心受压构件与偏心受压构件。


其中轴心受压构件为受压应力作用点与柱截面形心重合的构件。其主要失效形式表现为混凝土受压承载力不足导致混凝土压碎。


偏心受压构件为受压应力作用点与柱截面形心有一定偏移的构件。偏心受压构件由于受力作用点与形心间存在着偏心距,柱构件整体存在受压以及受弯的复合作用:其中受弯作用与梁构件大同小异,即受拉区由钢筋承担拉应力作用,而受压区由混凝土承担受压应力作用。


根据受压形式不同,柱构件的大体失效形式和分为:混凝土受压区被压坏,受拉区钢筋屈服导致的延性破坏与钢筋屈服破坏导致的受压区高度骤减导致的受压区混凝土被压坏。


1.受压区承载力不足损坏



主要表现:为受压区混凝土整体抗压承载力不足导致整体被压碎或受压区混凝土高度不足导致受压区混凝土被压碎。


加固方案:针对构件承载力安全余量不足或者轻微损坏的构件可采用外包碳纤维布的形式进行补强;如若构件损毁严重或者已经基本失去承载性能,只能采用外包型钢骨架代替原构件承力的形式进行加固。


2.受拉区钢筋屈服导致的损坏



主要表现:为受压区钢筋延性屈服导致的裂缝、钢筋断裂以及相对应的混凝土受压区骤减导致的破坏。


加固方案:针对钢筋延性屈服导致的破坏可采用延柱轴向在受拉区表面粘贴碳纤维、钢板的方式或者采用预应力等加固形式对受拉区钢筋进行加固。当存在裂缝时应先处理封闭裂缝才可对构件进行加固。


总结:造成现浇混凝土构件失效的表像原因多种多样,可以是设计计算误差、材料性能低、施工测量误差或者改变设计用途等等,但是构件失效的核心原因却不外乎就是上述的几种。如果对构件的失效形式进行归纳总结就能在加固实践中举一反三,提出最有效的加固方案。



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