建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分析

摘要：建筑結(jié)構(gòu)伴隨著自然和使用環(huán)境的變化，建筑物結(jié)構(gòu)的使用功能，也必然逐步遞減和弱化，因此，對建筑物要采取適當(dāng)科學(xué)有效的設(shè)計手段，加強(qiáng)前期設(shè)計工作，科學(xué)的評估建筑結(jié)構(gòu)損傷程度和規(guī)律，修復(fù)結(jié)構(gòu)功能，確保建筑結(jié)構(gòu)不斷處于安全的狀態(tài)中，文章重點介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)和方法，并對不同加固方法的適用環(huán)境和優(yōu)缺點進(jìn)行了比較與分析。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；加固；分析；技術(shù)；提高

中圖分類號：TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0152—02

在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的影響下，結(jié)構(gòu)的功能必然減弱，房屋設(shè)計者要作好設(shè)計的前期工作，同時能對結(jié)構(gòu)的損傷程度和發(fā)展規(guī)律做出判斷，并能夠提出有效的措施保證提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性。建筑物以混凝土結(jié)構(gòu)為主，因此主要介紹混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)。

1 鋼筋混凝土加固技術(shù)的簡介

因為結(jié)構(gòu)功能或使用條件發(fā)生改變，建筑物需要進(jìn)行加固和維護(hù)，結(jié)構(gòu)承載力不能滿足要求，嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性損壞或需要改進(jìn)的耐久性評級。對于在建項目，其結(jié)構(gòu)安全受周圍環(huán)境的影響，新的建設(shè)工程的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件已經(jīng)存在或正在使用，施工時受周邊客觀條件約束的情況很嚴(yán)重。

原構(gòu)件清潔和修補(bǔ)，被加固的混凝土構(gòu)件，首先應(yīng)清除表面的塵土、浮漿、污垢，對鋼筋的處理是為了保證加固后鋼筋與混凝土的共同工作，使鋼筋不至于在加固后繼續(xù)腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

2 建筑加固技術(shù)的基本方法

設(shè)計者和施工者根據(jù)建筑的損傷程度結(jié)合不同的情況，選擇合適的方法，提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性，這樣才能提高建筑的耐久性，取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。建筑加固的基本方法主要有以下幾種。

2.1 加大截面法

又稱混凝土外包加固法，主要原理是在原混凝土的構(gòu)件外部，澆筑新的混凝土，同時增加鋼筋，增大構(gòu)件的截面面積和配筋，提高構(gòu)件的承載力和剛度、降低柱子的長細(xì)比等。增大截面加固法適用于混凝土柱、板、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，根據(jù)構(gòu)件的受力特點、薄弱環(huán)節(jié)、幾何尺寸及方便施工等，加固可以設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)、三側(cè)或四面增大截面。加配筋為主的加固，為了保證配筋的正常工作，需要按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)件要求適當(dāng)增加截面的尺寸。

采用增大截面加固法，結(jié)構(gòu)可靠性好，構(gòu)件承載力大，剛度也得到了提高，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但該方法施工周期長，濕作業(yè)，往往需要停產(chǎn)。構(gòu)件尺寸的增大可能影響使用功能；加固后容易引起地震力的增加和薄弱層的轉(zhuǎn)移，要注意結(jié)構(gòu)自振頻率的改變；施工時要注意結(jié)合面的處理。

進(jìn)行加固柱的構(gòu)造設(shè)計及施工時，應(yīng)特別注意如下幾點：當(dāng)采用四周外包混凝土加固時，應(yīng)將原柱面鑿毛、洗凈；當(dāng)采用單面或雙面加厚混凝土的方法加固時，應(yīng)將原柱表面鑿毛。

2.2 混凝土置換加固法

原有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、韌性差的建筑材料被強(qiáng)度高、韌性好的混凝土材料置換掉，以提高結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。這種方法適合承重構(gòu)件如梁、柱等，受壓區(qū)部位的混凝土強(qiáng)度偏低，有嚴(yán)重缺陷的情況的局部加固。這種方法的優(yōu)點是工藝比較簡單，占用空間較小，不影響建筑物的使用功能，造價較低；缺點是施工時濕作業(yè)時間較長，會影響下一步的施工和建筑的長期使用。

2.3 預(yù)應(yīng)力外加加固法

采用高強(qiáng)度鋼板，在外預(yù)應(yīng)力鋼筋組件周圍進(jìn)行加固，通過預(yù)加應(yīng)力，增加了結(jié)構(gòu)的外圍壓力，解決了壓應(yīng)力增加的問題，同時改變了原有應(yīng)力的分布，提高了加固后體系的承載能力和剛度。這種方法適用于下列場合的梁、板、柱和桁架的加固：原始組件部分尺寸偏小或需要增加其荷載；原始組件需要改善其性能；原始組件高應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，很難直接退出的結(jié)構(gòu)荷載。

這種方法的優(yōu)點是占用空間少，工期短，加固效果好，很大程度上的性能提升是技術(shù)要求和施工難度高比較適用的方法。

2.4 外粘型鋼加固法

圓形組件，如混凝土柱或兩個面包鋼作為一個正方形或長方形的柱，大多在四個角處加固處理，與飾面板和側(cè)面形成一個整體的四角。像這樣的結(jié)構(gòu)，如護(hù)套扁平鋼箍的方法。外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱、結(jié)構(gòu)加固節(jié)點處。這種方法的優(yōu)點，可以提高結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度，不會造成更多的負(fù)荷增加，提高了抗震能力，我們可以使用的鋼箍，有效地提高了最終的應(yīng)變和混凝土磚和混凝土約束剪切能力，結(jié)構(gòu)變形能力大大提高；如果是帶包鋼的框架柱，改變?nèi)踔鶑?qiáng)梁，容易施工。

2.5 粘貼鋼板加固法

在混凝土構(gòu)件表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，使其如同原構(gòu)件受拉鋼筋一樣，參與混凝土結(jié)構(gòu)共同工作，以提高構(gòu)件承載力。外貼型鋼加固，是在原混凝土構(gòu)件外粘角鋼或槽鋼等型鋼，從而大幅度提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。外粘型鋼法多用于柱子加固，也用于梁的加固。粘鋼加固法施工簡便、快速，增加原結(jié)構(gòu)的重量較小，基本不改變結(jié)構(gòu)外形，不影響建筑使用凈空。但打磨混凝土表面時，粉塵和噪聲較大，為提高其耐久性，延緩膠層老化，防止鋼板銹蝕，粘貼完工后，需在鋼板及鄰接混凝土表面進(jìn)行防腐處理。

外粘型鋼加固法是在型鋼與原構(gòu)件之間留有一定空隙，并在其間灌填乳膠水泥膠、環(huán)氧砂漿或細(xì)石混凝土，使二者粘結(jié)成整體，協(xié)同工作。外貼型鋼加固，使原柱子混凝土的橫向變形受到型鋼骨架的約束。同時，型鋼受到混凝土橫向變形使的側(cè)向擠壓，使型鋼處于壓彎狀態(tài)。

3 結(jié)構(gòu)加固實例

3.1 工程概況

某樓房屋為框架結(jié)構(gòu)。經(jīng)建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心現(xiàn)場抽芯檢測，二層柱部分存在混凝土強(qiáng)度等級不足的情況，原設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級為C30，而檢測發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度最低的僅為21.9 MPa。設(shè)計院對該建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核計算，復(fù)核計算結(jié)果表明該建筑物二層的E柱不滿足承載力要求，須對其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理，以滿足柱的承載力要求，保證結(jié)構(gòu)的安全使用。

3.2 加固方案及效果分析

①將低于C30的構(gòu)件實測強(qiáng)度輸入，采用SATWE程序?qū)υ袠?gòu)件配筋進(jìn)行復(fù)核。復(fù)核結(jié)果表明墻柱配筋及軸壓比基本能滿足強(qiáng)度的要求，部分梁的抗彎強(qiáng)度不足。

②對中柱，根據(jù)荷載轉(zhuǎn)移法的概念，采用鋼支撐將被托換柱子的九層及以上荷載轉(zhuǎn)移到鄰近的墻柱和該柱子的六層，選定需要托換的中柱，根據(jù)初步的鋼支撐布置和所選用的截面，模擬施工時鑿除柱子時的受力條件，采用SATWE程序復(fù)核支撐的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，以及相關(guān)梁的強(qiáng)度和位移，并進(jìn)行多次試算和優(yōu)化，取到比較合理結(jié)果，根據(jù)計算結(jié)果，調(diào)整支撐并設(shè)計節(jié)點構(gòu)造和施加預(yù)應(yīng)力裝置，使合力點與柱中心比較吻合，并確保對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力后，支撐和節(jié)點能夠?qū)⒅拥纳喜拷Y(jié)構(gòu)的荷載有效地傳遞到鄰近的墻柱和該柱子的六層，實現(xiàn)柱子在鑿除前處于零負(fù)荷的應(yīng)力狀態(tài)。

③對于邊柱，由于柱一側(cè)或兩側(cè)有填充墻，為減少對主體結(jié)構(gòu)的影響采用加大截面加固法。原有填充墻位置改為鋼筋混凝土，使加大的截面不小于原有柱截面，原有柱僅作為強(qiáng)度儲備。為確保荷載的有效和直接傳遞，對七層的上下各兩層柱截面均進(jìn)行了加固。

④由于抗震墻有一定的長度，托換加固處理時考慮保留中間部分，兩側(cè)分批鑿除和澆筑混凝土。鑿除、重新澆筑部分不小于構(gòu)造邊緣構(gòu)件的長度，并將中間保留部分作為抗震墻開洞模型輸入SATWE程序進(jìn)行復(fù)核。電梯井的構(gòu)造邊緣構(gòu)件包括有梁擱置部位的暗柱也按上述做法進(jìn)行處理。

⑤對于梁板結(jié)構(gòu)，經(jīng)復(fù)核，混凝土強(qiáng)度達(dá)到C20時，已基本能滿足強(qiáng)度要求，但考慮到規(guī)范規(guī)定“結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度應(yīng)大于C20”的要求，對C20以下的梁予以鑿除并采用C25混凝土重新澆筑。

4 結(jié) 語

中國擁有一個龐大的建筑市場，大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑需要加固，隨著我國建設(shè)包括建筑物的加固和重建標(biāo)準(zhǔn)化過程和實施標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在我國也會被廣泛使用，同時也必將對我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)起到了積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 佘艷波，王辰佳.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的探討[J].科技致富向?qū)В?010，（15）.

[2] 陳愛文.論混凝土加固技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008，（18）.

[3] 孫恒偉.淺析建筑結(jié)構(gòu)的加固方法[J].黑龍江科技信息，2011，（11）.

[4] 翟傳春，謝振.建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固方法探討[J].科技信息，2009，（11）.

[5] 黃克堅.鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計幾點體會[J].黑龍江科技信息，2009，（34）.

[6] 溫國平.濱河?xùn)|路管溝鋼結(jié)構(gòu)加固方案的理論分析[J].太原科技，2004，（2）.

[7] 劉云峰，車中良.淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[J].民營科技，2010，（6）.

[8] 陳建翹.淺談各種建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)[J].科技信息（科學(xué)教研），2007，（29）.

[9] 楊祛山.淺談混凝土結(jié)構(gòu)施工中的加固技術(shù)[J].中國科技信息，2008，（10）.