混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

路鳳英

（大慶市讓胡路區(qū)人民政府房產(chǎn)管理站，黑龍江 大慶 163473）

1 結(jié)構(gòu)加固的常用方法

1.1 加大截面加固法：采用鋼筋混凝土或鋼筋網(wǎng)砂漿層，來增大原混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固；缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響，截面增大對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響。加固效果與原結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的應(yīng)力水平、結(jié)合面構(gòu)造處理、施工工藝、材料性能以及加固時(shí)是否卸載等有關(guān)。

1.2 增設(shè)支點(diǎn)加固法：增設(shè)支點(diǎn)加固法是用增多支撐點(diǎn)來減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。增設(shè)支點(diǎn)加固法簡(jiǎn)單可靠，但是使用空間會(huì)受到一定影響。適用于梁、板、析架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。

1.3 預(yù)應(yīng)力加固法：采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載力可顯著提高。預(yù)應(yīng)力加固法具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果。

1.4 粘貼鋼板加固法：利用結(jié)構(gòu)膠，將鋼板粘貼到混凝土表面，形成混凝土一膠一鋼板這樣一種復(fù)合體系。粘貼鋼板加固技術(shù)已不是一種新的加固技術(shù)。它之所以被廣泛地利用是由于高質(zhì)量樹脂的發(fā)展，使其具有簡(jiǎn)單而快捷的施工特性。這種方法對(duì)結(jié)構(gòu)外觀形狀的影響較小。外粘鋼板加固是對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋強(qiáng)度不足的一種補(bǔ)償。通過粘貼鋼板，減小鋼筋應(yīng)力使其達(dá)到允許強(qiáng)度值。

1.5 玻璃鋼加固法：外貼玻璃鋼加固法原理與粘貼鋼板加固基本相同。玻璃鋼是一種復(fù)合材料，它具有與混凝土的線膨脹系數(shù)相近、比強(qiáng)度高、優(yōu)良的電磁絕緣性等特點(diǎn)，可分別在梁底面和側(cè)面粘貼玻璃鋼來增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的抗彎和抗剪能力，并且能改善梁的變形性能。

1.6 噴射混凝土技術(shù)加固法：噴射混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣和動(dòng)力，將一定比例配合的拌合料，通過管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。噴射混凝土具有較高的力學(xué)性能和良好的耐久性，特別是與混凝土、磚石、鋼材有很高的粘結(jié)強(qiáng)度，可以在結(jié)合面上傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。

1.7 碳纖維加固法：碳纖維加固法是九十年代后期逐漸在我國興起的一種加固方法，它通過使用輕質(zhì)高強(qiáng)的碳纖維布粘貼結(jié)構(gòu)相應(yīng)的部位來達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)加固的目的，而且相對(duì)于其他加固方法有著易于施工和不增加截面尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是碳纖維加固時(shí)使用的結(jié)構(gòu)膠屬于有機(jī)材料，所以也同樣存在耐火、耐高溫性能較差的問題。耐久性能也有待改善。

1.8 高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)加固法：近年來，韓國愛力堅(jiān)公司研制出一種采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)和滲透性聚合砂漿的新型加固材料。該種材料具有強(qiáng)度高，易于施工，節(jié)點(diǎn)處理方便，耐火、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)研究表明：采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)和滲透性聚合物砂漿對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗彎及抗剪加固均可取得很好的加固效果，不僅抗彎承載力和抗剪承載力可以得到顯著地提高，而且抗彎剛度也能夠得到顯著地提高。

2 節(jié)點(diǎn)加固的常用方法

目前，節(jié)點(diǎn)加固的常用方法較少，主要有下面四種：

2.1 加大柱截面法；通過加大柱子截面并在新增混凝土內(nèi)配置箍筋來增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的承載能力。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，但施工周期長，施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)生活影響大，增加了結(jié)構(gòu)自重和體積，并且由于三向節(jié)點(diǎn)中梁的影響，箍筋的放置不方便，需打孔或采取其他措施。

2.2 灌縫法：把環(huán)氧樹脂或其它膠質(zhì)材料利用氣壓擠人節(jié)點(diǎn)裂縫內(nèi)，填充裂縫。試驗(yàn)表明，這種方法對(duì)于節(jié)點(diǎn)承載能力的提高作用不明顯，但能提高節(jié)點(diǎn)的延性和抗震能力。

2.3 粘鋼加固法：主要是通過在節(jié)點(diǎn)表面用特殊的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板或角鋼，使其協(xié)同工作，利用角鋼和鋼板對(duì)核心區(qū)混凝土的約束作用及其自身的承載力來提高核心區(qū)承載能力。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)外形幾乎沒有影響，施工工期短，干作業(yè)，施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小。

2.4 粘碳纖維加固法：主要是通過在節(jié)點(diǎn)表面粘貼碳纖維布，使其協(xié)同工作，利用碳纖維布對(duì)核心區(qū)混凝土的約束作用及其自身的抗拉能力來提高核心區(qū)承載能力。這種方法具有不增加結(jié)構(gòu)的自重和體積，便于施工，施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小，耐腐蝕性及耐久性良好的優(yōu)點(diǎn)。

3 節(jié)點(diǎn)加固的思考

鋼筋混凝土建筑物的加固設(shè)計(jì)經(jīng)常采用的三種思路是：(1)加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件提高構(gòu)件本身的承載力和剛度等，工程中經(jīng)常采用的加大截面加固法、包鋼加固法、粘鋼加固法、粘貼CFRP加固法等，都是用在原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基礎(chǔ)上增加新的受力部件，原有構(gòu)件或構(gòu)件的一部分與新加的部分形成組合結(jié)構(gòu)或疊合結(jié)構(gòu)，共同變形、受力，加固后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠恢復(fù)承載能力甚至承受更大的荷載，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)加固的目的；(2)通過增加新的構(gòu)件、支撐點(diǎn)或者支撐體系來改變結(jié)構(gòu)的整體受力傳力體系，如增設(shè)支點(diǎn)加固法、增設(shè)支撐體系加固法以及增設(shè)剪力墻加固法就是按照這個(gè)思路進(jìn)行；(3)加固直接承受結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)，改變結(jié)構(gòu)與地基的連系方式，如增加隔震橡膠墊。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性與承受地震作用的能力。

框架節(jié)點(diǎn)的加固尚有許多問題有待研究解決：

(1)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的加固方法比較少，目前僅有灌縫、粘鋼、粘纖維布、加大截面法四種方法。灌縫法對(duì)于節(jié)點(diǎn)承載力提高幫助不大，加大截面法由于改變了原結(jié)構(gòu)外形及增加結(jié)構(gòu)自重，需在節(jié)點(diǎn)處制作復(fù)雜模板，濕作業(yè)，工期長等缺點(diǎn)使其應(yīng)用受到限制。而且對(duì)于粘鋼和粘纖維布還沒有得到大家認(rèn)可的加固后節(jié)點(diǎn)核心區(qū)承載能力、剛度、耗能能力等方面的計(jì)算公式，不能滿足工程中的實(shí)際要求，需要探索更加適應(yīng)于實(shí)際工程中的簡(jiǎn)單有效的加固方法。

(2)在對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加固后的受力機(jī)理分析中，對(duì)于鋼筋粘結(jié)退化對(duì)核心區(qū)抗剪承載能力的降低分析較少，運(yùn)用有限元計(jì)算軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加固后的受力和變形情況、核心區(qū)破壞過程進(jìn)行的模擬分析尚沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，而且沒有經(jīng)過大量實(shí)踐檢驗(yàn)的受到廣泛認(rèn)可的加固后節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗震承載能力的計(jì)算公式。

(3)現(xiàn)在對(duì)梁柱加固的方法比較多也比較成熟，最常用的粘鋼、貼碳纖維布等都有不錯(cuò)的效果，但節(jié)點(diǎn)核心區(qū)由于雙向框架梁形成的空間障礙往往難以采取有效的加固措施來加固節(jié)點(diǎn)，這勢(shì)必造成一些建筑結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)核心區(qū)轉(zhuǎn)移。這也要求我們必需加快對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加固方法的研究。

框架結(jié)構(gòu)的特殊性，其節(jié)點(diǎn)周邊梁、柱密集形成的空間障礙，傳統(tǒng)的包鋼加固法、粘鋼加固法、粘貼CFRP加固法等往往因沒有足夠的作業(yè)面難以湊效；而傳統(tǒng)的改變受力傳力體系、改變結(jié)構(gòu)與地基的連系方式等加固方法受到的限制因素較多，且施工繁瑣。所以，本試驗(yàn)采用一種較新的加固方式，設(shè)計(jì)加固方案時(shí)要求加固應(yīng)避開節(jié)點(diǎn)核心區(qū)密集的構(gòu)件。通過在構(gòu)件體外安裝交叉鋼筋在框架上形成了一個(gè)斜拉裝置，改變框架的受力傳力體系，從而達(dá)到為節(jié)點(diǎn)分流、保護(hù)節(jié)點(diǎn)的目的。