簡析混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

李海龍

摘 要：混凝土結(jié)構(gòu)加固作為一門日漸成熟的技術(shù)， 已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到建筑工程的改造和維護(hù)中。文章結(jié)合工作中的具體實(shí)例， 重點(diǎn)闡述混凝土結(jié)構(gòu)加固的幾種主要方法以及與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)，同時(shí)詳細(xì)介紹了主要加固方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)；承載能力

隨著2008年及2010年結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的兩次修訂改編，許多建筑在裝修、改造過程中，原有的結(jié)構(gòu)主體或局部構(gòu)件已無法滿足修訂后的抗震規(guī)范，普遍都需要對原有結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固。結(jié)構(gòu)加固就是對建筑物進(jìn)行改造、加固、維護(hù)所采取的措施，目的是使建筑在改造后保證其結(jié)構(gòu)安全，延長其使用壽命。結(jié)構(gòu)加固技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到建筑工程的改造和維護(hù)中，加固方案的確定要遵循安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、施工方便的原則，在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用部位、受力情況等選用相應(yīng)的一種或幾種技術(shù)方法。混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類， 設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。本文主要介紹直接加固中使用較多的幾種加固方法。

1.混凝土結(jié)構(gòu)的直接加固

1.1 加大截面加固法

加大截面加固法就是增大原構(gòu)件截面面積或增配鋼筋， 以提高其承載力和剛度，或改變其自振頻率的一種加固方法。加大截面加固法的關(guān)鍵是要確保結(jié)合面能有效傳力，并使新舊兩部分混凝土能夠協(xié)調(diào)整體工作。因此，施工之前應(yīng)將新舊混凝土結(jié)合部面層鑿除，并從設(shè)計(jì)構(gòu)造上配置足夠的剪切摩擦筋或錨固件， 貫穿于結(jié)合面，將兩部分連接起來，使其共同受力，達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的該方法施工工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)， 設(shè)計(jì)和施工均比較成熟，適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固。但該方法現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時(shí)間比較長，澆筑混凝土及混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間也較長，對生產(chǎn)和生活有較大的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小，故增大截面加固法比較適合可停止使用且凈空較大建筑的加固改造。

1.2 外包鋼加固法

外包鋼加固常用于對框架柱的加固，即在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又能大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式。

干式加固法是將型鋼（一般是角鋼 ）直接外包于需要加固的混凝土柱四周， 型鋼與混凝土之間無連接， 由于與混凝土沒有形成一個(gè)整體，所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。濕式外包鋼加固法采用具有良好粘結(jié)性能的高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)膠，把鋼板與混凝土構(gòu)件牢固地粘結(jié)在一起，形成復(fù)合的整體結(jié)構(gòu)，有效傳遞應(yīng)力，使構(gòu)件聯(lián)合工作，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的一種技術(shù)。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡單，價(jià)格低，施工時(shí)間短，但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況，合理選擇適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。下面筆者就自己在設(shè)計(jì)工作中遇到 的一個(gè)具體的工程實(shí)例介紹濕式加固法。

某地區(qū)有一兩層的框架， 因改變使用功能增大了樓面的活荷載。經(jīng)過三維空間結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對加荷后結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，結(jié)果顯示局部的梁、板、柱均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，說明加荷后建筑物整體的承載力，抗震能力不能滿足要求， 必須進(jìn)行處理。通過計(jì)算原有的基礎(chǔ)可以滿足加荷后的要求， 故不需要對基礎(chǔ)進(jìn)行加固?？紤]到工期緊和使用上均不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高柱承載能力，故決定對框架柱采用外包鋼加固法，即在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固， 將角鋼包于柱子四周并用綴條連接，具體方法采用濕作業(yè)法： 即用具有良好粘結(jié)性能的高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)膠， 將角鋼粘貼在混凝土柱上， 達(dá)到整體加固補(bǔ)強(qiáng)目的。

1.3 粘鋼加固法

粘鋼加固法是比較新穎的一種加固方法，它是在混凝 土構(gòu)件表面用特別的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，使鋼板與混凝土牢固的形成一體，共同受力，補(bǔ)償或提高截面的承載力，以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。其優(yōu)點(diǎn)是簡單、快速、技術(shù)可靠， 不影響結(jié)構(gòu)外形， 施工時(shí)對生產(chǎn)和生活影響較小。這種加固方法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件及剪力墻的開洞加固；且環(huán)境溫度不大于60攝氏度，相對濕度不大于70% ，以及無化學(xué)腐蝕影響的構(gòu)件，否則應(yīng)采取防護(hù)措施。當(dāng)構(gòu)件的實(shí)測混凝土強(qiáng)度等級低于C15時(shí)，不宜采用本方法進(jìn)行加固。粘鋼加固法中鋼材一般為Q235或Q335鋼，厚度以 3～ 6mm 為宜。

對上文兩層框架的框架梁的加固就是采用的粘鋼加固方案， 即在梁下采用JGN 型粘結(jié)劑粘結(jié)鋼帶，再粘結(jié)箍板，梁端加密?？v向鋼帶和箍板都用膨脹螺栓和原梁固定在一起， 鋼板和箍板粘結(jié)面都要進(jìn)行除銹和粗糙處理。紋路應(yīng)和受力方向垂直，使用前用脫醋棉蘸丙酮擦拭干凈。經(jīng)過以上方法的加固，大幅提高了結(jié)構(gòu)梁的承載能力，取得了很好的效果。

1.4 置換混凝土加固法

置換混凝土加固法就是將原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件中的破損混凝土鑿除至密實(shí)部位，用強(qiáng)度略高的新混凝土澆灌置換，使新舊兩部分粘合成一體共同工作。

該法適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。其優(yōu)點(diǎn)與加大截面法相近， 且加固后不影響建筑物的凈空， 能恢復(fù)結(jié)構(gòu)原先的外觀。但同樣存在施工的濕作業(yè)時(shí)間長、養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長的缺點(diǎn)，而且剔除陳舊混凝土的工作量大，容易傷及原構(gòu)件的鋼筋，所以在施工過程中對原構(gòu)件可能造成的屈服、疲勞、失穩(wěn)等破壞狀態(tài)要進(jìn)行全面嚴(yán)格的評估。

1.5 粘貼碳纖維加固法

外貼碳加固是用膠結(jié)材料把纖維增強(qiáng)復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域，碳纖維布的抗拉強(qiáng)度不小于2000MPa，粘貼后碳纖維布與被加固截面共同工作， 能顯著提高構(gòu)件的承載能力。該方法適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固，除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，因而在實(shí)際加固工程中應(yīng)用普遍。其缺點(diǎn)是對使用環(huán)境的溫度有限制， 需要專門的防火處理。若防護(hù)不當(dāng)，易遭受火災(zāi)和人為損壞。下面結(jié)合工程實(shí)例說明其使用方法。

某城管局某分局六層辦公樓，因使用需要增設(shè)一部電梯，需破除樓板并增設(shè)電梯隔墻，經(jīng)整體計(jì)算，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及柱基本能滿足要求，但局部梁配筋偏小影響改造后的結(jié)構(gòu)安全，必須加固。經(jīng)過綜合考慮采用粘貼碳纖維加固梁底的方法，碳纖維布采用高強(qiáng)度Ⅰ級，型號CF200，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2300Mpa，其彈性模量不小于240GPa，極限強(qiáng)度不小于3400MPa，碳纖維布厚度為0.11mm，粘貼2～3層。施工選擇有加固資質(zhì)及經(jīng)驗(yàn)的施工單位，嚴(yán)格按照國家加固規(guī)范及圖集執(zhí)行。工程竣工并投入使用后，經(jīng)觀測原結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持了良好的完整性及觀感，很好的達(dá)到了加固的目的。

2.混凝土結(jié)構(gòu)的間接加固

間接加固的一般方法有： 預(yù)應(yīng)力加固法、增加支承加固法、其它加固法。

2.1 預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件 （如主梁梁體 ）中，施加一定初始應(yīng)力（即預(yù)應(yīng)力）的一種加固方法。對于鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁板，采用對受拉區(qū)施以預(yù)加壓力的加固，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。

2.2 增加支承加固法。增設(shè)支承加固法是通過減少受彎構(gòu)件的計(jì)算跨度， 達(dá)到減少作用在被加固構(gòu)件上的載載效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)承載水平的目的。揚(yáng)州廣陵區(qū)某網(wǎng)吧自建隔層，增設(shè)的框架梁高度太小不能滿足承載要求，考慮其網(wǎng)吧如停業(yè)經(jīng)濟(jì)損失較大，最終采取增設(shè)鋼牛腿支承框架梁的方法加固，此方法作業(yè)面小，施工方便， 工期短，加固方案符合安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、施工方便的原則。

2.3 其它加固法。輔助結(jié)構(gòu)加固法是采用另制的輔助構(gòu) 件， 如型鋼、鋼桁架或鋼筋混凝土梁， 部分或全部分擔(dān)被加固梁的荷載。

3 結(jié)語

總之，每種加固方法都有它自己的優(yōu)缺點(diǎn)。就目前來看， 混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索， 隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及新型建筑材料的不斷出現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)加固方法將會(huì)有更大拓展，因而加固施工方案的選 擇也將具有更為廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

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