探討混凝土結(jié)構(gòu)加固的常用技術(shù)

趙爭杰

(山西省永濟(jì)市建筑設(shè)計室，044500)

探討混凝土結(jié)構(gòu)加固的常用技術(shù)

趙爭杰

(山西省永濟(jì)市建筑設(shè)計室，044500)

本文通過分析房屋建筑結(jié)構(gòu)加固的必要性及應(yīng)遵循的基本原則，針對混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。以期通過本文的闡述為規(guī)范既有建筑加固技術(shù)，促進(jìn)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)體系化完善提供理論參考。

加固技術(shù) 混凝土結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)的加固是建筑工程質(zhì)量安全保障體系中的一個重要組成部分。建筑結(jié)構(gòu)加固的設(shè)備在日益發(fā)展，同時，結(jié)構(gòu)的問題也經(jīng)常表現(xiàn)出個性特征，因而加固方法也必須不斷發(fā)展和創(chuàng)新。靈活的運(yùn)用檢測、加固方法，可以取得事半功倍的效果。從而保證施工質(zhì)量和施工安全。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)加固的必要性

房屋建筑結(jié)構(gòu)的性能一般可采用可靠度來表征，我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成結(jié)構(gòu)預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)的可靠度設(shè)計基準(zhǔn)期為5O年。結(jié)構(gòu)的可靠度是隨時間的延長其材料的可靠性逐漸降低。因此，為了確保房屋結(jié)構(gòu)的可靠性，就要對其結(jié)構(gòu)及構(gòu)造進(jìn)行必要的檢測、鑒定、維修、加固，從而提高和確保房屋結(jié)構(gòu)的可靠度。

二、建筑結(jié)構(gòu)加固的基本原則

1、結(jié)構(gòu)體系總體效應(yīng)原則。盡管加固只需針對危險構(gòu)件進(jìn)行，但同時要考慮加固后對整體結(jié)構(gòu)體系的影響。例如，對房屋的柱子或墻體的加固，有時會改變整個結(jié)構(gòu)的動力特性，從而產(chǎn)生薄弱層，對抗震帶來很不利的影響。

2、先鑒定后加固的原則。結(jié)構(gòu)加固方案確定前，必須對已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和可靠性鑒定分析，全面了解已有結(jié)構(gòu)的材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)缺陷和損傷等結(jié)構(gòu)信息，分析結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀和持力水平，為加固方案的確定奠定基礎(chǔ)。因此，必須先鑒定后加固，避免在加固工程中留下隱患甚至發(fā)生工程事故。

3、材料的選用和取值原則。①加固設(shè)計時，原結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度應(yīng)按規(guī)定取用，如原結(jié)構(gòu)材料種類和性能與原設(shè)計一致，按原設(shè)計值取用；當(dāng)原結(jié)構(gòu)無材料強(qiáng)度資料時，可通過實測評定材料強(qiáng)度等級，再按現(xiàn)行規(guī)范取值。②加固材料用混凝土的強(qiáng)度等級、應(yīng)比原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級提高一級，并且不應(yīng)低于C20級；混凝土骨料粒徑D應(yīng)于加固層厚度δ相應(yīng)，一般應(yīng)滿足Dmax≤δ/3要求。加固混凝土中不宜滲入粉煤灰、火山灰和高爐渣等混合材料；粘結(jié)材料及化學(xué)灌漿材料的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)高于被粘結(jié)構(gòu)混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗震強(qiáng)度。

三、混凝土結(jié)構(gòu)加固的方法

1、增大截面加固法

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，增大截面法是通過采用同種材料（鋼筋混凝土）來增大原混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力和構(gòu)件剛度的目的。當(dāng)梁、柱構(gòu)件抗力不夠時，常采用增大截面法，其優(yōu)點如下：1）施工技術(shù)成熟，便于施工；2）質(zhì)量好，可靠性強(qiáng)；3）提高抗力及構(gòu)件剛度的幅度大，尤其對柱增加穩(wěn)定性較大。增大截面、增加剛度，首先要考慮分析整體結(jié)構(gòu)，不能僅為局部加大而加大，這樣會引起整體結(jié)構(gòu)的局部薄弱層發(fā)生重大事故。 缺點是濕作業(yè)，施工周期長，易形成肥梁胖柱。

2、外包鋼加固法

外包鋼加固法是一種以角鋼，鋼板外包于構(gòu)件表面或四角，角鋼之間用綴板連接的加同方法。外包鋼加固法分干式和濕式兩種情況。1）濕式外包鋼法是在型鋼與原構(gòu)件之間用乳膠水泥或環(huán)氧樹脂等粘結(jié)，使新舊材料之間有較好的協(xié)同工作能力，其整體性好，但濕作業(yè)工作量大；2）干式外包鋼法是型鋼與原構(gòu)件之問無任何粘結(jié)，有時雖填以水泥砂漿，但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞，型鋼與原構(gòu)件不能整體工作，彼此只能單獨受力。與濕式外包鋼相比，于式外包鋼施工更為簡便，但承載力提高不如濕式外包鋼有效。

3、預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是一種采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿（分水平拉桿和組合式拉桿）或型鋼撐桿對結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法。通過施加預(yù)應(yīng)力強(qiáng)迫鋼拉桿或型鋼撐桿受力，影響并改變原結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，并降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平，致使一般加固方法中普遍存在的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象的影響能較好的消除。因此，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。預(yù)應(yīng)力加固法具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的三重效果，適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固，以及采用其他方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。預(yù)應(yīng)力加固法的主要優(yōu)點如下：1）體外配筋張拉預(yù)應(yīng)力可以起到增加主筋、提高正截面及斜截面的強(qiáng)度，同時也提高了剛度，有效地改善了使用性能且效果好。2）預(yù)應(yīng)力能消除或減緩后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使后加桿件有效地工作。3）預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩可以抵消部分荷載彎矩，減小原構(gòu)件的撓度，縮小原構(gòu)件的裂縫寬度甚至使原裂縫完全閉合。因此，預(yù)應(yīng)力加固法是一種加固效果好而且費用低的加固方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。該法的缺點是增加了施加預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備，裸漏的預(yù)應(yīng)力鋼件需要有效防腐防火措施。

4、增設(shè)支點加固法

增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，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。該法簡單可靠，但對于使用空間有一定影響，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。按照增設(shè)的支承結(jié)構(gòu)的變形性能，增設(shè)支點法可分為剛性支點和彈性支點兩種情況。剛性支點法通過支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎(chǔ)或柱子等構(gòu)件，由于支承結(jié)構(gòu)的軸向變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被加固結(jié)構(gòu)的撓曲變形，對被加固結(jié)構(gòu)而言，支承結(jié)構(gòu)可簡化按不動支點考慮，結(jié)構(gòu)受力較為明確，內(nèi)力計算大為簡化；彈性支點法通過支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種加固方法。

結(jié)束語

總之，作為人類歷史發(fā)展客觀需求的混凝土建筑物結(jié)構(gòu)加固工程，它是符合我國的可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略的戰(zhàn)略目標(biāo)，并且就當(dāng)前的情形來看，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還需要我們在實踐中進(jìn)行不斷的摸索和努力，隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新型的建筑材料的不斷呈現(xiàn)，科技創(chuàng)新帶動技術(shù)不斷發(fā)展，這將在不久的將來把我國的建筑物結(jié)構(gòu)的加固工程推向一個發(fā)展新高潮。

[1]呂西林. 建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計.北京：科學(xué)出版社.2011

[2] 劉紅波，陳志華，王小盾等.太陽輻射下弦支穹頂疊合拱結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)[J].天津大學(xué)學(xué)報，2010，43（8）：705-711.

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1007-6344（2015）11-0062-01