建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)研究

摘 要：混凝土結(jié)構(gòu)加固是建筑工程中常見(jiàn)的施工環(huán)節(jié)，對(duì)于改善建筑使用性能，提高建筑安全穩(wěn)定水平具有良好的促進(jìn)效果。文章圍繞建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行討論，闡述了混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本原則，介紹了加固設(shè)計(jì)的基本方法和配套技術(shù)，最后對(duì)常見(jiàn)的混凝土加固設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；混凝土結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

混凝土構(gòu)件是房屋建筑的重要組成部分，混凝土工程的機(jī)械性能、耐久性等指標(biāo)和房屋建筑的安全穩(wěn)定性及使用壽命密切相關(guān)。為最大限度提高房屋建筑安全水平，避免事故的發(fā)生，在建筑工程施工中采用混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的方法強(qiáng)化房屋結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的機(jī)械性能指標(biāo)，提高安全穩(wěn)定性延長(zhǎng)使用壽命。

1 建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)基本原則

建筑施工技術(shù)是多種科學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用?，F(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，建筑施工技術(shù)水平隨之不斷提升，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)亦是如此。大量先進(jìn)的技術(shù)、材料、施工方法使得混凝土加固的效果越來(lái)越好，經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越高。在編制混凝土加固方案的時(shí)候，要綜合考慮技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，要保障施工技術(shù)的科學(xué)性和先進(jìn)性。用于加固的混凝土應(yīng)選用較加固對(duì)象更高一級(jí)強(qiáng)度的混凝土，做好加固結(jié)構(gòu)和加固對(duì)象間的連結(jié)，確保加固件和加固對(duì)象協(xié)調(diào)運(yùn)作，保證建筑結(jié)構(gòu)整體的一致性。對(duì)于受高低溫、化學(xué)反應(yīng)、機(jī)械震動(dòng)等因素的影響而發(fā)生的建筑結(jié)構(gòu)破損，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)破損原因選擇針對(duì)性的處理方法，通過(guò)減輕、消除導(dǎo)致破損的原因來(lái)提高建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)加固效果。作為一項(xiàng)工程活動(dòng)，經(jīng)濟(jì)效益是評(píng)價(jià)混凝土加固設(shè)計(jì)水平高低的重要指標(biāo)，在實(shí)際工作中，混凝土加固施工應(yīng)以不影響原建筑正常使用為佳，減少加固施工對(duì)原建筑的負(fù)面影響，盡可能利用原本建筑的已有條件，以降加固施工成本。此外，混凝土結(jié)構(gòu)加固方案應(yīng)在保證加固效果的基礎(chǔ)上更多地推廣使用新技術(shù)、新材料、新工藝。

2 建筑工程中混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法及配套應(yīng)用技術(shù)

根據(jù)加固施工機(jī)理不同，混凝土結(jié)構(gòu)加固施工可以分為直接加固法和間接加固兩類，在實(shí)際工作中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇合適的技術(shù)和方法進(jìn)行加固施工，具體情況如下。

2.1 直接加固法

（1）置換混凝土加固法。該方法具有加固處理后對(duì)建筑物凈空沒(méi)有影響的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，主要用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度不足或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固處理。（2）粘鋼加固法。該方法主要用于建筑物中構(gòu)建承載力不能滿足實(shí)際載荷的位置，比如正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面等處的加固處理。其原理是通過(guò)在加固位置表面黏貼鋼板的方法來(lái)提高構(gòu)件承載能力，具有施工簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。（3）粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法。該方法和粘鋼加固法類似，使用的補(bǔ)強(qiáng)材料是高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。該材料主要由膠黏樹(shù)脂和纖維材料組成，具有重量輕、強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于金屬板，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗腐蝕，防潮，經(jīng)久耐用，價(jià)格低廉。較大的缺點(diǎn)是比較容易燃燒，需要經(jīng)過(guò)專門的耐火處理才能使用，外適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。（4）有黏結(jié)外包型鋼加固法。該方法是在加固位置外邊緣包覆型鋼或鋼板，再使用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行灌漿處理，個(gè)人將型鋼和加固對(duì)象緊密連接成一體，這樣處理過(guò)的構(gòu)件，受拉和受壓截面面積大幅增加，對(duì)于正面載荷的承受力同步提高，截面剛度也顯著增加。（5）繞絲法。該技術(shù)主要用于對(duì)混凝土構(gòu)件斜截面承載力較低部分的加固處理，也可以在需對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的情況下使用。（6）錨栓錨固法。該技術(shù)對(duì)于加固對(duì)象的混凝土強(qiáng)度要求較高，一般用于強(qiáng)度等級(jí)為C20至C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造和加固處理。不能用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或風(fēng)化嚴(yán)重、強(qiáng)度下降的混凝土構(gòu)件。

2.2 間接加固法

（1）預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固法。使用預(yù)應(yīng)力水平拉桿對(duì)混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行加固。在預(yù)應(yīng)力和新增加的外部荷載的同步作用下，在拉桿內(nèi)部沿軸向方向形成拉力，該力經(jīng)由桿端錨固傳遞到構(gòu)件上，在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用。受偏心受壓的影響，構(gòu)件所受外部載荷彎矩部分抵消，構(gòu)件所受凈外部載荷下降，提高了安全穩(wěn)定性。（2）增加支承加固法。構(gòu)件所受外部載荷彎矩的大小和載荷力臂長(zhǎng)度有關(guān)，通過(guò)增加支點(diǎn)，減少力臂長(zhǎng)度，從而有效降低構(gòu)件所受載荷彎矩。增加支撐點(diǎn)加固法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，缺點(diǎn)是對(duì)原建筑結(jié)構(gòu)影響較大，消弱了建筑使用工，并可能減小使用空間。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套技術(shù)應(yīng)用

（1）植筋技術(shù)。該技術(shù)用于對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行連接和錨固，方法簡(jiǎn)便易用，高效可靠，即可使用普通鋼筋也可使用螺旋式錨筋，是當(dāng)前房屋建筑混凝土加固改造工作中的主要方法。（2）托換技術(shù)。該技術(shù)常見(jiàn)的具體實(shí)施形式有托梁拆柱、托梁接柱和托梁換柱等幾種。技術(shù)綜合性較高，也是當(dāng)前常用的建筑混凝土加固工程的技術(shù)之一。（3）裂縫修補(bǔ)技術(shù)。顧名思義，該方法是針對(duì)混凝土構(gòu)件開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行處理的修補(bǔ)技術(shù)。在具體處理時(shí)，針對(duì)混凝土開(kāi)裂的形成原因，表現(xiàn)形式和嚴(yán)重程度采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行修補(bǔ)，從而維持建筑的正常使用，保證其使用壽命。裂縫修補(bǔ)技術(shù)適用性廣泛，對(duì)于當(dāng)前建筑物混凝土開(kāi)裂問(wèn)題具有很好的修補(bǔ)效果。除上述方法外，建筑混凝土加固技術(shù)還有碳化混凝土修復(fù)技術(shù)，混凝土表面處理技術(shù)，混凝土表層密封技術(shù)等。

3 建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的常見(jiàn)應(yīng)用

3.1 混凝土柱的加固設(shè)計(jì)應(yīng)用

在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)之初，要詳細(xì)檢查需要加固的柱子、施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，找出混凝土發(fā)生破損的直接原因。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)破損原因選擇適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，編制施工方案。具體有以下幾種加固方法：一是預(yù)應(yīng)力撐桿加固法。該方法對(duì)于框架柱加固施工十分有效，特別是對(duì)于軸心受壓或偏心受壓柱的承載力的提高，效果顯著。根據(jù)預(yù)應(yīng)力撐桿的種類，該方法有單側(cè)和雙側(cè)兩種實(shí)施形式。兩種形式各有特點(diǎn)，適用范圍也不一樣。前者適用于受壓筋配筋量不足或混凝土強(qiáng)度偏低的偏心受壓柱加固；后者則適用于需變號(hào)的偏心受壓及軸心受壓柱加固。二是置換加固法。該方法通過(guò)置換原柱子混凝土部分來(lái)達(dá)到提高柱子承載了法目的，常用于因?yàn)榛馂?zāi)或其他原因致使混凝土強(qiáng)度降低無(wú)法承擔(dān)載荷的場(chǎng)合。在使用置換法時(shí)，很少使用原有鋼筋。三是增大截面法。該法是混凝土柱加固施工中最常用的方法，也是所有混凝土加固方法中，可靠性最高的方法。該方法通過(guò)增加原混凝土截面面積和鋼筋使用量，使混凝土柱剛性和承受載荷的能力大幅提高，因此又稱為外包混凝土加固法。

3.2 混凝土梁、板的加固設(shè)計(jì)應(yīng)用

一是增大截面加固法。該法和混凝土加固技術(shù)中的同名方法原理相同，也是通過(guò)增加原混凝土構(gòu)件受力截面積來(lái)提高載荷能力。在對(duì)混凝土梁、板進(jìn)行增大面積作業(yè)時(shí)，不僅要在原受力構(gòu)件的單側(cè)或雙側(cè)澆注混凝土，還要同步增加鋼筋以實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)目的。二是增補(bǔ)受拉鋼筋法。該法主要用于不需要大幅度提高載荷承受能力的場(chǎng)合，單純通過(guò)增加受拉主筋來(lái)達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)涵蓋內(nèi)容豐富，對(duì)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平要求較高，需要設(shè)計(jì)人員在全面把握工程具體需求和實(shí)際情況的前提下，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)加固對(duì)象的原有結(jié)構(gòu)和新增體系進(jìn)行細(xì)致分析，科學(xué)規(guī)劃施工方案，綜合考慮方案技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最大限度地達(dá)到使用要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固效果。

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