鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

閆鋒?管永振

摘 要：建筑工程作為工程建設(shè)施工與國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，其不僅影響著城市建設(shè)結(jié)構(gòu)變化，更能推動社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)作為建筑工程施工的重要環(huán)節(jié)，要求施工企業(yè)必須嚴(yán)格按照工程實際情況，并結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、地形情況等因素，做好施工各項工作，才能達到施工流程的規(guī)范性、合理性，只有這樣才能推動工程建設(shè)的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；框架結(jié)構(gòu)；加固施工

1 建筑結(jié)構(gòu)加固基本原則

1、建筑結(jié)構(gòu)的加固改造設(shè)計應(yīng)由專業(yè)人士承擔(dān)

建筑結(jié)構(gòu)是否需要加固，應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，專家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)提出鑒定意見書。鑒定意見書可以做為結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計的依據(jù)之一。由于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復(fù)雜，況且還要考慮業(yè)主的種種要求，因此，承擔(dān)維修加固改造設(shè)計的人員除具有較強的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外，還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗才能夠全面系統(tǒng)地分析問題，提出較為合理的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方案。

2、處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時與永久的關(guān)系

當(dāng)某些構(gòu)件不滿足要求時必須進行加固，但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會被忽視，加固設(shè)計人員應(yīng)從整個結(jié)構(gòu)體系安全的角度來考慮。當(dāng)個別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時，可進行局部加固；結(jié)構(gòu)整體不滿足要求時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行整體加固。臨時加固的要求可以適當(dāng)降低一些。

一般而言，結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固或部分構(gòu)件加固后，并不意味著該結(jié)構(gòu)整體承載能力就一定提高或是安全的，其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理、構(gòu)件之間的連接是否可靠、原有的構(gòu)造措施是否得當(dāng)與有效等，這些就是結(jié)構(gòu)整體性或結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵，因此，結(jié)構(gòu)工程師在承擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)的整體性進行檢查與評估，以研究是否需作相應(yīng)的加強，而不能僅僅關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部或部分構(gòu)件。

3、加固改造的實施必須有科學(xué)的先后順序

通常應(yīng)先治理后加固，由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，在加固時，應(yīng)采取有效的治理對策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時機，使之不致對加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。結(jié)構(gòu)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸獭Ｒ话愣?，?yīng)先加固后拆除；先加固后開洞；先基礎(chǔ)后柱、梁和板；先重要構(gòu)件，后次要構(gòu)件，最后做好保護與防護。

2 建筑工程鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固方式

1、增大截面法

該方法在砼結(jié)構(gòu)加固中最為常用，具體做法就是：在建筑物的構(gòu)件外部外包砼，并增加該構(gòu)件的截面面積與配筋數(shù)量，以提升構(gòu)件的承載力的結(jié)構(gòu)加固方法。在建筑工程中應(yīng)用這一砼結(jié)構(gòu)加固方法具有施工工藝簡便和適用范圍廣的特點，因而被廣泛用于建筑砼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、板、墻等的加固。但應(yīng)用這一方法具有較大的濕作業(yè)量，需要較長的施工和養(yǎng)護時間。此外，還對結(jié)構(gòu)外觀和構(gòu)筑物空間也有一定的影響。

2、增加支承點

應(yīng)用這一方法主要是用于減少結(jié)構(gòu)的計算跨度，以改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，從而提升其承載力的結(jié)構(gòu)加固法。主要適用于那些構(gòu)筑物的凈空沒有限制的跨度較大的梁板、網(wǎng)架等的加固，應(yīng)用該方法具有簡單可靠的優(yōu)點，而缺點就是使用的空間會受到一定的限制。根據(jù)所增設(shè)支承結(jié)構(gòu)變形的性能，可分為彈性和剛性兩種支點。

3、鋼板粘貼法

應(yīng)用這一方法主要是在砼構(gòu)件表面應(yīng)用特殊的建筑結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠與鋼板粘結(jié)，從而一道受力，進而提升結(jié)構(gòu)承載性能的加固方法。也就是通過體外配筋提升原有構(gòu)件的配筋量，從而全面提升構(gòu)件在抗拉、抗剪、抗壓、抗折以及剛強度等方面的性能。該方法主要適用于那溫度和濕度正常且承受靜力荷載的構(gòu)件的加固，具有速度快且對結(jié)構(gòu)沒有影響的優(yōu)點，而缺點就是鋼板的自重大、鋼獨大，在施工過程中具有一定的難度。

4、砼置換法

該方法主要適用于砼強度等級較低的砼結(jié)構(gòu)，尤其適用于砼強度等級在C10之下的砼結(jié)構(gòu)的加固，具有其它方法難以替代的職能，全面解決承重構(gòu)件所處受壓部位砼強度低的問題。其具有的優(yōu)點同增大截面法相似，且加固之后不會改變構(gòu)筑物的空間，也同樣存在較大的濕作業(yè)量。

5、外包鋼法

所謂外包鋼法，主要是在原有的砼構(gòu)件的四周包裹角鋼，并在角鋼與角鋼之間用扁鋼相連接，再進行結(jié)構(gòu)膠的灌注，從而與原有的結(jié)構(gòu)相粘結(jié)和鍵合，讓后來所加的型鋼同原有的結(jié)構(gòu)一起工作的結(jié)構(gòu)加固方法。該加固方法可分為干式和濕式的兩種方式。其中干式的外包鋼法主要是將型鋼直接外包在原有的構(gòu)件，同原有的構(gòu)件并不會粘結(jié)，亦或是即使填塞了水泥砂漿，也難以確保結(jié)合面的剪力得到有效的傳遞，難以實現(xiàn)整體的工作，因而只能單獨受力；而濕式的外包鋼法主要是應(yīng)用具有良好粘結(jié)性能和高強度的建筑結(jié)構(gòu)膠，將砼構(gòu)件與鋼板粘結(jié)在一起，以便形成牢固而又復(fù)合的整體型構(gòu)件，從而確保應(yīng)力傳遞的有效性，讓構(gòu)件能夠聯(lián)合工作，最終達到改善或提升結(jié)構(gòu)的強度與承載能力的目的。具有受力可靠、作業(yè)量小、施工方便，缺點就是成本較高，需要耗費大量的型鋼。主要適用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面不能顯著增大而且需要大幅度提升其承載能力的砼結(jié)構(gòu)。

3 建筑工程鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用

1、梁柱加固

加固時柱從底層開始從下至上全高加固，主筋下部植入基礎(chǔ)承臺內(nèi)，保證新增豎向結(jié)構(gòu)承受的豎向荷載能夠順利傳給基礎(chǔ)，并保證剛度的連續(xù)性，柱子縱筋采用焊接。梁柱節(jié)點處，柱加固縱向鋼筋應(yīng)貫穿樓板不截斷，如有梁阻隔時可從框架梁兩側(cè)繞過，然后采用一定的坡度收至設(shè)計位置，在框架梁上下各增加附加鋼筋滿足豎向鋼筋間距要求；不被原柱阻礙的梁加固縱筋采用通長筋，有柱阻礙則采用植筋技術(shù)植入到原柱混凝土中。

增大截面法加固后結(jié)構(gòu)新、舊兩部分整體工作的關(guān)鍵，主要在于界面能否有效的傳遞和承擔(dān)界面的應(yīng)力（主要是剪力和拉力）。而界面粘結(jié)強度低、離散性大，界面所具有的粘結(jié)抗剪和抗拉力有時遠不能滿足受剪和受拉承載力的要求，因此需在梁柱表面設(shè)置一定數(shù)量的銷釘，保證界面粘結(jié)效果。

2、樓面板加固

通常需要改造加固的工程，預(yù)應(yīng)力空心板的混凝土強度降低，預(yù)應(yīng)力筋松弛，撓度變形較大。對于Ⅲ、Ⅳ級損傷的預(yù)應(yīng)力空心板，不宜作加固后繼續(xù)承載，故采用自密實混凝土樓板置換處理；對于Ⅱ級損傷空心板，主要考慮底部做疊合板處理和置換兩種方案，由于底部疊合板的扎筋支模難度大，且澆注的時候需在空心板上鉆澆筑孔，對原板造成二次損傷，加固質(zhì)量也較難保證，因此決定也采用置換處理。樓面板處理時新增鋼筋不能與相鄰樓板鋼筋形成通長筋的，其端部必須按規(guī)范要求植入四周原梁混凝土中，負彎筋端部也需植入原梁中。在以上加固中，Ⅰ級損傷的梁、板、柱構(gòu)件均不做結(jié)構(gòu)處理。

3、墻體加固

在加固砌體結(jié)構(gòu)中，鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法具有較突出的優(yōu)勢，同時結(jié)合鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿課題研究成果，用抗裂復(fù)合砂漿替代水泥砂漿。由于復(fù)合砂漿擁有較高的拉強重量比和較高的韌性、延展性及耐久性，比普通水泥砂漿有較大的抗裂能力，因此可以減小涂抹厚度和對加固鋼筋的更好保護。

4 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)構(gòu)加固作為建筑行業(yè)中的一個細分行業(yè)，不但具有建筑行業(yè)的上述特點，還具有投入小，產(chǎn)出大，低碳環(huán)保，節(jié)能減排、新技術(shù)、新材料的廣泛應(yīng)用等一般建筑行業(yè)不具有的特點。建筑結(jié)構(gòu)加固符合國家“十三五”規(guī)劃，具有多重重要意義的新興服務(wù)行業(yè)，是我國建設(shè)節(jié)能減排、低碳環(huán)保經(jīng)濟發(fā)展路徑、建節(jié)集約型社會、實施可續(xù)發(fā)展的重要途徑，對我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的影響和意義。

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