芻議建筑結(jié)構(gòu)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

夏華祥

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550081）

0 引言

建筑質(zhì)量關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此應(yīng)引起高度重視。由于在外界環(huán)境和長(zhǎng)期受力影響下，建筑結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破會(huì)，穩(wěn)定性下降，因此需要采取合理的技術(shù)措施對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

1 鋼筋混凝土加固研究在建筑工程中的重要性

建筑結(jié)構(gòu)施工涉及原材料、施工人員、安全風(fēng)險(xiǎn)等因素，每種因素都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此實(shí)際工程中應(yīng)充分考慮以上因素，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)變化，否則整體質(zhì)量將難以得到保證，企業(yè)口碑也會(huì)大打折扣。根據(jù)問題的嚴(yán)重性，第一時(shí)間采取科學(xué)有效措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，對(duì)于提高工程水平具有重要的意義。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，鋼筋混凝土具有較強(qiáng)的抗震能力，對(duì)于整個(gè)建筑的穩(wěn)固起積極作用，并在此方面?zhèn)涫芮嗖A[1]。雖然我國(guó)在結(jié)構(gòu)加固方面做出積極的理論研究，并正在努力將其應(yīng)用于實(shí)踐中，但是，就目前而言，某些具體問題仍未得到有效的理論支持，因此，需要對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固進(jìn)行研究。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固原理分析

在實(shí)際應(yīng)用中，為了避免鋼筋長(zhǎng)期裸露在外而產(chǎn)生銹蝕，需要借助混凝土對(duì)其進(jìn)行包裹，以此起到一定的保護(hù)作用，而且此做法也是重要的防火措施。然而，任何事物都不可能保持一成不變，長(zhǎng)時(shí)間的自然侵襲使原本的保護(hù)措施失去最佳效能，建筑結(jié)構(gòu)因此也會(huì)受到不同程度的影響。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要采取必要的加固方法，通常情況下，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的措施。比如使受到損壞的部分恢復(fù)原本的功用，或者在受損部位添加其他結(jié)構(gòu)加以固定，使其得到有效恢復(fù)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言，對(duì)其加固主要是通過加強(qiáng)構(gòu)件的穩(wěn)定性使其更加堅(jiān)固耐用，并在此基礎(chǔ)上盡量降低產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)的可能性，基于此原理采用科學(xué)的方法進(jìn)行加固。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)原則

3.1 設(shè)計(jì)總體原則

在建筑施工以前，設(shè)計(jì)師就應(yīng)該將建筑的質(zhì)量安全作為設(shè)計(jì)的首要原則，對(duì)建筑物特點(diǎn)展開具體嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯⒏鶕?jù)分析結(jié)果采取必要的措施進(jìn)行加固，保證建筑物的穩(wěn)定性。與此同時(shí)充分考慮后期加固，選擇合適的技術(shù)加以維護(hù)，為建筑安全提供更為可靠的保證。為了能夠采取比較合適有效的措施，應(yīng)該進(jìn)行全面排查，從中找到問題的根源，專業(yè)人員需要對(duì)建筑進(jìn)行實(shí)地考察，做好結(jié)構(gòu)和受力狀況分析，盡量減少對(duì)于原有結(jié)構(gòu)的破壞。

3.2 材料選擇和強(qiáng)度計(jì)算

材料質(zhì)量的好壞關(guān)系到加固效果是否理想，故需在材料選擇上多加考慮。在選購(gòu)方面，要進(jìn)行必要的市場(chǎng)調(diào)研，通過對(duì)比，選擇具有最佳性價(jià)比的材料。為了保證材料符合要求，聘請(qǐng)專業(yè)人員對(duì)材料進(jìn)行精細(xì)檢測(cè)，只有這樣才能促進(jìn)施工的順利進(jìn)行，并且達(dá)到最佳的工程質(zhì)量。另外，新材料應(yīng)與原來構(gòu)件材料相同，以免出現(xiàn)相互間配合度不高的情況[2]。

在正式施工前應(yīng)確認(rèn)強(qiáng)度等級(jí)，查找原來施工的材料，如果未能找到，則需重新測(cè)量，在做好前期測(cè)算和準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上選擇合適的材料和施工技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)良好的加固效果。

3.3 承載力計(jì)算

對(duì)建筑物的有關(guān)情況進(jìn)行了解，這對(duì)于施工的順利進(jìn)行具有極為重要的影響。在加固之前應(yīng)該認(rèn)真查看建筑物資料，其中的信息能為施工帶來指導(dǎo)。在眾多因素中，承載力作為主要方面應(yīng)該受到高度重視，務(wù)必做好計(jì)算，據(jù)此選擇更加合適的技術(shù)，而且能夠有效消除其他影響。此外，材料的正確選擇也需要依靠有關(guān)數(shù)據(jù)的支持。除了以上因素外，其他方面，如抗震防震能力、抗壓能力等都需要將其充分考慮在內(nèi)，在整個(gè)方案中綜合多個(gè)因素，盡量保證其全面性，以提高整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用的加固方法

4.1 增加截面

在壓力較為集中的梁柱結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生彎曲變形，此時(shí)可以通過增加其中鋼筋混凝土的橫截面積來提高其抗壓能力，達(dá)到加固的效果。橫截面大小和位置的確定應(yīng)該以原始結(jié)構(gòu)的抗性要求作為依據(jù)，其中應(yīng)該考慮受力特征和結(jié)構(gòu)中的薄弱部分。需要注意的是，增加截面時(shí)需要采用與原來相同的材料，只有這樣，才能起到應(yīng)有的作用。設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)考慮加固后的持久性，并且在額外增加的構(gòu)件中適當(dāng)加入一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)鋼筋，保證加固構(gòu)件的實(shí)用性。采用增大截面方法需要解決的關(guān)鍵問題是如何使新舊部件良好配合，避免出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象。當(dāng)加固完成后，新舊部分的銜接表面會(huì)因?yàn)閼?yīng)力作用而難以良好地連接在一起，應(yīng)力是由處于彈性階段的混凝土兩側(cè)粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生的。實(shí)際工程中需要對(duì)混凝土進(jìn)行一系列操作，并且務(wù)必確保經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，以便承載強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。增大橫截面加固法方式簡(jiǎn)單，而且技術(shù)已經(jīng)成熟，需要投入的資金相對(duì)較少，受到廣泛應(yīng)用。然而由于會(huì)給建筑物外觀和空間造成影響，所以存在一定的局限性。

4.2 粘貼鋼板

采用粘貼鋼板的方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固是新型方式，需選用特殊的粘結(jié)劑將特殊材質(zhì)的鋼板粘到混凝土表面上，由于鋼板延展性比較好，在強(qiáng)大的拉力下不會(huì)發(fā)生斷裂，因此能夠和混凝土共同作用增加原有構(gòu)件的強(qiáng)度。與增加截面加固法比較起來，此方法無(wú)需增加額外構(gòu)件便能有效提升承載力，而且操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，在梁柱等容易發(fā)生彎曲變形部位具有較好的適用性。

4.3 黏結(jié)增強(qiáng)復(fù)合材料

在鋼筋混凝土表面黏結(jié)增強(qiáng)性能的復(fù)合型材料，在二者的共同配合下，摩擦力和抗性會(huì)有所增加，對(duì)加固構(gòu)件具有明顯的作用。與其他加固方式相比，黏結(jié)增強(qiáng)復(fù)合材料方法既有優(yōu)勢(shì)也有不足，由于纖維復(fù)合材料與原始構(gòu)件材料在性能上有很大差別，因此難以保證二者能夠良好地配合。該方法的技術(shù)要點(diǎn)是對(duì)二者界面的把控，而且纖維材料的高強(qiáng)度和低彈性模量使其容易斷裂，如果不能加強(qiáng)配合將會(huì)對(duì)加固產(chǎn)生不良影響。

4.4 改變受力體

該種方法主要是通過采用一定的措施加入新的支點(diǎn)，使整體結(jié)構(gòu)受力得到均衡的分配，以此減小單獨(dú)受力點(diǎn)的強(qiáng)度。通常情況下，在梁體之間增加新的受力點(diǎn)，使整個(gè)大跨度梁結(jié)構(gòu)被分成多個(gè)小部分，每一部分的受力強(qiáng)度會(huì)有一定程度的削弱，能夠承擔(dān)更大的力。

4.5 增加預(yù)應(yīng)力構(gòu)件

目前，預(yù)應(yīng)力加固法應(yīng)用較多，該方法實(shí)質(zhì)上就是在建筑結(jié)構(gòu)中增加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿，其能夠分擔(dān)一部分壓力，使得原來結(jié)構(gòu)所承受的荷載減小。通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)施加一定的壓力而縮小其承載范圍，同時(shí)能夠改變受力面積的大小，有利于增強(qiáng)該性能。

4.6 植入鋼筋

當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)受到損害時(shí)，可以在相應(yīng)的構(gòu)件處加入一定數(shù)量的鋼筋或螺旋錨桿，在與原有構(gòu)件的共同作用下，整體抗性會(huì)得到顯著的提高。該方法對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的加固非常有效。

4.7 增加支點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)中適當(dāng)增加支點(diǎn)，以此增大支撐面積，增強(qiáng)穩(wěn)定性，如圖1 所示。該方法實(shí)施影響因素較多，其中，占地面積、支點(diǎn)位置、支撐物材料的選擇對(duì)結(jié)果起決定作用[3]。在支點(diǎn)位置的選擇上應(yīng)保證不能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，而且盡量美觀，設(shè)計(jì)師應(yīng)該結(jié)合自身的專業(yè)知識(shí)確定合適的位置，發(fā)揮最佳效果；在材料的選擇上務(wù)必保證質(zhì)量，品質(zhì)較差的材料不僅無(wú)法起到加固作用還會(huì)造成破壞，可能導(dǎo)致原有結(jié)構(gòu)重心發(fā)生偏移，引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。

圖1 增設(shè)支點(diǎn)加固法的應(yīng)用

5 加固設(shè)計(jì)方案的正確選擇

上述加固方法在實(shí)際應(yīng)用中比較常見，每種技術(shù)都有其特別的效果，要加強(qiáng)對(duì)于每種技術(shù)的研究，并結(jié)合實(shí)際需要對(duì)其加以選擇。在選擇過程中應(yīng)全面了解各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，在對(duì)比中發(fā)現(xiàn)各自的應(yīng)用領(lǐng)域，以此做出正確的判斷。

在加固正式進(jìn)行時(shí)，有關(guān)工作者要認(rèn)真研究建筑物的根基，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的承載力、用時(shí)、資金投入、設(shè)備等進(jìn)行全面分析，最終確定出最佳技術(shù)方法。明確技術(shù)方案以后需對(duì)其可行性進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)論證，保證工程進(jìn)度和質(zhì)量。比如構(gòu)件尺寸較小且無(wú)法采用大型機(jī)械設(shè)備開展作業(yè)時(shí)，應(yīng)該選擇黏結(jié)增強(qiáng)復(fù)合材料或植入鋼筋技術(shù)；如果在工期和空間方面能夠得到滿足，可以根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力選擇增加截面技術(shù)、粘結(jié)鋼板或增加預(yù)應(yīng)力構(gòu)件等技術(shù)。

6 結(jié)論

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，故需采取必要的鋼筋混凝土加固措施以提升建筑物的安全性。正式施工之前，專業(yè)人員需要認(rèn)真考察、分析建筑結(jié)構(gòu)的諸多參數(shù)，在全面了解之后設(shè)計(jì)出科學(xué)的方案，并選擇合適的技術(shù)手段進(jìn)行加固。希望在不斷探索與實(shí)踐中進(jìn)一步提高技術(shù)水平，確保建筑質(zhì)量得到提高。