建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固設(shè)計(jì)策略探析

王燕

摘? ? 要：建筑結(jié)構(gòu)加固是對固有的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改造，因此，結(jié)構(gòu)加固受到原結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的制約;一般結(jié)構(gòu)在加固前已承受一定時(shí)間的荷載作用，加固設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮結(jié)構(gòu)歷史應(yīng)力對結(jié)構(gòu)受力性能的影響，施工期間需要采取有效的卸荷措施保證施工期間的穩(wěn)定性?；诖?，本文主要分析了建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固設(shè)計(jì)策略。

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

1? 引言

混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法很多，在實(shí)際工程中選擇結(jié)構(gòu)加固方法，確定加固施工方案時(shí)應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、可靠性鑒定、加固的效果、便于施工以及經(jīng)濟(jì)因素。同時(shí)，施工質(zhì)量也關(guān)系到加固結(jié)構(gòu)的安全性能，所以也要加強(qiáng)施工工藝、工程質(zhì)量，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量管理，按現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，保證加固工程的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上應(yīng)不斷加強(qiáng)加固技術(shù)的研究，改進(jìn)施工工藝，研發(fā)新技術(shù)、新材料，促進(jìn)建筑行業(yè)加固技術(shù)的不斷發(fā)展。

2? 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法概述

2.1? 混凝土結(jié)構(gòu)加固基本原則

（1）減少破壞原則。減少破壞原則即在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，應(yīng)采取積極的措施，避免由于加固施工對原有建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的破壞。在保證加固效果的前提下，盡量提高原有混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。

（2）盡量分擔(dān)荷載原則。盡量分擔(dān)荷載原則即在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，應(yīng)充分考慮原有結(jié)構(gòu)的受力特性，利用原有建筑中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，最大限度地保留原有建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能。這樣不僅會減少加固工作量，降低成本，同時(shí)也保證了加固效果。

（3）全面校核原則。全面校核原則即在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，需先對原混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性進(jìn)行全面的計(jì)算分析，并對加固后的建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行校核，保證加固后的建筑結(jié)構(gòu)的安全性，使其滿足實(shí)際使用要求。

2.2? 混凝土結(jié)構(gòu)加固基本要求

混凝土結(jié)構(gòu)加固基本要求包括：（1）充分掌握結(jié)構(gòu)的受力特性。進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固之前，應(yīng)對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢測，通過計(jì)算充分掌握原結(jié)構(gòu)的受力特性，再根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合實(shí)際需要，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，可最大限度地避免加固過程中出現(xiàn)失誤。（2）混凝土結(jié)構(gòu)加固材料的要求。由于混凝土結(jié)構(gòu)加固處理對加固材料要求較高，應(yīng)在充分研究加固材料特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)采用的加固方式對擬用混凝土結(jié)構(gòu)加固材料進(jìn)行優(yōu)選。（3）混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固時(shí)，不但要時(shí)刻關(guān)注相關(guān)構(gòu)件承載力和安全性，還要充分考慮混凝土結(jié)構(gòu)加固處理部分與原有結(jié)構(gòu)結(jié)合的合理性及整體的協(xié)調(diào)性。

3? 常用的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

3.1? 增大截面加固法

該方法適用于加固鋼筋混凝土受彎、受壓構(gòu)件。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件中情況不同，相應(yīng)的處理方法也不同，當(dāng)原截面結(jié)構(gòu)配筋不足時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加截面抗拉受力鋼筋;當(dāng)截面承載力不足時(shí)，應(yīng)增加截面高度;當(dāng)混凝土強(qiáng)度不足或者結(jié)構(gòu)配筋較多時(shí)，應(yīng)增加受壓區(qū)截面面積;當(dāng)構(gòu)件需要全截面進(jìn)行加固時(shí)，則考慮構(gòu)件截面加寬和加高;當(dāng)構(gòu)件受剪承載力較小或者截面超限，則對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行斜截面承載力的加固。鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的加固，通過增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土層厚度實(shí)現(xiàn)。新增混凝土層的最小厚度，板不應(yīng)小于40mm;梁、柱，采用人工澆筑時(shí)，不應(yīng)小于60mm，采用噴射混凝土施工時(shí)，不應(yīng)小于50mm[2]。

3.2? 外包型鋼加固法

外包型鋼法是在鋼筋混凝土構(gòu)件四周外包型鋼或者鋼板達(dá)到共同受力，從而提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和剛度。該方法傳力可靠，施工方便，工期較短，對建筑凈空高度影響較小，但用鋼量較大，外露的鋼構(gòu)件還應(yīng)進(jìn)行防火、防腐處理，后期維護(hù)較復(fù)雜。根據(jù)外包型鋼與原構(gòu)件是否粘結(jié)，可分為干式、濕式外包型鋼加固方案，其中，干式外包鋼加固方式主要是應(yīng)用在鋼筋混凝土柱外包鋼的加固處理，在型鋼與混凝土柱之間并不存在任何的連接，或者雖然填塞了水泥砂漿但是并不能保障界面能可靠的傳導(dǎo)力。濕式外包型鋼的加固方式則是借助結(jié)構(gòu)膠粘接方式進(jìn)行連接，確保型鋼與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間存在有力的連接，從而大幅度提高承載效果。

3.3? 粘貼碳纖維材料加固法

混凝土結(jié)構(gòu)采取粘貼碳纖維材料加固方式也能夠有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。相對于其他的材料而言，碳纖維材料本身具備更高的抗拉強(qiáng)度，并且有研究顯示，碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度屬于普通鋼材的8倍，甚至部分優(yōu)質(zhì)材料可以達(dá)到10倍。碳纖維材料本身還具備優(yōu)質(zhì)的抗疲勞特性，在目前混凝土結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用的工程環(huán)境之下，借助碳纖維材料進(jìn)行加固處理不僅可以預(yù)防疲勞問題的發(fā)生，還可以保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)碳纖維材料非常適合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕的環(huán)境中使用。但碳纖維材料抗老化性能較差，不耐火，長期使用溫度不宜超過60℃，相對濕度不超過70%，對高溫、高濕、存在有害介質(zhì)環(huán)境及直接暴露于陽光下的室外條件應(yīng)采用特種膠黏劑，且要有專門的保護(hù)措施。

3.4? 間接性加固措施

間接加固法是對混凝土結(jié)構(gòu)總體布局進(jìn)行加固，可分為體外預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法等。體外預(yù)應(yīng)力加固法，通過鋼拉桿、型鋼撐桿等對原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，優(yōu)化原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及應(yīng)力水平，可使體外預(yù)應(yīng)力部分與原結(jié)構(gòu)共同受力，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的整體承載力。該方法在大跨度結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用較多，可顯著提高承載力，但施工方法較復(fù)雜。增設(shè)支點(diǎn)加固法，通過增加支撐點(diǎn)的數(shù)量，降低結(jié)構(gòu)的跨度，提高結(jié)構(gòu)整體承載力。該方法適用于梁、板、桁架等結(jié)構(gòu)的加固。但由于增設(shè)了支點(diǎn)，也影響了原建筑內(nèi)部的使用空間。

4? 加固技術(shù)分析

4.1? 框架結(jié)構(gòu)梁的加固

常見的混凝土結(jié)構(gòu)工程框架梁在進(jìn)行實(shí)際加固施工時(shí)，常采用粘鋼錨固或粘貼碳纖維的方式進(jìn)行加固，粘鋼錨固的加固是一種比較經(jīng)濟(jì)的加固方式，可應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)較為簡單和建設(shè)空間較小的項(xiàng)目中，并且采取這種方式來進(jìn)行加固也具有良好的加固性。然而碳纖維加固的方式使用的過程中資金耗費(fèi)情況比較嚴(yán)重，同時(shí)工程的整體成本及材料費(fèi)用都相對較高，但是這種加固方式自身也存在良好的優(yōu)點(diǎn)，碳纖維加固的方式應(yīng)用中，整體的材料荷載相對較小，但是其強(qiáng)度和其他類型的材料相比則高出幾十倍，并且因?yàn)樽陨聿⒉痪哂腥魏蔚淖灾?，在?shí)際工作中人員自身勞動(dòng)力較少，所需施工作業(yè)人數(shù)并不多，可以有效地節(jié)省更多人工成本的投入。

4.2? 框架結(jié)構(gòu)主體加固分析

對于混凝土結(jié)構(gòu)工程而言，在進(jìn)行實(shí)際施工中，一個(gè)重點(diǎn)的混凝土架構(gòu)構(gòu)件便是框架結(jié)構(gòu)柱，在對混凝土的主體進(jìn)行實(shí)際加固時(shí)，一般情況下采用外包鋼的方式，采取這種方式進(jìn)行加固，并不會對混凝土的整體破壞程度加大，并且可以提高混凝土的整體強(qiáng)度。采取這種方式進(jìn)行實(shí)際加固時(shí)，分為干濕2種方式，干法作業(yè)可在柱四周進(jìn)行相應(yīng)的包圍，同時(shí)型鋼下的混凝土間并不存在較大聯(lián)系，然而剪力作用下的混凝土進(jìn)行加固并不適合采取這種方式。濕法加固是通過應(yīng)用乳膠水泥漿及環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方式，將其型鋼和主體作出相應(yīng)的粘結(jié)，并且還需要在混凝土和角鋼間留下一定的空間，以保證留有一定的空間為之后的混凝土澆筑提供條件，使二者可更好地結(jié)合到一起，形成一個(gè)整體。

5? 結(jié)束語

目前，混凝土結(jié)構(gòu)仍然是應(yīng)用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式。 但許多現(xiàn)有建筑的結(jié)構(gòu)與功能已不能滿足人們的需求，面臨著修復(fù)、改造與加固。一部分建筑或是因?yàn)榻ㄖ|(zhì)量不佳，或 是需要進(jìn)行加層改造，或是改變了原有建筑的用途，均需進(jìn)行 加固補(bǔ)強(qiáng)處理。此外，由于現(xiàn)有抗震規(guī)范的更新，使部分混凝 土結(jié)構(gòu)也需進(jìn)行抗震加固。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張家榮.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J].四川水泥，2018（12）：156.