建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固設計策略探析

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間的荷載作用，加固設計應當充分考慮結(jié)構(gòu)歷史應力對結(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。基于此，本文主要分析了建筑混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固設計策略。

關鍵詞：建筑工程;混凝土結(jié)構(gòu);加固設計

1? 引言

混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法很多，在實際工程中選擇結(jié)構(gòu)加固方法，確定加固施工方案時應綜合考慮結(jié)構(gòu)特點、可靠性鑒定、加固的效果、便于施工以及經(jīng)濟因素。同時，施工質(zhì)量也關系到加固結(jié)構(gòu)的安全性能，所以也要加強施工工藝、工程質(zhì)量，嚴格控制施工質(zhì)量管理，按現(xiàn)行相關規(guī)范進行施工，保證加固工程的質(zhì)量。在此基礎上應不斷加強加固技術的研究，改進施工工藝，研發(fā)新技術、新材料，促進建筑行業(yè)加固技術的不斷發(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）盡量分擔荷載原則。盡量分擔荷載原則即在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，應充分考慮原有結(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)固性進行全面的計算分析，并對加固后的建筑結(jié)構(gòu)整體進行校核，保證加固后的建筑結(jié)構(gòu)的安全性，使其滿足實際使用要求。

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。進行混凝土結(jié)構(gòu)加固之前，應對原結(jié)構(gòu)進行全面的檢測，通過計算充分掌握原結(jié)構(gòu)的受力特性，再根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合實際需要，進行混凝土結(jié)構(gòu)加固設計，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，應在充分研究加固材料特性的基礎上，根據(jù)采用的加固方式對擬用混凝土結(jié)構(gòu)加固材料進行優(yōu)選。（3）混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。進行混凝土結(jié)構(gòu)加固時，不但要時刻關注相關構(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，相應的處理方法也不同，當原截面結(jié)構(gòu)配筋不足時，應適當增加截面抗拉受力鋼筋;當截面承載力不足時，應增加截面高度;當混凝土強度不足或者結(jié)構(gòu)配筋較多時，應增加受壓區(qū)截面面積;當構(gòu)件需要全截面進行加固時，則考慮構(gòu)件截面加寬和加高;當構(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現(xiàn)。新增混凝土層的最小厚度，板不應小于40mm;梁、柱，采用人工澆筑時，不應小于60mm，采用噴射混凝土施工時，不應小于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)件還應進行防火、防腐處理，后期維護較復雜。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度，并且有研究顯示，碳纖維材料的抗拉強度屬于普通鋼材的8倍，甚至部分優(yōu)質(zhì)材料可以達到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)大量應用的工程環(huán)境之下，借助碳纖維材料進行加固處理不僅可以預防疲勞問題的發(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采用特種膠黏劑，且要有專門的保護措施。

3.4? 間接性加固措施

間接加固法是對混凝土結(jié)構(gòu)總體布局進行加固，可分為體外預應力加固法、增設支點加固法等。體外預應力加固法，通過鋼拉桿、型鋼撐桿等對原結(jié)構(gòu)施加預應力，優(yōu)化原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及應力水平，可使體外預應力部分與原結(jié)構(gòu)共同受力，進而提高結(jié)構(gòu)的整體承載力。該方法在大跨度結(jié)構(gòu)加固中應用較多，可顯著提高承載力，但施工方法較復雜。增設支點加固法，通過增加支撐點的數(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。但由于增設了支點，也影響了原建筑內(nèi)部的使用空間。

4? 加固技術分析

4.1? 框架結(jié)構(gòu)梁的加固

常見的混凝土結(jié)構(gòu)工程框架梁在進行實際加固施工時，常采用粘鋼錨固或粘貼碳纖維的方式進行加固，粘鋼錨固的加固是一種比較經(jīng)濟的加固方式，可應用到工程結(jié)構(gòu)較為簡單和建設空間較小的項目中，并且采取這種方式來進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情況比較嚴重，同時工程的整體成本及材料費用都相對較高，但是這種加固方式自身也存在良好的優(yōu)點，碳纖維加固的方式應用中，整體的材料荷載相對較小，但是其強度和其他類型的材料相比則高出幾十倍，并且因為自身并不具有任何的自重，在實際工作中人員自身勞動力較少，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，在進行實際施工中，一個重點的混凝土架構(gòu)構(gòu)件便是框架結(jié)構(gòu)柱，在對混凝土的主體進行實際加固時，一般情況下采用外包鋼的方式，采取這種方式進行加固，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度。采取這種方式進行實際加固時，分為干濕2種方式，干法作業(yè)可在柱四周進行相應的包圍，同時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行加固并不適合采取這種方式。濕法加固是通過應用乳膠水泥漿及環(huán)氧樹脂化學灌漿等方式，將其型鋼和主體作出相應的粘結(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，形成一個整體。

5? 結(jié)束語

目前，混凝土結(jié)構(gòu)仍然是應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、改造與加固。一部分建筑或是因為建筑質(zhì)量不佳，或 是需要進行加層改造，或是改變了原有建筑的用途，均需進行 加固補強處理。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)也需進行抗震加固。

參考文獻：

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