土木工程施工中的鋼筋混凝土柱加固技術(shù)

宋曉莉

摘要：土木工程施工中的鋼筋混凝土柱具有可塑性、耐火性及抗腐蝕性等特點，被廣泛應(yīng)用于建筑工程建設(shè)過程中。但是由于受到各類外界因素的影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)缺乏穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)墻體裂縫等情況，為了避免因質(zhì)量問題影響建筑工程的正常使用，需要增強加固技術(shù)有效應(yīng)用意識。常用的加固方法有外粘FRP材料加固技術(shù)、碳纖維加固技術(shù)以及增大截面加固法等，通過此類加固技術(shù)的利用，不僅可以提高建筑物的強度，還能強化建筑外形的美觀性，為建筑行業(yè)的有序發(fā)展提供強大的支撐力，提高人們生產(chǎn)生活中的安全性及國民發(fā)展水平。

關(guān)鍵詞：土木工程施工 ?鋼筋混凝土柱 ?新型加固技術(shù) ?建筑物

Reinforcement Technology of Reinforced Concrete Column in Civil Engineering Construction

SONG Xiaoli

（People's Government of Jiaoqiao Town， Zouping， Shandong Province， 256208 China）

Abstract： Reinforced concrete column in civil engineering construction have the characteristics of plasticity， fire resistance and corrosion resistance. It is widely used in the process of construction engineering. However， due to the influence of various external factors， the building structure lacks stability and is prone to wall cracks. In order to avoid affecting the normal use of construction projects due to quality problems， it is necessary to enhance the awareness of effective application of reinforcement technology. The commonly used reinforcement methods include externally bonded FRP material reinforcement technology， carbon fiber reinforcement technology and increasing section reinforcement method. The use of such reinforcement technology can not only improve the strength of buildings， but also strengthen the beauty of building appearance， provide strong support for the orderly development of the construction industry， and improve the safety in people's production and life and the national development level.

Key Words： Civil engineering construction; Reinforced concrete column; New reinforcement technology; Building

在新時期的發(fā)展背景下，高層建筑的數(shù)量越來越多，對建筑質(zhì)量的要求不斷提高。與此同時，人們對建筑物的安全性及舒適度更加關(guān)注，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性及整體強度，鋼筋混凝土柱加固技術(shù)有著廣泛應(yīng)用，能夠在一定程度上延長建筑使用壽命，體現(xiàn)建筑工程的各項功能和價值。本文簡單介紹了可以提高建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件延性及承載力的多種加固方法，通過對基本應(yīng)用原理和優(yōu)勢的分析，為建筑工程抗震加固施工作業(yè)提供參考，促進建筑行業(yè)快速發(fā)展。

1 ?土木工程施工中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的必要性分析

通常情況下，開展建筑工程施工作業(yè)時，無論是施工單位還是工作人員，會十分重視安全和質(zhì)量問題。影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全性的因素較多，環(huán)境是主要的影響因素之一，如天氣變化及溫濕度控制等，為了在此種背景條件下提高混凝土建筑的穩(wěn)定性，需要提高對加固技術(shù)的重視并加強利用。通過對鋼筋混凝土柱加固技術(shù)的合理運用，可以提高房屋的抗腐蝕能力，且能夠適當(dāng)延長工程使用壽命，避免建筑結(jié)構(gòu)在投入使用過程中出現(xiàn)不均勻沉降和變形，提高人們居住舒適性的同時保證人身及財產(chǎn)安全[1]。

2 ?土木工程施工中常用的鋼筋混凝土柱加固技術(shù)

2.1 外粘FRP材料加固技術(shù)的實際應(yīng)用

粘貼FRP材料加固技術(shù)的實際應(yīng)用原理如下：在混凝土結(jié)構(gòu)表面粘貼碳纖維織物，主要通過樹脂類膠結(jié)材料完成粘結(jié)，可以強化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能，是先進加固技術(shù)的一種。在土木工程建設(shè)過程中，較為常用的材料有玄武巖纖維增強聚合物及玻璃纖維增強聚合物等。在混凝土結(jié)構(gòu)的外部包裹FRP材料，一旦結(jié)構(gòu)承受豎向載荷，很容易出現(xiàn)橫向變形的情況，而此時外部的FRP材料可以給予鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一定的約束力，強化混凝土結(jié)構(gòu)的極限應(yīng)變及抗壓強度，提高結(jié)構(gòu)整體的受力性能，讓建筑物更加穩(wěn)定，從而獲得良好的應(yīng)用效果[2]。

2.2 ?FRP材料加固法的應(yīng)用優(yōu)勢

粘貼FRP材料加固技術(shù)可以通過改變混凝土柱的破壞模式降低發(fā)生剪切破壞的概率，強化鋼筋混凝土的抗變形能力。與其他類型的加固方式相比較而言，外粘FRP材料加固法具有重量輕、維護費用低以及耐腐蝕等應(yīng)用優(yōu)勢，在多種具備受力性質(zhì)的結(jié)構(gòu)中有著較強的適用性，如一般建筑物及混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件等。但是此項技術(shù)存在一定的缺陷，即在應(yīng)用之后會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)延性差及變形性能較低等情況，使用的材料對環(huán)境溫度有較高要求，且容易出現(xiàn)老化問題，需要采取相應(yīng)的防火措施。為了彌補FRP材料單一使用過程中的不足，應(yīng)該增強與預(yù)應(yīng)力結(jié)合應(yīng)用意識[3]。

2.3碳纖維加固技術(shù)的實際應(yīng)用

碳纖維在實際應(yīng)用的過程中具備很多優(yōu)勢，如抗腐蝕、質(zhì)量輕及耐疲勞等，通過對相關(guān)工程實踐的研究分析，開展鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工作業(yè)的過程中，利用碳纖維加固技術(shù)可以對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形形成一定約束，提高建筑整體的抗震性能。與此同時，碳纖維片自身的彈性較大，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外部橫向包裹碳纖維，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的延展性及承載性能。首先，與鋼筋相比較，碳纖維具備更高的抗拉強度，同時在使用時能夠提高配筋力，讓建筑結(jié)構(gòu)能夠很好的應(yīng)對裂縫等問題;其次，通過在建筑物外部的橫向包裹，可以約束內(nèi)部的混凝土，讓混凝土的應(yīng)力曲線更加平穩(wěn)，降低外界因素帶來的不利影響。

2.4注漿加固技術(shù)的實際應(yīng)用

注漿加固技術(shù)主要應(yīng)用在建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的情況下，通過利用環(huán)氧酯類密封劑，與適量粘合劑進行充分混合，修補建筑結(jié)構(gòu)的裂縫及邊角等位置，從而提高建筑物的穩(wěn)定性，延長實際使用壽命。在應(yīng)用注漿加固技術(shù)的過程中，有3個注意事項，首先，在開展注漿作業(yè)時，應(yīng)該保證灌漿的連續(xù)性，合理控制注漿速度，進行勻速降壓，可以讓建筑物的每個縫隙填滿，保證加固后的強度;其次，施工人員在注漿時，應(yīng)該結(jié)合實際需求科學(xué)明確灌漿量，如果存在特殊要求，需要添加適量的灌漿料;最后，分析建筑物產(chǎn)生裂縫的程度，合理控制注漿壓力。

2.5復(fù)合加固法的實際應(yīng)用

在土木工程施工作業(yè)過程中，用于鋼筋混凝土柱加固的常用技術(shù)類型有外包型鋼技術(shù)及碳纖維布加固技術(shù)等，雖然此類技術(shù)可以達到強化部分性能的作用，但是無法做到整體的提升。例如，利用外包型鋼技術(shù)能夠提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，但是無法對橫向變形形成約束，碳纖維布加固技術(shù)雖然能約束鋼筋混凝土柱的橫向變形，但是很難提高延展性。為了讓以上技術(shù)類型得到有效應(yīng)用，應(yīng)采用有機結(jié)合的方式，讓單一技術(shù)的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，從整體出發(fā)提高鋼筋混凝土建筑的力學(xué)性能[4]。

2.6增大截面加固法的實際應(yīng)用

增大截面加固法是常用的傳統(tǒng)加固法之一，主要增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)截面積或者配筋，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強度等性能，增大截面加固技術(shù)包含四周包裹、單面加固及雙面加固等方式，其中四周包裹是在鋼筋混凝土柱四周澆筑混凝土，實際作用是強化承受軸向力結(jié)構(gòu)的性能，而單面及雙面加固技術(shù)主要應(yīng)用在承受最大彎矩的柱結(jié)構(gòu)中，增大主受力面的承載能力，將此項技術(shù)應(yīng)用在抗震設(shè)防地區(qū)，能夠減少地震發(fā)生時對梁柱結(jié)構(gòu)的破壞。與其他加固技術(shù)相比，增加截面積加固法無法改變柱體原有的受力情況，僅在新載荷施加的過程中發(fā)揮分擔(dān)載荷的作用，容易導(dǎo)致后續(xù)加固材料無法得到充分利用，如果在加固之前鋼筋混凝土柱體已經(jīng)承擔(dān)較大的載荷，則無法得到理想的加固效果[5]。

2.7柱間增設(shè)抗震墻加固法的實際應(yīng)用

采用柱間增設(shè)抗震墻的方式是常用的加固技術(shù)之一，主要原理為完成新建墻體與原有框架的有效連接。通常利用鋼筋完成連接，經(jīng)過此種技術(shù)加固的構(gòu)件具備較強的剛度和承載力，能夠提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能及穩(wěn)定性。剪力墻能夠有效改善和解決配筋達不到規(guī)范要求的情況。但是此種加固技術(shù)存在一定的缺陷，如在柱間設(shè)置整片鋼筋混凝土抗震墻，會得到較低的延性，一旦發(fā)生地震，容易導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫，而應(yīng)用格子式裝配抗震墻，能夠發(fā)揮改善原有抗震墻不足之處的作用。

2.8柱間增設(shè)鋼支撐加固方式的實際應(yīng)用

柱間增設(shè)鋼支撐加固技術(shù)的應(yīng)用原理是在梁柱之間增設(shè)相應(yīng)的鋼支撐，此項技術(shù)能夠提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水平抗剪性能，且鋼支撐桿件自身具備較強的延性，可以良好地維持混凝土結(jié)構(gòu)的延性，但是在剛度及強度方面發(fā)揮的作用不明顯。通過對相關(guān)研究結(jié)果的分析，采用倒V和Y形的鋼支撐方式，可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的水平承載及變形能力。通過與增設(shè)抗震墻方式的比較，鋼支撐能夠獲得更加明確的受力狀態(tài)，但是由于鋼支撐軸力容易給周邊混凝土構(gòu)件帶來集中力作用，導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，無法實現(xiàn)有效的連接。

2.9預(yù)應(yīng)力加固方式的實際應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的原理依據(jù)是設(shè)想一定的變形或者受力，抵消在使用過程中部分存在不利影響的變形或力。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)依據(jù)不同的加固對象可以分為預(yù)應(yīng)力撐桿加固及預(yù)應(yīng)力拉桿加固，在大偏心受壓構(gòu)件的加固中預(yù)應(yīng)力拉桿加固有相對廣泛的應(yīng)用，主要在受壓構(gòu)件的受拉側(cè)布設(shè)鋼拉桿，通過給予適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，強化混凝土構(gòu)件的承載性能。此種加固方式在鋼筋嚴重銹蝕柱及高應(yīng)力大跨結(jié)構(gòu)中具備較強的適用性及高效性[6]。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)存在一定缺陷，此項技術(shù)需要有專門的預(yù)應(yīng)力設(shè)備配合完成施工作業(yè)，同時施工流程復(fù)雜性強。

3.土木工程施工中的新型加固方法

3.1增設(shè)子構(gòu)件加固法的應(yīng)用分析

增設(shè)子構(gòu)件加固技術(shù)主要利用新構(gòu)件分擔(dān)原有構(gòu)件需要承擔(dān)的載荷，進而在地震發(fā)生時起到一定的加固作用?？梢圆捎迷阡摻罨炷林獠扛綄黉撝?、混凝土支撐框架等方式，完成對整體結(jié)構(gòu)的加固。通過利用外附子結(jié)構(gòu)的方式可以加固混凝土結(jié)構(gòu)，提高整體的抗震性能，由于可以在建筑物外部開展施工作業(yè)，能夠減少給室內(nèi)環(huán)境帶來的不良影響。

3.2結(jié)構(gòu)整體性加固法的應(yīng)用分析

結(jié)構(gòu)整體性加固技術(shù)也是常用的加固法之一，通過增設(shè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，提高建筑整體性能。通常會在建筑結(jié)構(gòu)中選擇合適的位置，設(shè)置柱間支撐、剪力墻及閉合墻等，提高原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強度，強化混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力及側(cè)向剛度。由于在建筑物外部設(shè)置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，施工操作簡單，避免在使用過程中出現(xiàn)不良影響，能夠給整體結(jié)構(gòu)帶來保證。結(jié)構(gòu)整體性加固技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)樓加固中較為常用，在不影響學(xué)生正常學(xué)習(xí)的情況下開展施工作業(yè)，不會阻礙建筑物發(fā)揮實際功能。

3.3消能減震加固法的應(yīng)用分析

通過采用消能減震支撐加固的方式，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，在地震發(fā)生時，擁有更強的抗震性能。此種技術(shù)的應(yīng)用原理是在混凝土建筑結(jié)構(gòu)中增設(shè)減震裝置，較為常用的有剪切型和支撐型兩種，其中支撐型阻尼器發(fā)揮主要功能的重要前提是利用構(gòu)件自身的軸向變形耗散能量，而剪切型阻尼器主要通過利用剪切變形耗散能量實現(xiàn)加固。

4 ?結(jié)語

在社會經(jīng)濟建設(shè)過程中，開展土木工程施工作業(yè)時，鋼筋混凝土加固技術(shù)較為常用，可以在一定程度上提高建筑結(jié)構(gòu)的強度、承載力及穩(wěn)定性。由于不同加固技術(shù)的應(yīng)用方向和發(fā)揮的功能不同，且具備自身的應(yīng)用優(yōu)勢和缺陷，需要結(jié)合工程建設(shè)實際情況做好研究分析，選擇適用性較強的鋼筋混凝土加固技術(shù)，減少外界因素給建筑結(jié)構(gòu)帶來的不良影響，為工程施工設(shè)計提供重要依據(jù)和技術(shù)支撐，提高施工作業(yè)效率及工程建設(shè)水平，保證建筑物投入使用后的質(zhì)量和安全性，為建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供助力，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]陳玉鑫. 土木工程施工中鋼筋混凝土柱加固技術(shù)研究[J]. 商品與質(zhì)量，2021（8）：94.

[2]蔣存輝. 土木工程施工中鋼筋混凝土柱加固技術(shù)分析[J]. 技術(shù)與市場，2020，27（3）：104，106.

[3]程星星. 建筑結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土加固技術(shù)方法研究[J]. 房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2018（18）：61.

[4]濮庭. 試論建筑結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土加固技術(shù)方法[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（34）：394.

[5]張寬. 加層改造工程加固方法研究[D].濟南：山東大學(xué)，2020.

[6]張波. 高強鋼帶加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力性能與設(shè)計方法研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2020.