鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分析及在實際工程中的應(yīng)用

于官濤 山西四建集團有限公司

1 前言

外界影響因素可能降低建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)險問題的出現(xiàn)，而在檢測鑒定后對其進(jìn)行加固處理，則能夠在一定程度上避免風(fēng)險的發(fā)生。對于現(xiàn)在的建筑來講，應(yīng)將建設(shè)質(zhì)量放在首要位置，在實際建設(shè)中合理選擇建筑結(jié)構(gòu)及加固技術(shù)，從而為整體建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。下面將對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合實例提出具體策略，以期能夠為相關(guān)人士提供參考借鑒。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概述

2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概述

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)同時具備鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在滿足承載力的前提下，能夠減小梁柱等構(gòu)件的截面面積，因此也被稱之為勁性鋼筋混凝土或者鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體承載力、抗震性能、耐火性和耐久性的優(yōu)勢都較為明顯，如外部鋼筋混凝土可以有效限值內(nèi)部的鋼骨，內(nèi)部鋼骨降低了脆性破壞的發(fā)生概率，實際應(yīng)用過程中可以提高建筑的整體性能[1]。

圖1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算可利用力矩和力的平衡建立方程，在此過程中需要結(jié)合實際建設(shè)的剛度要求選擇型鋼，截面必須與工程參數(shù)保持一致，計算后疊加，可將組合結(jié)構(gòu)分成鋼筋混凝土和型鋼兩部分，采用鋼筋混凝土相關(guān)理論計算方法確定剛度及承載力，基于平截面假定型鋼性能統(tǒng)一，確定組合結(jié)構(gòu)最后的承載力和剛度，滿足實際建設(shè)需求。同時在建筑工程施工階段，為確保設(shè)備應(yīng)用符合施工設(shè)計要求，需要對所有施工設(shè)備的型號、規(guī)格等進(jìn)行確認(rèn)，隨后結(jié)合概率論進(jìn)行極限狀態(tài)設(shè)計，最終提高技術(shù)應(yīng)用的實際效果。

2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)涵

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橫向方面來說，主要是將精細(xì)化、定量化應(yīng)用在建設(shè)中，以此樹立經(jīng)濟理念，按照最低化成本消耗的造價方式執(zhí)行，使成本控制、預(yù)算等方面精細(xì)化，推動建筑工程實現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)?？v向方面是整體建設(shè)設(shè)計的精細(xì)化，實行過程中使項目和多部門管理更加明確，在過程方面的體現(xiàn)則是工程建設(shè)各類項目開展的消耗減少[2]。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用要點及檢測

3.1 工程概況

山西某新建綜合樓位于城市中心區(qū)域，建筑主要為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建設(shè)中的結(jié)構(gòu)安全等級為1級，總面積為3502.97m2，綜合耐火等級為兩級、建筑耐久年限為50年，建筑整體抗震防裂度應(yīng)為8度。由于受到設(shè)計變更因素影響，原鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的承載力不符合實際設(shè)計要求，因此需要施工人員對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。為了能夠?qū)⒐こ探ㄔO(shè)質(zhì)量控制在既定范圍內(nèi)，該工程在結(jié)構(gòu)加固中考量各類建設(shè)要素，提高了項目整體的建設(shè)效益，下面以該工程為例進(jìn)行論述。

3.2 組合結(jié)構(gòu)選型

建筑結(jié)構(gòu)中經(jīng)濟性能與建筑物的結(jié)構(gòu)形式有著密切的聯(lián)系，如果結(jié)構(gòu)間柱距比較大且實際截面增大，勢必會加重建筑物本身的自重。高層建筑不可單純使用以往的建筑結(jié)構(gòu)方式，而型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)承載能力更強，因此在組合結(jié)構(gòu)選型中可配合使用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。上述工程結(jié)合建設(shè)要求，整體選用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計規(guī)劃方案選擇所需建設(shè)材料以及施工技術(shù)、設(shè)備，并規(guī)范設(shè)計建筑材質(zhì)類型、建筑尺寸大小等，以達(dá)到工程施工的各項要求[3]。

3.3 建筑加固檢測

建筑結(jié)構(gòu)檢測是依據(jù)結(jié)構(gòu)受損程度及維修情況，推算其剩余耐久年限或自然壽命，應(yīng)堅持安全性、適用性和耐久性原則，具體要點如表1所示。

表1建筑加固檢測

4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 加固技術(shù)方案對比分析

由于本例建筑工程加固工作不能影響建筑正常使用，需要不斷優(yōu)化技術(shù)方案內(nèi)容，保障工程期間的綜合效益。實際建設(shè)中首先采用增加兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)施工方式，保證新加的建筑結(jié)構(gòu)與原有建筑結(jié)構(gòu)能夠更好地連接在一起，但在梁、柱等截面較大的情況下，上下節(jié)點處理較為困難。因此該工程增加兩層輕鋼結(jié)構(gòu)，該方式施工周期較短、工業(yè)化程度更高，在實際應(yīng)用過程中進(jìn)行優(yōu)化，保證方案能夠切合建設(shè)需求[4]。

4.2 結(jié)構(gòu)加固的選型方式

加固選型方式分別有加權(quán)平均法、定性分析法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，上述工程施工人員根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況，通過詳細(xì)計算選用最佳的加固方法，全面掌握混凝土結(jié)構(gòu)信息，避免加固法的缺點影響到混凝土結(jié)構(gòu)的加固效果。采用定性分析法時充分發(fā)揮加固法的優(yōu)勢，利用數(shù)學(xué)知識計算相關(guān)參數(shù)，選用的加固方法更加合理，最大程度控制工程成本。

4.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對比

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能承載力較高，因此上述工程要求其在應(yīng)用中結(jié)合實際計算相關(guān)數(shù)值，從而滿足建筑的構(gòu)造要求，如鋼筋量的增大將會增加整體建設(shè)的難度，需要盡量避免使用柱截面較大、型鋼所占體積較大的情況，可使用實腹式寬翼緣型鋼，按照矩形鋼管計算體積配箍率，要求截面形式焊接符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實際施工條件，合理配置箍筋與縱筋，避免施工中出現(xiàn)問題。

5 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用策略

5.1 加固技術(shù)應(yīng)用前判斷

加固技術(shù)應(yīng)用前判斷對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著十分重要的作用，不同技術(shù)會產(chǎn)生不同的應(yīng)用效果，具體如表2所示。

表2加固技術(shù)應(yīng)用前判斷

5.2 明確加固技術(shù)流程

加固過程中需要重點關(guān)注建筑整體承載力、材料及構(gòu)件力學(xué)性能，上述工程擬用從增大截面加固技術(shù)，限制核心混凝土橫向變形，保障鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)整體使用壽命，在此基礎(chǔ)上封閉鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)表面裂縫區(qū)域，確保裂縫開裂處的應(yīng)力強度因子降低到40%左右，切實提升鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)總體承載力和剛度。本工程因承載力不足需要進(jìn)行后期加固處理，因此對結(jié)構(gòu)加固技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化及方案改進(jìn)，細(xì)致分析加工方案的經(jīng)濟性、安全性與適用性，使加固施工能夠順利開展。

5.3 完善框架鋼筋施工

上述工程在進(jìn)行鋼筋綁扎的工作中，分析不同等級鋼筋的搭接長度值，之后根據(jù)搭接的長度，檢查區(qū)域內(nèi)的混凝土強度后發(fā)現(xiàn)混凝土等級比較多，因此對搭接長度進(jìn)行了計算。實際建設(shè)中可能出現(xiàn)搭接預(yù)留位置不恰當(dāng)?shù)那闆r，做好結(jié)構(gòu)梁和柱的鋼筋搭接，根據(jù)接頭的中點進(jìn)行合理布置，從而避免過于集中或者過于疏散的情況，埋下施工隱患。

5.4 加固技術(shù)應(yīng)用

5.4.1 碳纖維加固技術(shù)

碳纖維在我國建筑市場中已經(jīng)成為主要應(yīng)用技術(shù)之一，碳纖維布加固和碳纖維板加固較為常用，加固的耐腐蝕性和耐久性較好，現(xiàn)階段已經(jīng)逐步取代了粘鋼加固技術(shù)，可有效提高加固效果。該技術(shù)根據(jù)碳纖維材料的特點，在實際應(yīng)用中不改變原有結(jié)構(gòu)外形增強加固效果，極大地提升了建筑建設(shè)質(zhì)量。

5.4.2 外包鋼加固法

在建筑結(jié)構(gòu)加固的階段，應(yīng)全面分析加固方法的可行性，避免加固后的結(jié)構(gòu)存在安全隱患。使用鋼材包裹在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的四周，通過鋼筋形成穩(wěn)定的工作平臺，提高構(gòu)件表面的抗彎能力?，F(xiàn)階段建筑加固施工采用外包鋼加固法，廣泛應(yīng)用在截面受限、表面溫度低等結(jié)構(gòu)上，施工人員需要對鋼筋框架做好防護。

5.4.3 噴射修補法

噴射修補法是將混凝土泥漿直接噴射到建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)位置，這對于結(jié)構(gòu)強度有很好的提升作用，所以該工程在新舊結(jié)構(gòu)加固銜接時，要求施工人員具備高素質(zhì)和高水平，并做好設(shè)備應(yīng)用管理，從而保證加固施工的效果。

5.4.4 增大混凝土截面

截面增大加固技術(shù)主要是增加混凝土的截面，在現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)加固中已被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)在應(yīng)用過程中增配鋼筋或增大原構(gòu)件的截面面積來提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，提升原有混凝土結(jié)構(gòu)的剛度，實際加固的成本消耗較低，適合在多種環(huán)境下應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際施工需求進(jìn)行選擇。

6 結(jié)束語

在使用加固技術(shù)的過程中要確定加固的尺寸，對于完成加固任務(wù)的部門要嚴(yán)格要求，強化相關(guān)施工人員的施工技術(shù)，根據(jù)工程實際情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，提升加固技術(shù)和實際加固部位的適配性，保證建筑質(zhì)量符合預(yù)期要求。