浅析混凝土结构加固技术与实体应用

来源：职称驿站所属分类：建筑施工论文
发布时间：2013-02-04浏览：27次

　　摘要: 由于结构造型需要变化或者改变原设计意图，部分已施工完成的钢筋混凝土结构需要切除或者增加，势必要对原结构的受力产生影响，对此则需要进行加固处理。本文结合工程管理经验，介绍钢筋混凝土结构加固技术，及其在部分实际工程中的应用。

　　关键词：混凝土结构,保养,修补,加固,应用

　　钢筋混凝土结构由于其强度高、便于取材、各种形状适应性强等诸多优点，是当今使用最广泛，应用量最广的建筑材料。但是由于建造阶段可能发生的设计疏忽和施工失误，正常使用阶段可能出现的自然或人为灾害，以及老化阶段可能产生的各种损伤积累，导致结构正常抗力降低，影响结构的耐久性。混凝土结构加固是通过一些有效的措施，使受损结构恢复原有的结构功能，或者在已有结构的基础上提高结构抗力，以满足新的使用条件下结构的功能要求。本文简要介绍了混凝土结构常见的加固方式以及混凝土结构加固技术在某工程的应用。

　　1 概述

　　混凝土结构加固技术是在对建筑物进行可靠性坚定基础上，对有问题的建筑进行加固，使建筑降低的使用功能和安全性得到恢复。混凝土结构加固可分为直接加固和间接加固，直接加固宜根据工程实际情况选用增大截面法、置换混凝土加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材料加固法、绕丝加固法或高强度钢丝网片——聚合物砂浆外加层加固法等;间接加固宜根据工程的实际情况采用外加预应力加固法或增设支点加固法等。根据混凝土结构设计规范，应用实际工程中的加固方法有以下几种：加大截面加固法、外包钢法、预应力加固法、改变传力路径法、粘贴钢板、植筋技术。

　　2 混凝土加固方法的简述及优劣

　　2.1 加大截面法：也称外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构或构筑物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。可以提高被加固构件的承载能力，加大其截面刚度、稳定性和抗裂性。这种加固方法广泛用于加固混凝土结构中的梁、板、柱、屋架等。这种加固方法的优点是工艺简单，技术要求不高，适用面广;缺点是施工繁杂，工序多，现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定的影响，该法增大截面尺寸，减少了使用空间，影响了房屋美观，还使结构自重有较大增长。

　　2.2 外包型钢加固法：以型钢(角钢、扁钢等)外包于混凝土构件的四角或两侧的加固方法。型钢之间用缀板连接形成钢构架，与原混凝土构架共同受力。在我国，外包型钢加固法是一种使用面较广的传统加固方法，优点是施工简便，现场工作量小，受力较为可靠。适用于使用上不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度地提高截面承载能力的混凝土结构加固或砌体结构加固。外包钢加固分湿式和干式两种情况。湿式外包钢加固，外包钢与构件之间是采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结，以使型钢架与原构件能整体工作共同受力;干式外包钢加固，型钢与原构件之间无任何粘结，有时虽填有水泥砂浆，但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递。与湿式外包钢相比，干式外包钢施工更为简便，但承载能力提高不如湿式外包钢有效。

　　2.3 预应力加固法：采用体外补加预应力拉杆或型钢撑杆，对结构或构件进行加固的方法。通过对后加的拉杆或型钢撑杆施加预应力，改变原结构内力分布，消除加固部分的应力滞后现象，使后加部分与原构件能较好地协调工作，提高原结构的承载力，减小挠曲变形，缩小裂缝宽度。预应力加固法具有加固、卸荷及改变原结构内力分布三重效果，尤其适合于大跨度结构加固中采用。

　　2.4 改变传力途径的加固方式有很多种，目的都是降低构件的内力峰值，调整构件各截面的内力分布，从而提高结构的承载力。增设支点加固法，针对梁、板等受弯构件，通过在梁或板的跨中增设支点，减小构件的计算跨度，大幅度降低构件的弯矩和剪力峰值，并能减少和限制梁板的挠曲变形和开裂。按增设的支点的刚性，分为刚性支点和弹性支点两种。按增设支点是否预加支反力，分为预应力支撑和非预应力支撑两种。多跨简支梁连续化，就是设法在原简支梁构件的支座处，增设抵抗负弯矩的钢筋，使支座处可以承受负弯矩。简支梁即变成连续梁，减小了原构件的跨中弯矩，提高了梁的承载力。

　　2.5 粘贴钢板加固法：在混凝土受力构件的表面用建筑结构胶粘贴钢板或角钢，使钢板或角钢与混凝土牢固地形成一体共同受力，以达到加固补强目的。此项施工具有工艺简便，施工周期短，技术先进可靠等特点。本加固法适用于承受静力作用的一般受弯构件、受拉构件及剪力墙的开洞加固。

　　2.6 植筋加固法以专用的结构胶粘剂将带肋钢筋或全螺纹螺杆锚固于基材混凝土中，在我国土木工程领域已开始得到广泛应用。由于锚固施方便、承载效果好、安全可靠、造价低廉，特别是在结构改造方面与先锚法相比具有不可替代的优势，得到了设计和施工单位的认可。

　　2.7 纤维复合材料粘贴加固法：碳纤维布及板材的加固，被认为是先进的技术，直接在需加固构件表面粘贴碳纤维布，不受加固构件形式、强度、材料和环境影响，而且对空间不造成影响。但是也有它的局限性，纤维材料只能受拉，而且纤维复合材料基本都是单向的纤维，受力具有方向性，由于碳纤维片材加固混凝土结构所使用的结构胶的长期使用环境温度不应高于60℃，温度超过120℃结构胶粘结性能全部丧失。

　　3 工程实例

　　3.1 工程概况

　　某商业地产项目，由四栋独立建筑通过连廊组成，地下一层，地上五层，集商铺、餐饮、商务办公、银行、超市等。建筑物高23.99米，总建筑面积约9万m2。

　　3.2 主要问题

　　中楼为五层框架建筑，东楼为四层框架建筑，连接两栋建筑为三层连廊，因两栋建筑对应层数标高不同，现应开发商要求，局部连廊屋面进行切割后降标高，增加钢结构楼面改造，原结构梁跨度为16.8米的预应力梁，凿除部位为东西方向框架预应力梁与次梁。该改造虽未涉及整体结构，但原结构梁上切割出门洞，有效面积缩小，且需要承载新增钢梁，故仍应进行承载力复合。

　　3.3加固方案选择与设计

　　本工程不是单一的直接加固施工，而是先对原结构凿除和切割，再对凿除切割的部位进行加固，加固完成后再在加固部位上进行后续施工，故加固部位必须选择最适合的加固方式。

　　3.3.1 原中楼与东楼南北方向框架梁上的连廊屋面梁已凿除，故该部位荷载降低。由于该梁高度较高，分别为2.2M与1.6M，楼板位于梁中，反出板面的梁部分需要开洞形成门洞，楼板及反梁切割采用无损切割方式施工。

　　3.3.2 切割后的梁采用扩大截面的方式加固，梁截面扩大的作用有两点：①切割后的框架梁局部配筋改变，有效截面缩小，故在梁的下部及侧面扩大截面;②原框架梁凿除后新增钢梁应与切割后的梁相连，梁侧截面扩大部位作用等同牛腿，支撑钢梁端部。扩大截面材料为高强灌浆料。

　　3.3.3 原连廊屋面东西向各预应力梁及板已凿除，剩余的屋面梁板应加固，原结构计算时，该梁板的配筋与混凝土强度满足自身静荷载与活荷载，现将其一边切除，应增大剩余梁板的承载力以满足工程要求，为避免增加自重，且考虑只需增大构件的受拉能力，故采用先进的粘贴碳纤维布的加固方式并配合外包型钢。从楼板到梁侧面用结构胶粘贴碳纤维布，增加切割后的梁的承载力，碳纤维布规格300g/㎡，再将边缘梁的四个角采用干式外包钢法外包角钢。

　　3.3.4 加固过程中，打孔、切割产生的震动易使原混凝土表面产生缺陷，需对这些缺陷进行修复，包括原混凝土疏松、破损、严重碳化、露筋、钢筋锈蚀以及混凝土结构构件裂缝修复。所用的材料根据缺陷大小选定，一般为修补砂浆，对于大体积缺陷，采用灌浆料浇筑进行修复。

　　本方案经有关专家论证通过，由设计院出图并通过审核，委托了专业公司进行加固施工，对加固后的结构重新检测，最终确保了本方案的顺利完成，改变建筑的用途，加固后的结构强度达到设计要求。

　　4 结论

　　混凝土结构应用于工业与民用建筑已有逾百年的历史，结构设计理论已日趋成熟。然而随着建筑使用年限增长、施工质量原因、各种外界环境的影响，混凝土结构因而出现各种问题，通过正确采用混凝土的保养、结构的加固等技术措施，可改变原建筑物的用途，延长建筑物的使用寿命，提高混凝土结构的耐久度，保证人们的生命及财产安全。

　　参考文献：

　　[1]《建筑工程加固技术实例教程》程选生刘彦辉宋术双编机械工业出版社，2011

　　[2]《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 主编：四川省建筑科学研究院，2006

　　[3]《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002，2002

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