混凝土結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計及方案的論述

摘要：目前我們看到的混凝土建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題或功能性改變問題，都需要進行加固。現(xiàn)就混凝土結(jié)構(gòu)的加固的設(shè)計及施工方案進行簡要的論述。

關(guān)鍵詞：加固設(shè)計，施工方案

混凝土建筑物因出現(xiàn)功能性改變，如接建、增加荷載等，或出現(xiàn)質(zhì)量問題，如配筋不足、災(zāi)后修補、混凝土強度不夠等，都需要進行加固。其加固設(shè)計及加固施工方案的制定尤為重要，對于需要加固的構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的不同情況制定不同的加固方案。方案的確定要遵循安全、經(jīng)濟、快捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計

混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類，設(shè)計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

1.1直接加固的一般方法

1.1.1加大截面加固法

在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層，可增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構(gòu)件正截面抗彎，斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。

1.1.2置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點；適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

1.1.3有黏結(jié)外包型鋼加固法

外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法，即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件黏結(jié)成一整體，加固后的構(gòu)件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。

1.1.4粘鋼加固法

鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段（正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面）表面粘貼鋼板，這樣可提高被加固構(gòu)件的承載力，且施工方便。

1.1.5粘貼纖維增強塑料加固法

外貼纖維加固是用膠結(jié)材料把纖維增強復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域，使它與被加固截面共同工作，達到提高構(gòu)件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

1.1.6繞絲法

該法的優(yōu)缺點與加大截面法相近；適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固，或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。

1.1.7錨栓錨固法

該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固；不適用于已嚴重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

1.2間接加固的一般方法

1.2.1預(yù)應(yīng)力加固法

1）預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固法。預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固的混凝土受彎構(gòu)件，由于預(yù)應(yīng)力和新增外部荷載的共同作用，拉桿內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力，該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構(gòu)件上，在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用，該作用克服了部分外荷載產(chǎn)生的彎矩，減少了外荷載效應(yīng)，從而提高了構(gòu)件的抗彎能力。同時，由于拉桿傳給構(gòu)件的壓力作用，構(gòu)件裂縫發(fā)展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。

2）預(yù)應(yīng)力下?lián)卫瓧U加固法。鋼筋混凝土構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固定后，形成一個由被加固構(gòu)件和下?lián)问嚼瓧U組成的復(fù)合超靜定結(jié)構(gòu)體系，在外荷載和預(yù)應(yīng)力共同作用下，拉桿中產(chǎn)生軸向力并通過與構(gòu)件的結(jié)合點（下?lián)吸c和桿端錨固點）傳遞給被加固構(gòu)件，抵消了部分外荷載，改變了原構(gòu)件截面內(nèi)力特征，從而提高了構(gòu)件的承載能力。

1.2.2增加支承加固法

增設(shè)支點加固法是通過減少受彎構(gòu)件的計算跨度，達到減少作用在被加固構(gòu)件上的承載效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)承載水平的目的。該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

1.2.3其他加固法

輔助結(jié)構(gòu)加固法是采用另制的輔助構(gòu)件，如型鋼、鋼桁架或鋼筋混凝土粱，部分或全部分擔(dān)被加固梁的荷載。在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗彎和抗剪能力都得到提高。

2混凝土結(jié)構(gòu)加固施工方案

優(yōu)秀的加固方案具體體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術(shù)先進、經(jīng)濟效果好、加固質(zhì)量高等四方面的特點。

2.1良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一

加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把是否具有施工作業(yè)方便作為必要條件，沒有良好的施工性是阻礙加固工程施工的一個攔路虎。有的加固方案雖然具有解決問題的可行性，但是，由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度，而造成施工工期長，勞動用工多，安全系數(shù)低的弊端，影響到加固質(zhì)量。

2.2不同類型加固工程與加固方案分析

一般來說，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝進行工程加固的方法，如化學(xué)灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應(yīng)運而生，并開始廣泛應(yīng)用于各類加固工程中。具體哪個方案最能體現(xiàn)加固工程所要求的短、平、快、省的特點，應(yīng)根據(jù)需要加固的構(gòu)件情況，綜合確定加固方案。

2.2.1以框架梁的加固為例，較為合理、經(jīng)濟、技術(shù)先進的加固方案當(dāng)屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法。前者以造價低，施工簡單，占用空間小，加固效果好，明顯優(yōu)于加大截面法和預(yù)應(yīng)力加固法，后者除材料費用高外，則各種優(yōu)勢盡顯其中，重要表現(xiàn)在自重輕，材料自身幾乎不增加重量；強度高，固化后的碳纖維強度比鋼材高達十幾倍；勞動強度小，一個作業(yè)面只需一至兩人操作即可；施工工期短，熟練工人每人每天可完成近200m左右。但是，應(yīng)用其在負彎矩部位進行加固效果不如鋼板性能好。

2.2.2以框架柱的加固為例，較為常見的加固方法有外包鋼加固法，即在混凝土柱四周包以型鋼進行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又可大幅度地提高混凝土柱的承載力。具體方法分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式：干式加固法是將型鋼（一般是角鋼）直接外包于需要加固的混凝土柱四周，型鋼與混凝土之間無連接，由于與混凝土沒有形成一個整體，所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。

濕式加固法一種是用乳膠水泥漿或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等材料，將角鋼粘貼在混凝土柱上，另一種是角鋼與混凝土之間留一定間距，中間澆筑混凝土，達到外包鋼材與混凝土相結(jié)合。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡單，價格低，施工時間短，但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況，合理挑選適當(dāng)?shù)姆桨高M行加固。

就目前來看，這些混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實踐中進一步探索，隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方法將會有更大拓展，因此，加固施工方案的選擇范圍也將更為廣泛。