簡析混凝土結構加固技術

李海龍

摘 要：混凝土結構加固作為一門日漸成熟的技術， 已經被廣泛地應用到建筑工程的改造和維護中。文章結合工作中的具體實例， 重點闡述混凝土結構加固的幾種主要方法以及與混凝土結構加固改造配套使用的技術，同時詳細介紹了主要加固方法的優缺點。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構；加固技術；承載能力

隨著2008年及2010年結構設計的主要規范《建筑抗震設計規范》的兩次修訂改編，許多建筑在裝修、改造過程中，原有的結構主體或局部構件已無法滿足修訂后的抗震規范，普遍都需要對原有結構或構件進行加固。結構加固就是對建筑物進行改造、加固、維護所采取的措施，目的是使建筑在改造后保證其結構安全，延長其使用壽命。結構加固技術已被廣泛地應用到建筑工程的改造和維護中，加固方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便的原則，在對混凝土結構進行加固時，應根據結構構件的使用部位、受力情況等選用相應的一種或幾種技術方法。混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類， 設計時可根據實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。本文主要介紹直接加固中使用較多的幾種加固方法。

1.混凝土結構的直接加固

1.1 加大截面加固法

加大截面加固法就是增大原構件截面面積或增配鋼筋， 以提高其承載力和剛度，或改變其自振頻率的一種加固方法。加大截面加固法的關鍵是要確保結合面能有效傳力，并使新舊兩部分混凝土能夠協調整體工作。因此，施工之前應將新舊混凝土結合部面層鑿除，并從設計構造上配置足夠的剪切摩擦筋或錨固件， 貫穿于結合面，將兩部分連接起來，使其共同受力，達到加固補強的目的該方法施工工藝簡單、適應性強， 設計和施工均比較成熟，適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固。但該方法現場施工的濕作業時間比較長，澆筑混凝土及混凝土養護時間也較長，對生產和生活有較大的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小，故增大截面加固法比較適合可停止使用且凈空較大建筑的加固改造。

1.2 外包鋼加固法

外包鋼加固常用于對框架柱的加固，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，又能大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干法作業與濕作業法兩種形式。

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，所以不能確保結合面傳遞剪力。濕式外包鋼加固法采用具有良好粘結性能的高強度建筑結構膠，把鋼板與混凝土構件牢固地粘結在一起，形成復合的整體結構，有效傳遞應力，使構件聯合工作，從而提高結構的承載能力及結構的強度和剛度的一種技術。兩種作業方法相比較，干式作業法施工更為簡單，價格低，施工時間短，但其承載力提高不如濕式作業法好。在方案選擇時，應根據加固要求和原構件情況，合理選擇適當的方案進行加固。下面筆者就自己在設計工作中遇到 的一個具體的工程實例介紹濕式加固法。

某地區有一兩層的框架， 因改變使用功能增大了樓面的活荷載。經過三維空間結構計算軟件對加荷后結構整體計算，結果顯示局部的梁、板、柱均達不到設計要求，說明加荷后建筑物整體的承載力，抗震能力不能滿足要求， 必須進行處理。通過計算原有的基礎可以滿足加荷后的要求， 故不需要對基礎進行加固。考慮到工期緊和使用上均不允許顯著增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高柱承載能力，故決定對框架柱采用外包鋼加固法，即在混凝土柱四周包以型鋼進行加固， 將角鋼包于柱子四周并用綴條連接，具體方法采用濕作業法： 即用具有良好粘結性能的高強度建筑結構膠， 將角鋼粘貼在混凝土柱上， 達到整體加固補強目的。

1.3 粘鋼加固法

粘鋼加固法是比較新穎的一種加固方法，它是在混凝 土構件表面用特別的建筑結構膠粘貼鋼板，使鋼板與混凝土牢固的形成一體，共同受力，補償或提高截面的承載力，以達到加固補強的作用。其優點是簡單、快速、技術可靠， 不影響結構外形， 施工時對生產和生活影響較小。這種加固方法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構件及剪力墻的開洞加固；且環境溫度不大于60攝氏度，相對濕度不大于70% ，以及無化學腐蝕影響的構件，否則應采取防護措施。當構件的實測混凝土強度等級低于C15時，不宜采用本方法進行加固。粘鋼加固法中鋼材一般為Q235或Q335鋼，厚度以 3～ 6mm 為宜。

對上文兩層框架的框架梁的加固就是采用的粘鋼加固方案， 即在梁下采用JGN 型粘結劑粘結鋼帶，再粘結箍板，梁端加密。縱向鋼帶和箍板都用膨脹螺栓和原梁固定在一起， 鋼板和箍板粘結面都要進行除銹和粗糙處理。紋路應和受力方向垂直，使用前用脫醋棉蘸丙酮擦拭干凈。經過以上方法的加固，大幅提高了結構梁的承載能力，取得了很好的效果。

1.4 置換混凝土加固法

置換混凝土加固法就是將原結構、構件中的破損混凝土鑿除至密實部位，用強度略高的新混凝土澆灌置換，使新舊兩部分粘合成一體共同工作。

該法適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。其優點與加大截面法相近， 且加固后不影響建筑物的凈空， 能恢復結構原先的外觀。但同樣存在施工的濕作業時間長、養護時間較長的缺點，而且剔除陳舊混凝土的工作量大，容易傷及原構件的鋼筋，所以在施工過程中對原構件可能造成的屈服、疲勞、失穩等破壞狀態要進行全面嚴格的評估。

1.5 粘貼碳纖維加固法

外貼碳加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區域，碳纖維布的抗拉強度不小于2000MPa，粘貼后碳纖維布與被加固截面共同工作， 能顯著提高構件的承載能力。該方法適用于各種受力性質的混凝土結構構件的加固，除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，因而在實際加固工程中應用普遍。其缺點是對使用環境的溫度有限制， 需要專門的防火處理。若防護不當，易遭受火災和人為損壞。下面結合工程實例說明其使用方法。

某城管局某分局六層辦公樓，因使用需要增設一部電梯，需破除樓板并增設電梯隔墻，經整體計算，結構基礎及柱基本能滿足要求，但局部梁配筋偏小影響改造后的結構安全，必須加固。經過綜合考慮采用粘貼碳纖維加固梁底的方法，碳纖維布采用高強度Ⅰ級，型號CF200，抗拉強度設計值為2300Mpa，其彈性模量不小于240GPa，極限強度不小于3400MPa，碳纖維布厚度為0.11mm，粘貼2～3層。施工選擇有加固資質及經驗的施工單位，嚴格按照國家加固規范及圖集執行。工程竣工并投入使用后，經觀測原結構構件保持了良好的完整性及觀感，很好的達到了加固的目的。

2.混凝土結構的間接加固

間接加固的一般方法有： 預應力加固法、增加支承加固法、其它加固法。

2.1 預應力加固法。預應力加固是指運用預應力原理，在增設的構件或原有構件 （如主梁梁體 ）中，施加一定初始應力（即預應力）的一種加固方法。對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁板，采用對受拉區施以預加壓力的加固，可以抵消部分自重應力，起到卸載作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。

2.2 增加支承加固法。增設支承加固法是通過減少受彎構件的計算跨度， 達到減少作用在被加固構件上的載載效應，提高結構承載水平的目的。揚州廣陵區某網吧自建隔層，增設的框架梁高度太小不能滿足承載要求，考慮其網吧如停業經濟損失較大，最終采取增設鋼牛腿支承框架梁的方法加固，此方法作業面小，施工方便， 工期短，加固方案符合安全、經濟、快捷、施工方便的原則。

2.3 其它加固法。輔助結構加固法是采用另制的輔助構 件， 如型鋼、鋼桁架或鋼筋混凝土梁， 部分或全部分擔被加固梁的荷載。

3 結語

總之，每種加固方法都有它自己的優缺點。就目前來看， 混凝土結構加固技術還有待于在實踐中進一步探索， 隨著建筑科學技術的不斷進步以及新型建筑材料的不斷出現，建筑結構加固方法將會有更大拓展，因而加固施工方案的選 擇也將具有更為廣闊的空間。

參考文獻

[1]GB50367-2006 混凝土結構加固設計規范 中國建筑工業出版社， 2006.

[2]SG111-1～2 建筑結構加固施工圖設計表示方法 建筑結構加固施工圖設計深度圖樣（2008年合訂本） 中國建筑標準設計研究院， 2008.

[3]混凝土結構加固設計規范算例 中國建筑工業出版社，2008.