簡論砼結構加固原則與加固方法

張宏軍

【摘 要】砼結構作為一種重要的建筑結構形式，已廣泛地應用于各種建筑物中。隨著對建筑物用途的多元化需求，以及對新建和既有建筑結構耐久性、安全性的更高要求，對工業與民用建筑砼結構的改造與加固工程也日趨增多。

【關鍵詞】砼結構；結構耐久性與安全性；加固原則；加固方法

建筑結構從地質勘察、設計、施工到竣工驗收，總會出現各種各樣的變化因素，導致其發生諸如裂縫、局部破損、傾斜甚至倒塌等質量事故。砼結構作為一種重要的建筑結構形式，已廣泛應用于各種建筑物中。隨著對建筑物用途的多元化需求，以及對新建和既有建筑結構耐久性、安全性的更高要求，對工業與民用建筑砼結構的改造與加固工程也日趨增多。

1 砼結構需要加固或改造的幾種常見情況

1.1 結構設計規范的修訂和設計標準的提高，尤其是抗震設計規范的頒布施行，使得按原規范設計的砼結構不能滿足設計標準的要求；或是結構設計時的設計資料和設計方法不全或不準確、不恰當，致使設計出來的建筑結構存在安全隱患。

1.2 砼結構在施工過程中，由于原材料質量不合格、配合比和施工方法等不符合設計和施工操作規范要求，導致建筑結構存在安全隱患，需要加固或改造。

1.3 原有建筑的使用功能改變，比如續建、增層、增加樓面荷載等，或因建造年代久遠、某些構件老化，需要對它進行加固或改造。

1.4 因自然災害或周邊惡劣環境，導致結構發生較嚴重的損壞者，比如地震、火災等發生之后，或周邊高酸堿、高溫差變化等環境對建筑結構的侵蝕，也需要對結構進行加固處理。

2 砼結構加固處理的基本原則

2.1 砼結構加固前，必須請有相應資質的檢測鑒定機構，按照《建筑結構檢測技術標準》、《危險房屋鑒定標準》、《建筑抗震加固技術規程》和《民用建筑可靠性鑒定標準》等相關技術標準對其進行可靠性鑒定，然后才能確定加固設計方案；同時還需根據砼結構遭破壞的嚴重程度和使用單位的要求，確定加固后該建筑結構的安全等級和再使用年限。

2.2 由于地震、火災、酸堿腐蝕、凍融等原因造成結構損壞者，加固時必須重點考慮有效消除這些不利因素，以免舊病復發，導致再次加固處理。

2.3 盡可能保留和充分利用原結構、構件，盡量減少拆除或更換；能保留部分要確保其安全性和耐久性，必須拆除部分應盡可能做到材料和構配件的回收和再利用，以利于節約資源和環保。

2.4 確定加固方案時，應綜合考慮技術經濟指標，要從設計和施工組織上采取有效措施，盡量縮短施工工期，盡可能少影響建筑物的正常使用，減少停工停產，盡量不影響用戶正常生活和工作。

3 砼結構的加固方法

砼結構加固方法常用的有直接加固法、間接加固法和新型加固法三種。

3.1 直接加固法

3.1.1 粘貼鋼板加固法

此法是在砼受彎構件或受拉構件承載力不足的區段（正截面受拉、受壓區或斜截面受剪部位）表面粘貼鋼板，以提高被加固構件的承載力和滿足正常使用要求。此法結構計算簡單、施工方法簡便、不損傷原構件、不影響其外形尺寸，但加固效果完全取決于粘結工藝和操作技術，因此務必精心施工。此法適用于承受靜荷載且處于正常溫、濕度環境中的構件加固。

3.1.2 粘貼纖維增強塑料加固法

此法結構計算簡單、施工簡便、不改變結構外形尺寸、耐腐蝕、耐潮濕、耐久、維護費用較低，但加固處理后還需作專業防火處理。

3.1.3 外包型鋼加固法

它是以型鋼（角鋼、槽鋼）外包在砼結構四角（如柱）或兩角（如梁）的加固方法。一般采用環氧樹脂漿料或高強粘結劑涂抹在型鋼內側，使型鋼與被加固砼構件粘結成一個整體，共同受力。此法受力可靠、工藝簡便，但用鋼量較大，且不宜用于60℃以上高溫和相對濕度在70%以上的環境；特別適用于使用上不允許顯著增大原構件外形尺寸，但又要求能較大幅度提高其承載力的砼結構構件加固。

3.1.4 加大截面加固法

在砼受彎構件的受壓區加砼現澆層、在軸心受壓柱的外圍澆筑鋼筋砼外包層，增加梁、柱截面面積，從而有效提高梁柱構件正截面抗彎、抗壓、斜截面抗剪能力和截面剛度，起到補強和加固作用。此法工藝簡單、適應性強，已具有成熟的設計和施工經驗；它適用于梁、板、柱、墻和構筑物（如水塔）砼結構加固，缺點是現場濕作業時間較長，對生產、生活有一定影響，且加固后的建筑物的凈空有一定的減小。

3.1.5 錨固法

此法工藝簡單、適應性強，適用于梁、板、墻、柱等建筑砼結構的加固，缺點是現場濕作業時間較長，對生產、生活有一定影響，且加固后的建筑物的凈空有一定的減小。

3.1.6 置換加固法

在梁或偏心受壓柱等構件中，用置換法可以達到直接補強的效果。運用此法時需將構件切割成方形切口或將柱間斷式切斷，然后用比原設計強度等級提高一級的微膨脹砼進行缺口（或斷口）澆筑。此法濕作業時間較長，適用于受壓區砼強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等構件加固。

3.2 間接加固法

3.2.1 增加支撐加固法

采用增加支撐構件、增加支承點的方法，以減小受彎構件的計算跨度、減輕其負荷，達到提高其承載力和安全度的目的。此法簡單、可靠，適用于梁、桁架、現澆樓板等水平結構構件的加固；其缺點是易損害建筑結構原貌和使用功能，且會減少其使用空間。

3.2.2 預應力加固法

此法又叫反彎矩法，它具有卸載、改變結構內力狀態和加固等三重效果，適用于大跨度建筑結構構件加固。此法采用預應力鋼筋在構件外進行張拉，可起到增加受彎構件主筋承載力、提高構件正截面和斜截面強度及構件整體剛度的作用。用此法加固砼結構后，可在建筑結構運行期間，隨時采用X射線或其他無損檢測技術進行質量檢測，以確保建筑結構安全使用；此法的缺點是加固后外露的預應力鋼筋易銹蝕，需對它進行防腐、防銹蝕處理。

4 新型加固法

4.1 聚合物浸漬砼加固法

這是一項化學加固技術，是指以普通水泥混凝土為基材，以有機溶液為浸漬液，令其滲入砼內部，從而聚合成一種有機-無機復合材料，主要用來提高砼構件的強度和耐久性，它能極大地改善砼的微觀力學結構，提高砼基材的各項力學指標；此法施工時不損傷原結構構件，不影響原結構外形尺寸，質量安全可靠。

4.2 玻璃鋼加固法

玻璃鋼是由玻璃纖維和環氧樹脂按一定比例形成的一種輕質高強新材料，具有自重輕、強度高、韌性大、耐腐蝕等特點，它的線膨脹系數與砼的很接近。用玻璃鋼加固砼結構，施工方法簡便、周期短、抗滲性和耐腐蝕性優良，適用于梁、板、柱、墻等構件的加固，缺點是在高溫和動力荷載環境下易老化，故加固后還需對它作特殊處理。

4.3 碳纖維加固法

此法采用碳纖維和樹脂類膠粘劑對建筑結構作加固處理，它能大幅度提高砼構件的承載力和延性，施工簡便，加固后還能提高結構的耐腐蝕性和耐久性。

4.4 植筋加固法

這是一種對砼結構構件最簡捷、有效的錨固與連接技術，可在結構構件中植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋，已廣泛應用于對既有建筑結構的加固、改造工程，比如：在施工中漏埋鋼筋或鐵件，或者預埋鋼筋、鐵件偏離設計位置的補救，加大截面加固法中的鋼筋連接、結構增層時對柱內主筋接長處理，以及高層建筑增設剪力墻的植筋等。

4.5 托換技術加固法

此法是采用托梁換（拆）柱（墻）技術，對砼結構進行加固、改造，由相關結構加固、上部結構頂升與復位，以及廢棄構件拆除等技術組成，適用于對既有建筑結構的加固、改造。與傳統做法相比，此法有如下優點：施工時間短、費用低，對生產、生活影響較小，但對操作技術和施工安全措施方面要求較高，務必挑選熟練工人施工。

[責任編輯：鄧麗麗]