淺析鋼筋混凝土結構加固的意義與方法

王冬

（河南財經政法大學 河南鄭州 450052）

1 加固的意義

鋼筋混凝土結構從誕生至今已有一百余年的發展歷史，是當今工程領域運用最為廣泛和成熟的一種結構體系。這種結構體系能具備人們對建筑物需求的三項基本功能即安全、適用和耐久。當建筑物受外力破壞，它的受力或圍護結構構件，存在安全隱患或建筑物的使用功能需要改變時，就需要對建筑物整體或局部進行加固。通過相應的技術手段進行加固從而使受力結構或維護結構的剛度、強度、穩定性和耐久性得到加強，是建筑物達到它的三項基本功能。

對鋼筋混凝土結構的加固：①對受到損傷的部位的加固，使其能繼續承受建筑物的設計承載力；②對未受損的部位進行加固，滿足建筑物對新荷載的安全要求。

幾種常見的需要加固補強的建筑結構：

（1）由于建筑結構快要或是已經超過設計使用年限且出現結構損傷，造成使用功能受限或安全隱患。

（2）在設計或施工時出現失誤導致建筑物無法承受設計荷載。

（3）由于地震、風暴、火災和泥石流等災難性事件造成的建筑物產生損壞時。

（4）對一些有價值的建筑物進行保護時。

（5）對現建筑進行改、擴建，原結構不能滿足后續使用荷載時。

（6）對建筑物進行裝修需要改變原設計的受力體系時。

我國從1949年建國至今馬上要70年了，按我國建筑設計50年的標準，70年代前建的房屋已經達到了使用壽命，改革開放初期的建筑也已經入老齡化。對這些超齡或馬上到達設計使用年限的工業、民用建筑進行必要的加固和改造是非常必要的。目前，建筑結構的鑒定、加固和改造項目在建筑市場中的占比也是逐年提高。

所以非常有必要對鋼筋混凝土結構加固技術深入研究并推廣應用，從國內、國際土木工程學科設置與論文發表量來看這一點得到了大家的共識。對已建成的鋼筋混凝土建筑進行相應的加固補強，不僅可以節約大筆新建的投資還能減少大量不可降解的建筑垃圾的產生，還能減少拆除原建筑產生的揚塵污染，而且加固改造的周期比拆除新建快很多，由此產生的社會和經濟效益巨大。

2 常用的加固方法及特點

當前國內對建筑結構和構建常用的加固方法主要有以下幾種：

2.1 增大受力面積法

增大受力面積法是用混凝土增加原結構的截面面積，從而增加整個構件的應力區，減小單位面積的壓力，進而提高原結構的承載力。要使用這種方法加固首先要求原結構外表面基層結實、可靠，其次原結構表面要做鑿毛和清潔處理。這種加固方法的優點是操作方便。缺點是現場要進行澆筑混凝土作業，工作量大，混凝土不宜振搗密實，加固后構件重量增加較多。原始結構的外觀和形狀體積會增加，這將對使用空間和視覺效果產生一定的影響。

2.2 外加型鋼法

外加型鋼法是在原構件周圍增加型鋼，保證型鋼與原結構受力相同，從而提高原結構的承載力。這種方法相對于增大受力面積法可以在盡量小的不增加構件截面尺寸的情況下提升構件的承載能力。外加型鋼有兩種做法，一種是通過鉚釘、螺栓使型鋼與原結構結合，另一種是通過各種粘接材料使型鋼與原結構結合。該方法的優點是操作簡單、易于施工。缺點是型鋼與原結構連接力的可靠性不穩定，容易受施工質量的影響；其次是原結構的形狀和大小會改變，影響視覺效果和使用空間。

2.3 預應力法

預應力法是使用預應力拉桿對結構構件的局部或整體進行約束，通過拉桿的預應力來降低構件的荷載的加固方法。它的優點是加固占用空間小，能有效縮小構件裂縫減小構件撓度，缺點是不能用于溫差較大和有腐蝕性物質的環境，對施工隊伍的素質和專業性要求較高。

2.4 改變受力路線法

改變應力路徑法是通過增加或改變支撐構件的位置來改變原結構傳力系統的一種加固方法。最常用的方法是加支撐點法和支撐梁拔柱法。其優點是能最大限度地改變原結構的空間布局。缺點是要經過精確地計算才能施工，在施工中易出安全事故，而且加固后會影響一部分室內使用面積和樓層高度。

2.5 粘貼碳纖維布加固法

粘貼碳纖維布加固法是利用碳纖維復合材料對混凝土結構進行加固的技術，這是利用新材料技術解決建筑領域問題的嘗試。首先是上世紀80年代初，日本做了大量碳纖維加固混凝土的研究，隨后歐洲、美國等國家也迅速深入該領域并取得了一定的研究成果。這種加固技術實質上是將碳纖維布與樹脂材料粘結在被加固構件的表面，并利用碳纖維布的拉伸強度來提高原構件的承載力。該加固方法具有操作簡單、施工門檻低、周期短、材料耐腐蝕性和耐久性好、原結構重量和構件尺寸不增加等優點。缺點是目前施工費用比較高，專業隊伍少，對荷載要求增加較大的構件不能采用。

2.6 粘貼鋼板法

這種方法是把預先做好的鋼板用膠類材料粘貼在需加固鋼筋混凝土構件表面，使粘貼的鋼板與原構件共同受力，從而達到加固原構件的目的。它的優點是施工方便、快捷。缺點是對環境溫度、濕度要求高，不能在有化學腐蝕的環境中使用，耐久性不好。

2.7 鉚栓鋼板法

鉚栓鋼板法就是把鉆好孔的鋼板通過鉚釘固定在打過孔的混凝土受彎面上，從而提高構件的抗彎承載能力和剛度。該方法的優點是施工簡單、耗時少、造價低。缺點是加固的好壞關鍵看鉚釘而鉚釘質量不好控制，原構件打孔時易傷到構件內的鋼筋，且打孔時的震動易使原構件受到二次損害。

2.8 鉚粘鋼板法

鉚粘鋼板法是把預先做好的打好孔的鋼板先用膠類材料粘貼在需加固的混凝土構件表面，再往打好的孔中打入鉚釘，通過加固鋼板與構件內的鋼筋共同受力來提高整個構件的承載力。這種加固方法的優點是能保證加固鋼板與原構件的結合牢固確保共同受力，施工方法簡單便于操作，加固的質量容易保證加固效果比較好。缺點是打孔時易對原構件產生二次損傷，且打孔位置易受梁內的鋼筋的影響。

3 鋼筋混凝土結構加固方法的選擇

我們要根據加固構件的尺寸、所在位置、所處環境、受力特點、荷載情況、及構件自身的混凝土情況進行分析，此外還要考慮改造加固費用、施工場地等外在制約因素，從而綜合選擇那種加固方法。通常梁所受荷載不大的情況下優先選擇粘貼碳纖維布加固法。遇到所受荷載較大的混凝土梁時，可以考慮鉚粘鋼板加固法。對于板型構件需要提高承載力、控制裂縫時多選用粘貼碳纖維布加固法。柱、剪力墻等受壓構件則可考慮用增大截面面積法和外包型鋼加固法。