鋼筋混凝土框架結構加固技術的應用

岳軍

(中機第一設計研究院有限公司，安徽 合肥 230000)

工程建筑的形態在不斷的變化，但支撐結構和框架變動較大。因此，必須對相應的結構進行加固，以適應建筑使用的要求。相同的框架在進行加固后，承載力和受力狀況都要比原來的框架有所變化，這就為施工方提供了更多的施展空間，既能保證施工質量，又能滿足相應的施工要求。在建筑施工中，質量才是最重要的，如果出現了質量問題，那么后果不堪設想。因此，合理運用鋼筋混凝土的施工工藝，是保證施工質量的關鍵。當然，施工單位也要根據具體情況來確定施工方案，合理使用加固技術，確保施工質量。

1 鋼筋混凝土框架結構概述

鋼筋混凝土框架是由橫梁、縱梁等構件構成的框架，按其施工方法可分為三種，包括整體式、裝配式和裝配整體式。整體式結構的穩定性和完整性較好，結構也比較靈活，但是整體結構的缺點就是需要大量的模板，所以施工時間較長。裝配式結構的全部構件都是預制構件，裝配式結構可以在工地上直接進行構件的安裝和連接，為機械化施工提供了更為有利的施工環境[1]。裝配整體式是在工地上進行預制梁、柱、板的安裝，并在構件的連接處采用鋼筋混凝土澆筑，以確保施工質量。由于在設計框架結構時，通過控制建設項目的費用，可以提高項目的經濟效益，因此具有很好的經濟性。另外，在設計時，還可以方便地進行平面空間的結構設計，通過對平面的調整，可以更好地確保設計的合理性，提高整個平面空間的使用率。由于框架結構采用的大部分構件都是標準構件，所以可以確保工程的規范性。在施工中，相同尺寸的構件可以提高工作效率，確保工程質量。

2 鋼筋混凝土框架結構設計中直接加固技術應用

2.1 增大截面法

在目前的直接加固方式中，增大截面法是一種比較常見的處理方式，其主要作用是通過在現有的鋼筋混凝土結構中增加一定的截面面積，并在原來的基礎上增加鋼筋，從而提高結構的整體強度。在實際使用中，主要用于某些受壓構件加固作業，其操作程序十分簡便，是當前建筑工程中普遍采用的結構形式。由于采用這種方法，結構的整體體積會增大，占用的空間也會很大，而且會增加結構的自重，從而給地基帶來更大的壓力[2]。

2.2 混凝土置換法

在直接加固中，混凝土置換的作用是將不符合規定的鋼筋混凝土拆除，在清理完畢后，在原有的框架上重建模板，進行混凝土澆筑，以達到修復結構承載力的目的。在工程實踐中，這種加固技術是針對某些結構在施工質量不合格或受到外力影響而損壞時應用。另外，在進行結構模板重建時，必須與原有結構的大小保持一致，并且使用的混凝土澆注材料必須與原有的施工材料相適應，以增強結構的整體強度[3]。但在工程實踐中，這種方法不僅工作量大，而且養護周期也比較長，從而限制了施工進度。

2.3 外粘型鋼法

與上述兩種傳統的施工應用技術不同，外粘型鋼法是一種比較新穎的加固技術，基本原理是在原有的鋼筋混凝土框架外包覆一層鋼結構，從而達到外包鋼骨架的目的，既能有效地避免鋼筋混凝土結構的變形，又能提高整體強度。這種方法對結構進行快速加固，對工期較短的工程具有很好的效果[4]。但這種方法造價昂貴，耐熱性能差，一旦發生火災，很可能造成結構坍塌。

2.4 粘貼鋼板法

與外粘型鋼法類似，粘貼鋼板法的施工材料也是鋼結構，但與外粘法的區別在于，這種粘結法使用的是粘膠劑，在粘膠劑的作用下，可以直接附著在鋼筋混凝土構件的表面，取代原有的受力結構，形成新的承載體，提高整體結構穩定性。根據以往的工程實踐，這種加固方式主要是針對某些受拉或受彎的建筑物。但與外粘型鋼相似，其結構在外部環境、溫度等因素的作用下容易出現質量問題。粘鋼加固必須保證施工環境中的溫度和濕度，使其免受腐蝕。粘鋼加固施工工藝要求在混凝土結構外施工，采用粘結劑加固結構，從而提高結構穩定性。另外，混凝土強度不得低于C15規范，施工質量直接影響最終加固施工質量，需要專業技術人員操作，有效保證最終加固效果達到工藝要求[5]。粘鋼加固時，需要對材料表面進行處理，并在加壓固化后及時檢查，直至達到標準要求，才可使用防腐粉末。

2.5 粘貼碳纖維布加固法

在直接加固法中，粘貼碳纖維布基本原理是將預先制備好的碳纖維直接粘貼到混凝土結構上，從而達到增強混凝土結構強度的目的。這種方法對梁體的加固具有很好的應用價值。但這種材料具有很低的耐溫性，在高溫環境下，其強度也會降低。自80年代以來，碳纖維復合材料廣泛應用于建筑混凝土結構加固。由于其密度低，施工方便，強度高，在整個混凝土結構加固中得到了廣泛的應用?；炷两Y構一般采用多種加固材料，TRC是一種新型加固技術，以玻璃纖維、多軸纖維為主要材料，能有效彌補傳統混凝土結構的缺陷，同時具有極強的耐火性和耐蝕性，能與原有混凝土結構形成良好的融合性[6]。另外，纖維本身可以按照設計基本方向排列，大大提高了施工效率。因此，這種材料廣泛應用于輕型薄壁件或包覆件的修復和加固。

2.6 預應力加固法

在使用過程中，結構會產生相應的預應力，而預應力加固則是將預應力鋼筋加入到結構的初始狀態下，使得其內部應力分布發生變化，從而改善結構的承壓性能，增強結構的使用穩定性。在工程實踐中，這種施工方式主要適合于大跨度的梁結構，同時也適合于承重分壓結構。在預應力加固法施工中，對各個工序的操作都有很高的要求，而且對設備和操作者的技術水平要求較為嚴格。預應力加固技術一般適用于鋼筋結構嚴重腐蝕時，即使結構已發生破壞，也可直接應用于結構本身。加固前應充分了解結構開裂程度、結構腐蝕程度、結構承載能力等情況，并據此制定相應的加固方案。同時，預應力加固對混凝土結構強度有一定要求，如果強度達不到要求，應及時采取其它措施。預應力加固的具體工作原理是利用支撐結構將整個結構的受力點分散，從而進一步提高整體承載能力[7]。為了達到較好的加固效果，應合理設計支桿數量、支座布置、主荷載位置增加支桿數量。

2.7 噴射修補加固法

噴射修補加固法是目前框架結構中普遍采用的一種加固方式，其應用原理是利用高速噴射裝置，將混合好的水泥砂漿噴入混凝土結構的表層，使其凝固，從而達到加固結構整體強度的目的。該技術的建設速度大大提高，在新舊建筑的連接處具有很好的應用效果。應指出，結構所采用的設備綜合性能要求很高，對操作者的整體素質要求也很高。

2.8 化學灌漿加固法

化學灌漿技術是將相應的化學物質注入水泥漿液中，通過壓送機械將其注入混凝土裂縫，使其擴散、固化、連續膠凝，最終達到加固的目的?；瘜W灌漿工藝一般采用甲基丙烯酸甲酯和環氧樹脂。

3 鋼筋混凝土框架結構設計中間接加固技術應用

3.1 增設構件法

在間接加固法中，增設構件法是一種比較常見的加固方法，其應用原理是在原有的基礎結構設計基礎上，添加部分構件，使原結構的受壓狀態得到合理的分攤，從而減少原結構的承受壓力，提高結構的穩定性[8]。該加固方法的施工和使用步驟簡單，施工速度快，適合各種結構的構件加固。但與增大截面法相似，在施工后必須考慮結構對空間的影響。

3.2 增設剪力墻加固法

增設剪力墻加固法也是一種間接加固法，其應用原理是在適當的部位構造剪力墻，使其與原有的鋼筋混凝土結構形成一個整體，從而增強結構的抗壓強度和抗震性能。一般情況下，這種結構適合于低層建筑，對梁柱的承載力有顯著提高。但在工程實踐中，由于剪力墻的存在，會使建筑占用更多的空間，所以在工程實踐中必須全面考慮。

4 鋼筋混凝土框架結構加固技術應用

4.1 加固技術流程

首先，要對結構的整體可靠度進行有效的分析，著重對結構的材料質量、整體承載力、構件的力學性能等進行深入的研究和分析，以確保工程設計的合理性。如果工程所用的材料與實際需要有一定差異，對材料進行二次檢驗，并對其進行評估，為加固技術方案的編制提供依據[9]。通過技術人員的分析，可以通過擴大截面加強技術，套箍加固層來約束鋼筋混凝土框架結構的所有受力，并限制其橫向變形，從而從根本上改善混凝土結構的強度和延性，優化整個結構的使用壽命。采用套箍構件對鋼筋混凝土框架基礎進行處理，并對其進行表面開裂區封閉，以達到控制應力強度的目的，避免出現裂縫問題。同時，將原有的鋼筋混凝土框架與套箍構件有機地結合起來，有效地提高了整體的承載力和剛度，增強工程的整體施工效應。為確保施工的正常運行，必須對加固技術方案進行改造。通過對方案的經濟性、安全性和適用性進行詳細分析，制定技術標準，確保施工的高效地開展。

4.2 加固技術方案對比

為了確保工程場地的正常使用，必須在加固過程中進行技術方案的優化，并對各種設計方案進行比較和分析，從而提高工程的整體效益。1)在建筑物中增設兩層鋼筋混凝土框架結構。該方法造價低廉，與原有建筑物銜接良好，減輕鋼筋混凝土立面施工的困難。但由于技術使整個結構的自重增大，不宜用于大型梁、柱當中；2)加強輕鋼結構的方法。采用兩層輕鋼結構進行加固，可有效地解決結構自重的問題，而且施工時間較短，具有較高的機械化水平。但由于底層鋼筋混凝土結構的連接處，對原有結構的安全性產生了一定的影響，因此應對其進行詳細的優化設計。

4.3 框架鋼筋施工

在綁扎時，要求在搭接綁扎前按鋼筋等級確定搭接長度，并仔細檢查搭接長度、綁扎質量、混凝土強度等。如果有不同等級的混凝土，則需要技術人員仔細地計算鋼筋的連接強度，以確定特定的搭接長度。技術人員也要注意按規定做好預留部位的處理，以免影響到接頭的連接效果。在施工過程中，可以在同一連接區設置接頭，合理安排捆扎結構，防止構件過分密集或分散，并按鋼筋結構的特性要求進行搭接，適當預留搭接接頭的位置。在鋼筋焊接過程中，首先要模擬相同的施工工況，確定焊接過程，并按照質量標準仔細檢查焊縫中有無夾渣、氣孔等不良現象，防止因焊接質量不達標而影響鋼筋混凝土結構的加固效果。

4.4 加固技術管理

加強對施工技術人員的專業技能和綜合素質培訓，增強他們質量控制責任心，確保能夠正確、嚴謹地執行鋼筋混凝土框架結構的加固技術，并嚴格按照操作規范和標準進行作業。在加固工程中，要加強對施工人員的安全意識，對每一道加固工序的操作進行嚴格控制，防止違章操作現象的發生，要在確保施工安全的前提下，盡可能地提高加固效果。

5 鋼筋混凝土框架結構加固的注意事項

鑒于與原建筑工程的承載能力相結合，加固施工方案最終選定應具有綜合性，在加層部位要進行新的基礎建設，以保證在施工過程中不會影響到原有結構的基礎。對基層混凝土結構的各種粘結材料進行角磨機處理，混凝土結構表面產生的灰塵清理干凈。若使用高壓水洗，應在表面完全干透后再進行下一階段的施工。混凝土結構表面出現的各類缺陷，在進行下一階段前，必須使用砂漿進行修補。如鋼筋暴露或生銹，應首先對鋼筋進行除銹。此外，在施工中應注重新舊交接層的施工質量，使其成為一個整體的受力系統。由于建筑加固工程與新建工程不同，施工過程中有許多不確定性，所以必須加強施工現場的安全管理，并嚴格按照設計圖紙進行施工，特別是在鋼筋焊機的使用中，要防止鋼筋與酸性物質接觸，避免影響到鋼筋的使用。

6 結語

在當前的建筑工程建設中，支撐構件是建筑的關鍵。如果支撐結構發生問題，則整個建筑的安全將會受到質疑。這就要求在采用加固技術時，必須通過對各部位進行分析，確定各部位的強度，再選用相應的加固工藝，從而提高加固效果，同時，對加固工作也要進行嚴格的規定，如果達不到要求，必須立即進行返工，直至合格進行下一階段的施工，從而避免安全隱患。另外，有關的施工技術也要加強，在進行加固時，必須要增強加固技術與實際加固部分的契合度，從而提高工程質量。