浅谈建筑钢筋混凝土结构加固设计

浅谈建筑钢筋混凝土结构加固设计

龙海源

广东城建达设计院有限公司鼎湖分公司广东肇庆526070

摘要：随着人们对居住环境安全性的要求越来越高，对建筑使用功能要求越来越多样化，经常需要对现有建筑进行加固改造以满足新的使用要求。文章主要分析了建筑钢筋混凝土结构加固设计措施，以供参考。

关键词：建筑；钢筋混凝土结构；加固设计

引言

实际工程中，许多钢筋混凝土建筑由于使用功能发生改变、设计标准提高、施工失误、材料质量不符合要求，以及风灾、火灾、水灾、地震灾害等因素的影响，不能满足现有的安全、适用、耐久性要求。若将原有建筑拆除重建，不但会影响正常使用，造成环境污染，且造价较高，而选用适宜的加固技术进行加固，能够保证结构的安全使用并节约造价，相对更经济合理。

1建筑钢筋混凝土结构加固设计的必要性

在目前的工业和民用建筑中，存在许多使用年限超过30年的建筑，在当时的时代背景里，受到许多因素的制约，许多钢筋混凝土建筑均存在不同程度的安全隐患。另外还有一些建筑物由于设计时、施工时及工程管理上产生的质量问题，危及建筑安全。在建筑物出现以下情况时，应当及时对建筑物进行检测、加固。如:建筑结构破损，年久失修；建筑体遭受过地震、海啸、火灾、泥石流等人为或自然灾害；建筑改修时有露筋蜂窝等质量差的问题；设计不合理，没有充分了解该工程的地质水文待点；改造的建筑物改造不正确，任意对墙体开洞，改变建筑物载荷能力；建筑物周围环境的改变，长期受高温、酸碱等腐蚀性材料影响，建筑物结构遭到损毁。及时检测、加固钢筋混凝土建筑结构是保障建筑物的安全性，提高建筑物的强度、稳定性能、刚度、耐久性，以满足建筑物的正常使用功能，并延长其使用寿命

2建筑钢筋混凝土结构加固设计

2.1增大截面法

即在受弯或受压构件表面浇筑一层钢筋混凝土，再加部分锚筋锚固，增强新旧混凝土整体性，使其共同受力，较大提高构件刚度，从而提高构件正截面抗弯、抗压和斜截面抗剪承载力。该加固方法一般适用于梁、板、柱、墙、基础等混凝土构件。该加固方法的优点是构件刚度提高多，较经济。缺点是新旧混凝土整体工作性能差，存在应力应变滞后问题，现场施工湿作业量大，周期长，占有建筑使用空间大，影响外观，结构自重增加大，对邻近构件如梁，柱，基础，地基等影响大。

2.2外包型钢法

外包钢加固技术是通过使用乳胶水泥和环氧树脂材料对梁柱外围的包型钢进行灌浆加固，也能够通过对外围的包型钢焊接，实施加固技术。此种加固技术可以依据施工方法的不同分为干式、湿式外包装法。外包钢法能够使建筑结构更为密实，加大建筑结构的刚度、稳定性能，提升建筑结构的承载力，提高使用性能。采用外包钢加固技术时要注意一些细节问题，如优先考虑采用低强钢材进行加固，低强钢材的运用不会对加固构件产生大的应力，能够对建筑加固构件没有负面影响的情况下，实现建筑构件的加固。同时为了确保包钢与建筑结构的相互结合、融为一体，一般都要对水泥与混凝土的使用性能做严格要求，混凝土应具有微收缩性和微膨胀性，才能确保建筑结构在加固处理后不会出现新的裂痕，降低加固效果。除此之外，还要对混凝土中的外加剂进行严格管控，使用量有度，另外为了提高混凝土和易性降低混凝土的塌落度，应选取对混凝土收缩性影响小、能够提升混凝土耐老化度的外加剂。

2.3粘贴钢板法

将钢板粘贴在被加固构件的外侧，混凝土通过结构胶将内力传递给钢板，使钢板与原有构件共同抗拉、抗压、抗剪，以提高构件的承载能力和刚度，使其满足加固设计要求。钢板与钢筋相比拉压强度提高多，为了防止钢板—混凝土界面发生剥离破坏，可采用U形箍与钢压条加强锚固。该加固方法一般适用于承受静力作用的受弯(梁、板)，受拉杆件加固。这种方法比较坚固适用，简单，施工快捷，基本不增加被加固构件断面尺寸和重量。但存在滞后应变，以及钢用量增大，构件延性小的缺陷。

2.4体外预应力筋加固法

体外预应力筋加固是将具有防腐保护的预应力筋布置在梁体的外部(或箱内)，对梁体外筋施加预应力，以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷产生的内力，达到改善梁的使用功能和提高梁的承载力的目的。传递预应力通过锚固区域和转向块，锚固区选在两端或桥梁支座处刚度较大的横隔梁端块节点处。布置应使结构受力对称，沿构件两侧对称布置。该加固方法一般适用于桥梁和建筑，大跨结构及大型结构。对于原构件截面偏小或需要增加使用荷载，处于高应力、应变状态，且难以直接卸除其上的荷载的情况，尤其对于结构荷载变化较大、结构变形较大等处，采用其他加固方法不适用时，更有优势。这种方法消除了滞后效应，减小混凝土构件截面尺寸，减轻结构自重，受施工场地影响小，工期快且不占空间。

2.5喷射混凝土补强加固技术

喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水或混凝土湿料以高速喷射到混凝土结构上，并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣，施工方便、速度快、工期短，喷射凝固层与原结构粘结力强，所以在大范围加固工程中具有独特优势。其缺点是需要专门的设备，对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换；在梁、板等构件的下面增补混凝土；填补混凝土和砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面。

2.6粘贴碳纤维法

外贴碳纤维加固是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维），用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗裂或抗弯、抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。碳纤维片材由于其强度非常高，用于增强钢筋混凝土结构梁、柱的抗弯、抗剪能力时，能显著提高其承载能力和延性性能。大量工程实践和试验研究表明：采用碳纤维对钢筋混凝土构件进行抗震加固，可以有效约束混凝土的变形，增强耗能能力，从而使其承载能力及延性能力有较大的提高，可取得良好的抗震加固效果。该加固方法几乎不增加结构自重、耐用、加固改造成本较低、维护费用较低。可显著提高构件的承载能力和抗震性能，耐腐蚀和耐久性能好。但是，该加固方法需要进行专门的防火处理，而且碳纤维的高强特点仅在受拉钢筋屈服后才发挥，强度利用率不高。

2.7外贴预应力碳纤维布加固法

预应力碳纤维片材加固法既综合了粘贴碳纤维加固法与体外预应力加固法的优点，又避免了高强的CFRP材料应力滞后、体外预应力钢束易腐蚀的缺点。此法存在缺点是预应力碳纤维布结构胶在长期荷载作用下的抗剥离、抗老化性能差。

2.8内嵌预应力碳纤维筋

内嵌预应力碳纤维即在内嵌粘贴碳纤维片材基础上对FRP筋施加预应力，筋材能大幅度提高构件的开裂荷载和极限荷载，有效限制裂缝开展，使得裂缝变得细而密;有效减小构件的变形，延缓筋材屈服，充分利用了碳纤维筋的高强性能，解决了构件二次受力应力应变滞后问题。缺点是随着加固量及初始预应力水平的提高，被加固试件的延性会有所降低。由于此种方法仍处于研究阶段，技术尚不成熟，工程应用较少。

3结语

综上所述，钢筋混凝土结构是如今建筑结构的主流，在使用期间建筑出现问题，最好的办法是运用加固技术，使建筑的承载力增强。加固设计时需要全方面来考虑，结合实际情况选择操作性强的方法，保障建筑物的安全性，达到对建筑物的加固目的，延长其使用寿命。

参考文献

[1]赵文强.有粘结外包钢加固钢筋混凝土柱的工程应用和研究[J].工程质量，2014(4).

[2]贾国超，李林霖.房屋建筑钢筋混凝土主体结构加固施工方法研讨[J].门窗，2014(12).

[3]方昆林，袁建伟.单层钢筋混凝土桁架在建筑结构改造加固中的工程应用[J].中外建筑，2014(2).