论混凝土建筑结构的加固设计

卢嘉升

[摘要]本文在此基础上对混凝土结构加固设计进行了研究和探讨，对于建筑结构加固技术的应用具有一定借签和指导意义。

[关键词]混凝土 建筑结构设计 加固设计

中图分类号：TU37

一、建筑结构加固概述

1、结构加固的基本原则

(1)结构经可靠性鉴定需要加同时，必须进行加固，加固的范围可以是整体房屋，亦可是指定的区段或特定的构件。

(2)加固设计应考虑施上方便且可行的施工方法。对于混凝土结构，宜提高一级强度等级，并加强构造和连接措施等，以保证原结构与新混凝土协同工作。

(3)由于高温、腐蚀、冻融、振动等原因造成的结构损坏，加固时应采取减小、抵御或排除上述不利水素影响的对策，保证加固后的结构安全可靠，正常使用。

(4)结构加固应尽量考虑经济效果，尽可能做到在不停产的条件下加固，尽量不损伤原构件和减少构件的拆除，能够使用的应当保留。

(5)加固过程一定要注意安全，若发现结构构造有严重缺陷，应立即停止施工，待消除隐患后方能继续。

2、加固方案设计的注意点

(1)选择加固方案要考虑施工安全、效果可靠、经济性好，而且施工耍简单，工期尽量短。一般的加固工程都能做到效果可靠，但往往会忽略其人员施工安全、技术合理、经济性等方面的不足，造成施工人员安全系数低，施工工期长，工艺复杂，或者是出现不必要的浪费。

(2)加固方案要在满足加固本身的要求上，多考虑使用新技术、新材料、新工艺。随着当今科学技术的飞跃发展，先进的技术、材料、工艺都能使加固方案达到事半功倍的效果，比如近几年兴起的复合材料加固法。所以一个优秀的加固方案不但要在性价比、性能比上下功夫，还要体现其工艺技术的先进性和科学性。

二、混凝土结构的加固技术

1、增大截面加固技术

对混凝土结构而言，增大截面法是通过采用同种材料(混凝土)来增大原混凝土结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时，常采用增大截面法。

2、预应力加固技术

预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力，影响并改变原结构应力分布，并降低结构原有应力水平，致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果，适用于大跨度结构加固，以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。

3、增设支点加固技术

增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠，但对于使用空间有一定影响，适用于粱、板、桁架、网架等水平结构的加固。

4、化学灌浆补强加固技术

化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内，使其扩散、胶凝或固化，达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种：一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料，它具有化学稳定性好、可以室温固化、收缩小、强度高、粘结力强等一系列优点，而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力，能有效地修补混凝土的裂缝，恢复结构的整体性，目前是一种较好的补强固结化学灌浆材料，一般用于修补宽度为0．2～0．5mm的裂缝；另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点，能灌入0．O5mm宽的细微裂缝中，一般用来修补缝宽在0．2mm以下的裂缝。

5、水泥压浆补强加固技术

水泥压浆补强法是一种用压力设备将水泥浆液压入结构构件的蜂窝、孔洞或裂缝中，充填并固结这些缺陷，以达到补强加固的目的。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低，运输、储存方便及灌浆工艺比较简单等优点，至今仍是应用最广泛的灌浆材料。该法的缺点是需要专门的设备，主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。

6、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(干喷机)或混凝土湿料(湿喷机)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，它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化，也不需要支模或只需部分支模，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。

三、混凝土结构的加固设计应用

1、混凝土梁、板加固的设计

(1)增大截面加固法。增大截面法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积， 同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。增大截面法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝土共同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能；而加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败。

(2)黏贴加固法。黏贴加固法是用黏结剂(结构胶)将钢板或其他高强材料(如碳纤维、玻璃纤维)黏在需要加固的部位，以提高构件的抗弯、抗剪承载能力，亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于20世纪60年代，它不仅用于建筑，同时也用于桥梁、公路的加固。

(3)增补受拉钢筋法。对于承载力要求增加不大、经验算其截面高度满足要求的梁，只须适当增设受拉主筋即可。后补的钢筋可以直接焊在原梁的钢筋上。增补受拉钢筋法可分为全焊接补筋和半焊接补筋和黏结法三种。

2、混凝土柱的加固设计

应根据柱子外观表现、现场调查结果以及室内的工作结果。判明混凝土柱破坏的原因，从而采取各种不同的加固方法，及时对受损坏的混凝土柱进行加固处理。

(1)增大截面法。增大截面法又称外包混凝土加固法，是一种使用最广泛的加固柱子方法，在条件允许的情况下，是一种最可靠的传统加固方法，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。

(2)外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土的四角或两面包以型钢的一种加固方法，它的优点是构件的截面尺寸增加不大，但原柱的载力能力提高较大，这种方法特别适用于构件外形受限制，不宜增加太多的情况。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。

(3)置换加固法。置换法是一种针对柱子混凝土部分进行处理而提高承载力的方法，采用这种方法时一般不考虑原钢筋利用率的折减。该方法普遍用于混凝土柱因火灾或其它破坏而导致混凝土强度下降引起柱承载力不足的情况。

(4)预应力撑杆加固法。预应力撑杆加固框架柱是种简单又快速的加固方法，能有效地提高轴心受压或偏心受压柱的承载力，预应力撑杆有单侧和双侧两种i单侧撑杆适用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低、弯矩不变号的偏心受压柱加固；双侧撑杆适用于需变号的偏心受压及轴心受压柱加固。

四、结束语

结构加固设计在我国仍属于新兴领域，随着科学技术进步和新型施工技术的研究与应用，其计算理论、技术措施和应用材料会更加成熟完善，并满足提高结构使用功能和安全性能的需求。混凝土结构加固设计是一个繁琐而技术含量较高的工作，需事先建立明确的工作思路，通过对原有建筑物的仔细剖析，熟悉其工作性能和状况，由概念设计着手，从整体上分析原有结构体系和新增体系的合理性，在结构构件和节点的处理上在符合概念设计的同时满足两种极限状态设计。改造方案要兼顾合理性和经济性，根据实际条件选择适宜的加固方法，最大限度地达到主的使用要求，实现预期的加固效果。

参考文献

[1]邓伟瑜．浅谈建筑结构混凝土加固技术方法[J]．沿海企业与科技，2009，(05)

[2]杨昆鹏，刘少国．地铁隧道地层注浆预加固施工技术研究[J]．山西建筑，2008，(10)

[3]李晓青．浅谈渠道防渗工程技术措施浅析[J]．甘肃农业，2007，(０８)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。