談混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的優(yōu)缺點

于 榮

(1．蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050;2．青海大學(xué)土木工程學(xué)院，青海西寧 810016)

1 概述

建筑結(jié)構(gòu)在自然災(zāi)害和使用環(huán)境的作用下會造成不同程度的損壞，影響其耐久性和使用功能。因此，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確合理的檢測與評價，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行維修加固，使其滿足相應(yīng)安全性和使用功能的要求。以設(shè)計基準(zhǔn)期推算，大多數(shù)已有混凝土工程結(jié)構(gòu)正處于維修加固改造高峰期。因此，我國的工程建設(shè)也進(jìn)入到了維修與加固同等重要的階段。全國范圍內(nèi)建筑物的維護(hù)、改造和加固技術(shù)的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，形成了一個新興的學(xué)科領(lǐng)域。國內(nèi)企業(yè)加固改造工程日益增多。主要加固工程在以下幾個方面:

1)隨著混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的增加，老化的混凝土結(jié)構(gòu)需要加固;

2)由于現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)存在著未抗震設(shè)防或抗震能力不足，不滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的問題，需要進(jìn)行抗震加固;

3)舊建筑物由于使用功能的擴(kuò)展或改變需要進(jìn)行改造和加固，以節(jié)約投資;

4)歷史建筑承載著許多的歷史和人文信息且有著重要的研究價值，需要進(jìn)行修復(fù)和加固，所以混凝土結(jié)構(gòu)加固的發(fā)展前景廣闊。

本文介紹了現(xiàn)階段混凝土結(jié)構(gòu)加固種類特點和常用的加固方法。結(jié)合施工過程，分析了加固方法的優(yōu)缺點，并進(jìn)行對比，對具體施工有很好的指導(dǎo)意義和參考價值。

2 混凝土結(jié)構(gòu)的加固特點及種類

2．1 混凝土結(jié)構(gòu)的加固特點

混凝土結(jié)構(gòu)有其自身的特點，其加固方法不僅有所有加固技術(shù)的共同性，還有自身的一些特殊性:

1)混凝土結(jié)構(gòu)加固要受到原建筑設(shè)計的制約。由于加固是在已有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的加固改造，因此，在進(jìn)行加固設(shè)計時會受到各方面因素的制約。比如截面形式，尺寸等。要求設(shè)計者根據(jù)需加固構(gòu)件的現(xiàn)場條件和檢測結(jié)果提出合理的加固方案并與施工緊密配合，相互協(xié)調(diào)，達(dá)到安全、合理、經(jīng)濟(jì)、適用的目的。

2)需加固的混凝土結(jié)構(gòu)是已有的結(jié)構(gòu)，并且在受到各種荷載作用下結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生不同程度的變形，產(chǎn)生了應(yīng)變;在進(jìn)行加固以后兩者共同受力但是加固材料的應(yīng)變是從零開始的，存在二次受力的情況;并且新舊兩部分材料存在著應(yīng)變滯后的現(xiàn)象，同時也就有壓力滯后的現(xiàn)象，從而造成新增的加固材料的功能不能夠得到完全充分地發(fā)揮，就達(dá)不到預(yù)期的加固目的。

3)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中為了保證結(jié)構(gòu)有良好的受力和工作性能，各種結(jié)構(gòu)計算方法對于梁、柱的剛度比有一定的要求。因此，在進(jìn)行基本構(gòu)件的加固時，不能只考慮局部受損構(gòu)件的加固設(shè)計，而是應(yīng)該進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)工作性能的考慮，保證結(jié)構(gòu)的薄弱部位不會發(fā)生變化從而產(chǎn)生安全隱患。

2．2 混凝土結(jié)構(gòu)的加固種類

混凝土結(jié)構(gòu)加固改造的發(fā)展過程和混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計理論和方法、新型的加固材料和新的施工技術(shù)的發(fā)展有著不可分割的關(guān)系。目前，混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法主要分為兩大類，分別為:直接加固方法和間接加固方法。

2．2．1 直接加固方法

1)增大截面加固法。

通過增大原有構(gòu)件的截面面積或加配鋼筋，以達(dá)到提高其承載力和構(gòu)件剛度，或改變其自振頻率的一種直接加固方法。

2)置換混凝土加固法。

通過將原構(gòu)件的混凝土剔除置換成較高強度的混凝土，從而增大其承載力的一種方法。

3)外粘型鋼加固法。

對于鋼筋混凝土的梁和柱外包扁鋼、型鋼焊成構(gòu)架并灌注進(jìn)結(jié)構(gòu)膠粘劑，從而達(dá)到整體受力，共同約束原結(jié)構(gòu)構(gòu)件要求的一種加固方法。

4)外粘鋼板加固法。

通過混凝土結(jié)構(gòu)的外部粘貼鋼板提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力，同時也提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，減小其在使用荷載作用下的變形性能。

5)粘貼纖維復(fù)合材料加固法。

利用結(jié)構(gòu)膠將纖維復(fù)合材料粘貼到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面，通過纖維復(fù)合材料和構(gòu)件的共同作用從而達(dá)到增加原構(gòu)件承載力和延性的目的。

6)繞絲加固法。

通過纏繞退火鋼絲使被加固的受壓構(gòu)件混凝土受到約束作用，從而提高其極限承載力和延性的一種直接加固法。

7)高強鋼絲繩網(wǎng)片—復(fù)合砂漿外層加固法。

在被加固結(jié)構(gòu)、構(gòu)件結(jié)構(gòu)層外表面加設(shè)鋼絲繩(高強度不銹鋼絲繩或高強鍍鋅鋼絲繩)制作的網(wǎng)，然后用噴射法或人工涂壓法噴涂聚合物砂漿外層的一種加固方法。

2．2．2 間接加固方法

1)預(yù)應(yīng)力加固法。

通過施加體外預(yù)應(yīng)力改善或調(diào)整原結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力情況的一種間接加固法。

2)增設(shè)支點加固法。

是用增設(shè)支承點來減少結(jié)構(gòu)計算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。

3 施工過程中應(yīng)注意的加固方法的優(yōu)缺點

建筑施工質(zhì)量的好壞直接決定著建筑物的質(zhì)量是否合格，施工過程是建筑物從設(shè)計到使用中的最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。所以在加固過程中應(yīng)注意加固方法的適用范圍、加固方法的優(yōu)缺點，特別是高度關(guān)注加固方法的缺點，在施工中顯得尤為重要。加固方法優(yōu)缺點比較見表1。

由于結(jié)構(gòu)加固是在已有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行加固設(shè)計和施工，在選擇加固方案時應(yīng)考慮每一種方案的優(yōu)缺點，所采用的方法會受到原結(jié)構(gòu)實際受力與變形情況的制約。因此要求在進(jìn)行加固設(shè)計和施工時應(yīng)認(rèn)真勘查現(xiàn)場，了解原結(jié)構(gòu)的實際情況，包含結(jié)構(gòu)中水、暖、電管道的敷設(shè)情況并考慮結(jié)構(gòu)后續(xù)的使用要求，依據(jù)相關(guān)規(guī)范對比各種加固方法的優(yōu)缺點，提出安全、可靠的加固方案。

表1 結(jié)構(gòu)加固方法的優(yōu)缺點比較

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，大量的混凝土結(jié)構(gòu)由于老化，使用的不合理、結(jié)構(gòu)使用功能的改變或者調(diào)整等不同的原因，需要進(jìn)行不同程度的結(jié)構(gòu)加固改造。因此結(jié)構(gòu)加固行業(yè)將會在未來有一個較大的發(fā)展空間。

［1］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］呂西林．建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計［M］．上海:科學(xué)出版社，2001．

［3］張敬書，潘寶玉．現(xiàn)行抗震加固方法及發(fā)展趨勢［J］．工程抗震與加固改造，2005(1):56-62．

［4］鮑安紅．黏貼加固混凝土梁的剝離研究［D］．重慶:重慶大學(xué)博士論文，2005．

［5］于 榮．混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因與控制［J］．山西建筑，2009，35(10):70-71．