分析建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

林起秦（廈門市市政建設(shè)開發(fā)總公司　福建廈門　361000）

分析建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

林起秦
（廈門市市政建設(shè)開發(fā)總公司福建廈門361000）

我國建筑業(yè)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，建筑市場需求的逐漸飽和，隨著人們生產(chǎn)、生活的需求，對原有建筑的改建或擴(kuò)建將日益增多。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固將會越來越多，其對于建筑使用性能的改善以及建筑安全穩(wěn)定性的提高而言有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行了概述，之后，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的方法進(jìn)行了分析，并結(jié)合工程實(shí)踐對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方案的選擇進(jìn)行了探究。

建筑工程；鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

1　引言

由于建筑結(jié)構(gòu)長期受到自然與人為兩大方面因素的影響，因而其使用功能以及外觀等會受到不同程度的影響與破壞，例如由于潮濕問題所致的墻皮脫落、樓板裂縫及鋼筋裸露在外等現(xiàn)象。同時，隨著人們生活水平與生活質(zhì)量的不斷提高，其對于居住環(huán)境的安全性也有了更高的要求，因而，其對于建筑結(jié)構(gòu)的使用功能同樣也提出了更高的要求，所以，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并不斷提高相關(guān)工作人員的專業(yè)技能與專業(yè)素質(zhì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2　建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本原則

建筑施工技術(shù)是多種科學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用?，F(xiàn)代社會，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，建筑施工技術(shù)水平隨之不斷提升，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)亦是如此。大量先進(jìn)的技術(shù)、材料、施工方法使得鋼筋混凝土加固的效果越來越好，經(jīng)濟(jì)效益越來越高。在編制鋼筋混凝土加固設(shè)計(jì)方案的時候，要綜合考慮技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，要保障施工技術(shù)的科學(xué)性和先進(jìn)性。用于加固的混凝土應(yīng)選用較加固對象更高一級強(qiáng)度的混凝土，做好加固結(jié)構(gòu)和加固對象間的連結(jié)，確保加固件和加固對象協(xié)調(diào)運(yùn)作，保證建筑結(jié)構(gòu)整體的一致性。對于受高低溫、化學(xué)反應(yīng)、機(jī)械震動等因素的影響而發(fā)生的建筑結(jié)構(gòu)破損，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)破損原因選擇針對性的處理方法，通過減輕、消除導(dǎo)致破損的原因來提高建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)加固效果。作為一項(xiàng)工程活動，經(jīng)濟(jì)效益是評價鋼筋混凝土加固設(shè)計(jì)水平高低的重要指標(biāo)，在實(shí)際工作中，鋼筋混凝土加固施工應(yīng)以不影響原建筑正常使用為佳，減少加固施工對原建筑的負(fù)面影響，盡可能利用原本建筑的已有條件，以降加固施工成本。此外，混凝土結(jié)構(gòu)加固方案應(yīng)在保證加固效果的基礎(chǔ)上更多地推廣使用新技術(shù)、新材料、新工藝。

3　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法

3.1直接加固法3.1.1加大截面加固法

該加固方法又被稱為外包加固法，它是采取增加截面面積及其它的措施，使增加的部分和原有部分可以協(xié)調(diào)工作，最大限度地提高承載力。補(bǔ)澆的部位處于變拉區(qū)時，對增加的鋼筋起了保護(hù)作用和粘結(jié)作用，一方面增加了構(gòu)件等有效高度，使構(gòu)件的抗剪、抗彎承載力得到提升，另外剛度也得以增加，加固的效果是十分明顯的。我們通常采用植筋錨固對新增添的鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。這種加固方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠并且效果明顯，適用的范圍較廣，但是施工比較困難復(fù)雜，工作量也較大，工期的延續(xù)時間長，對房屋的美觀、凈化會造成一定的影響。

3.1.2注漿加固法

注漿加固法主要是針對混凝土結(jié)構(gòu)物的開裂，而采用環(huán)氧樹脂粘合劑以及密封劑來進(jìn)行加固修補(bǔ)，在不影響實(shí)際生產(chǎn)的前提下盡量達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，以增加結(jié)構(gòu)的使用壽命，效果安全可靠。這種方法主要有以下特點(diǎn)：①灌漿時應(yīng)延續(xù)且慢速，保證樹脂盡量都注入開縫的部位。②這種方法可控制注入量，在需要時也能及時增加灌漿料。③可以依據(jù)注入的需要、開裂的大小調(diào)整注漿壓力。④能直接用肉眼觀察到注入的情況以及注入量。這種方法主要適用于隧道、橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的開裂修補(bǔ)上。

3.1.3碳纖維布加固法

碳纖維布材料有著抗腐蝕、高強(qiáng)、輕質(zhì)、溫度穩(wěn)定取得及耐疲勞等特性，被專業(yè)人士所關(guān)注，成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。實(shí)踐研究顯示：碳纖維布能夠?qū)︿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固，以提高梁的抗剪、抗彎承載力，從而達(dá)到對梁加固以及改善受力的結(jié)果。碳纖維片材強(qiáng)度高、彈性大，在橫向加固時，可以有效提高結(jié)構(gòu)的伸展性和承載力。它的作用機(jī)理主要表現(xiàn)為以下兩個方面：①碳纖維布橫向包裹（類似于受剪鋼筋），與鋼筋共同承受剪力。碳纖維具備較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，遠(yuǎn)大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度，這就相當(dāng)于提高了配筋率以及抗剪承載力，出現(xiàn)開裂后構(gòu)件的變形程度也能得到一定程度的改善。②碳纖維橫向包裹，還能夠?qū)?nèi)部的鋼筋混凝土起到束縛作用，受壓部分的鋼筋混凝土達(dá)到最大值應(yīng)力后，橫向變形也將急劇增大，使得環(huán)向約束力增大，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線逐步平緩下降，以減輕混凝土的破壞程度，明顯改善部件等的延展性。

3.1.4外粘鋼板加固法

外粘鋼板加固法是將鋼板采用環(huán)氧樹脂系列粘接劑粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉區(qū)域或薄弱部位，使之形成整體，以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋的加固方法。它能提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度，限制裂縫開展，改善鋼筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，提高承載能力。該法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固，不適于素混凝土構(gòu)件、縱向受力鋼筋配筋率小于規(guī)范最小配筋率的構(gòu)件、現(xiàn)場實(shí)測混凝土強(qiáng)度等級不低于C15等構(gòu)件的加固。其優(yōu)點(diǎn)是施工迅速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰少量作業(yè)，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，不足之處是對使用環(huán)境的溫度有限制，對弧形構(gòu)件表面的粘貼不易吻合；且鋼板較薄，需作防銹處理等。

3.2間接加固法

3.2.1預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固法

使用預(yù)應(yīng)力水平拉桿對鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行加固。在預(yù)應(yīng)力和新增加的外部荷載的同步作用下，在拉桿內(nèi)部沿軸向方向形成拉力，該力經(jīng)由桿端錨固傳遞到構(gòu)件上，在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用。受偏心受壓的影響，構(gòu)件所受外部載荷彎矩部分抵消，構(gòu)件所受凈外部載荷下降，提高了安全穩(wěn)定性。

3.2.2增加支承加固法

構(gòu)件所受外部載荷彎矩的大小和載荷力臂長度有關(guān)，通過增加支點(diǎn)，減少力臂長度，從而有效降低構(gòu)件所受載荷彎矩。增加支撐點(diǎn)加固法雖然簡單易用，但是其對原建筑結(jié)構(gòu)影響較大，而且還有可能減小建筑的使用空間。

4　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方案優(yōu)選

當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的病害嚴(yán)重，造成承載能力降低時，除應(yīng)對其進(jìn)行修補(bǔ)并盡量消除引起病害的因素之外，一般要進(jìn)行復(fù)原加固處理，以恢復(fù)其應(yīng)有的承載能力，確保使用安全，可選的加固方法有好多種，根據(jù)其結(jié)構(gòu)構(gòu)件所需要的功能，選擇合適的加固方法尤為重要。所選方案，一定要遵循安全系數(shù)高、施工方便可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工質(zhì)量等原則。這樣加固工程才會獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在加固設(shè)計(jì)中，常見的加固方法有粘貼鋼板法、加大截面法和粘貼碳纖維布法等。但隨著社會的發(fā)展，科技技術(shù)的不斷進(jìn)行，加固設(shè)計(jì)中的新工藝、新材料、新技術(shù)也不斷進(jìn)步，比如：學(xué)灌漿法、外粘鋼板加固法等并在加固工程中廣泛應(yīng)用。每種加固方法都具有其優(yōu)劣性，下面就根據(jù)其方法指標(biāo)介紹優(yōu)劣性，粘貼鋼板法要加大原構(gòu)件尺寸和自重、施工工期短、施工空間小、不需要大型施工機(jī)械，耐久性抗腐蝕性好；加大截面法要加大原構(gòu)件尺寸和自重、施工工期長、施工空間大、需要大型施工機(jī)械、耐久性抗腐蝕性好；粘貼碳纖維布法原構(gòu)件尺寸和自重不需要增加、施工工期短、施工空間小、不需要大型施工機(jī)械，但其耐久性抗腐蝕性差。

加固方法的選擇，首先要考慮加固方案的可行性，無論選用哪種加固方案，最終要確保加固方法在加固構(gòu)件能順利完成。每種加固方案都有優(yōu)劣性，對加固設(shè)計(jì)人員，應(yīng)根據(jù)不同加固的需求，確定出安全美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加固方案。

5　結(jié)語

建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中所涵蓋的內(nèi)容十分豐富，對于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平有著較高的要求，因此，需要設(shè)計(jì)人員在全面把握工程具體需求和實(shí)際情況的前提下，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，對加固對象的原有結(jié)構(gòu)和新增體系進(jìn)行細(xì)致分析，科學(xué)規(guī)劃施工方案，綜合考慮方案技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最大限度地達(dá)到使用要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固效果。

[1]楊銘釗.建筑工程中鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（21）：171～172.

[2]陳愛文.論混凝土加固技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008（18）：255.

[3]張益多，劉榮桂.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J].江蘇大學(xué)學(xué)報，2009（6）：2～6.

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2015-12-1