簡(jiǎn)論砼結(jié)構(gòu)加固原則與加固方法

張宏軍

【摘 要】砼結(jié)構(gòu)作為一種重要的建筑結(jié)構(gòu)形式，已廣泛地應(yīng)用于各種建筑物中。隨著對(duì)建筑物用途的多元化需求，以及對(duì)新建和既有建筑結(jié)構(gòu)耐久性、安全性的更高要求，對(duì)工業(yè)與民用建筑砼結(jié)構(gòu)的改造與加固工程也日趨增多。

【關(guān)鍵詞】砼結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)耐久性與安全性；加固原則；加固方法

建筑結(jié)構(gòu)從地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、施工到竣工驗(yàn)收，總會(huì)出現(xiàn)各種各樣的變化因素，導(dǎo)致其發(fā)生諸如裂縫、局部破損、傾斜甚至倒塌等質(zhì)量事故。砼結(jié)構(gòu)作為一種重要的建筑結(jié)構(gòu)形式，已廣泛應(yīng)用于各種建筑物中。隨著對(duì)建筑物用途的多元化需求，以及對(duì)新建和既有建筑結(jié)構(gòu)耐久性、安全性的更高要求，對(duì)工業(yè)與民用建筑砼結(jié)構(gòu)的改造與加固工程也日趨增多。

1 砼結(jié)構(gòu)需要加固或改造的幾種常見(jiàn)情況

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，尤其是抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的頒布施行，使得按原規(guī)范設(shè)計(jì)的砼結(jié)構(gòu)不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；或是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)方法不全或不準(zhǔn)確、不恰當(dāng)，致使設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)存在安全隱患。

1.2 砼結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中，由于原材料質(zhì)量不合格、配合比和施工方法等不符合設(shè)計(jì)和施工操作規(guī)范要求，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)存在安全隱患，需要加固或改造。

1.3 原有建筑的使用功能改變，比如續(xù)建、增層、增加樓面荷載等，或因建造年代久遠(yuǎn)、某些構(gòu)件老化，需要對(duì)它進(jìn)行加固或改造。

1.4 因自然災(zāi)害或周邊惡劣環(huán)境，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生較嚴(yán)重的損壞者，比如地震、火災(zāi)等發(fā)生之后，或周邊高酸堿、高溫差變化等環(huán)境對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的侵蝕，也需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

2 砼結(jié)構(gòu)加固處理的基本原則

2.1 砼結(jié)構(gòu)加固前，必須請(qǐng)有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)鑒定機(jī)構(gòu)，按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行可靠性鑒定，然后才能確定加固設(shè)計(jì)方案；同時(shí)還需根據(jù)砼結(jié)構(gòu)遭破壞的嚴(yán)重程度和使用單位的要求，確定加固后該建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)和再使用年限。

2.2 由于地震、火災(zāi)、酸堿腐蝕、凍融等原因造成結(jié)構(gòu)損壞者，加固時(shí)必須重點(diǎn)考慮有效消除這些不利因素，以免舊病復(fù)發(fā)，導(dǎo)致再次加固處理。

2.3 盡可能保留和充分利用原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，盡量減少拆除或更換；能保留部分要確保其安全性和耐久性，必須拆除部分應(yīng)盡可能做到材料和構(gòu)配件的回收和再利用，以利于節(jié)約資源和環(huán)保。

2.4 確定加固方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要從設(shè)計(jì)和施工組織上采取有效措施，盡量縮短施工工期，盡可能少影響建筑物的正常使用，減少停工停產(chǎn)，盡量不影響用戶正常生活和工作。

3 砼結(jié)構(gòu)的加固方法

砼結(jié)構(gòu)加固方法常用的有直接加固法、間接加固法和新型加固法三種。

3.1 直接加固法

3.1.1 粘貼鋼板加固法

此法是在砼受彎構(gòu)件或受拉構(gòu)件承載力不足的區(qū)段（正截面受拉、受壓區(qū)或斜截面受剪部位）表面粘貼鋼板，以提高被加固構(gòu)件的承載力和滿足正常使用要求。此法結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單、施工方法簡(jiǎn)便、不損傷原構(gòu)件、不影響其外形尺寸，但加固效果完全取決于粘結(jié)工藝和操作技術(shù)，因此務(wù)必精心施工。此法適用于承受靜荷載且處于正常溫、濕度環(huán)境中的構(gòu)件加固。

3.1.2 粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法

此法結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便、不改變結(jié)構(gòu)外形尺寸、耐腐蝕、耐潮濕、耐久、維護(hù)費(fèi)用較低，但加固處理后還需作專業(yè)防火處理。

3.1.3 外包型鋼加固法

它是以型鋼（角鋼、槽鋼）外包在砼結(jié)構(gòu)四角（如柱）或兩角（如梁）的加固方法。一般采用環(huán)氧樹(shù)脂漿料或高強(qiáng)粘結(jié)劑涂抹在型鋼內(nèi)側(cè)，使型鋼與被加固砼構(gòu)件粘結(jié)成一個(gè)整體，共同受力。此法受力可靠、工藝簡(jiǎn)便，但用鋼量較大，且不宜用于60℃以上高溫和相對(duì)濕度在70%以上的環(huán)境；特別適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件外形尺寸，但又要求能較大幅度提高其承載力的砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。

3.1.4 加大截面加固法

在砼受彎構(gòu)件的受壓區(qū)加砼現(xiàn)澆層、在軸心受壓柱的外圍澆筑鋼筋砼外包層，增加梁、柱截面面積，從而有效提高梁柱構(gòu)件正截面抗彎、抗壓、斜截面抗剪能力和截面剛度，起到補(bǔ)強(qiáng)和加固作用。此法工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，已具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；它適用于梁、板、柱、墻和構(gòu)筑物（如水塔）砼結(jié)構(gòu)加固，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)、生活有一定影響，且加固后的建筑物的凈空有一定的減小。

3.1.5 錨固法

此法工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，適用于梁、板、墻、柱等建筑砼結(jié)構(gòu)的加固，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)、生活有一定影響，且加固后的建筑物的凈空有一定的減小。

3.1.6 置換加固法

在梁或偏心受壓柱等構(gòu)件中，用置換法可以達(dá)到直接補(bǔ)強(qiáng)的效果。運(yùn)用此法時(shí)需將構(gòu)件切割成方形切口或?qū)⒅g斷式切斷，然后用比原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)的微膨脹砼進(jìn)行缺口（或斷口）澆筑。此法濕作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，適用于受壓區(qū)砼強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等構(gòu)件加固。

3.2 間接加固法

3.2.1 增加支撐加固法

采用增加支撐構(gòu)件、增加支承點(diǎn)的方法，以減小受彎構(gòu)件的計(jì)算跨度、減輕其負(fù)荷，達(dá)到提高其承載力和安全度的目的。此法簡(jiǎn)單、可靠，適用于梁、桁架、現(xiàn)澆樓板等水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固；其缺點(diǎn)是易損害建筑結(jié)構(gòu)原貌和使用功能，且會(huì)減少其使用空間。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力加固法

此法又叫反彎矩法，它具有卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)和加固等三重效果，適用于大跨度建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。此法采用預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件外進(jìn)行張拉，可起到增加受彎構(gòu)件主筋承載力、提高構(gòu)件正截面和斜截面強(qiáng)度及構(gòu)件整體剛度的作用。用此法加固砼結(jié)構(gòu)后，可在建筑結(jié)構(gòu)運(yùn)行期間，隨時(shí)采用X射線或其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以確保建筑結(jié)構(gòu)安全使用；此法的缺點(diǎn)是加固后外露的預(yù)應(yīng)力鋼筋易銹蝕，需對(duì)它進(jìn)行防腐、防銹蝕處理。

4 新型加固法

4.1 聚合物浸漬砼加固法

這是一項(xiàng)化學(xué)加固技術(shù)，是指以普通水泥混凝土為基材，以有機(jī)溶液為浸漬液，令其滲入砼內(nèi)部，從而聚合成一種有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料，主要用來(lái)提高砼構(gòu)件的強(qiáng)度和耐久性，它能極大地改善砼的微觀力學(xué)結(jié)構(gòu)，提高砼基材的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)；此法施工時(shí)不損傷原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不影響原結(jié)構(gòu)外形尺寸，質(zhì)量安全可靠。

4.2 玻璃鋼加固法

玻璃鋼是由玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂按一定比例形成的一種輕質(zhì)高強(qiáng)新材料，具有自重輕、強(qiáng)度高、韌性大、耐腐蝕等特點(diǎn)，它的線膨脹系數(shù)與砼的很接近。用玻璃鋼加固砼結(jié)構(gòu)，施工方法簡(jiǎn)便、周期短、抗?jié)B性和耐腐蝕性優(yōu)良，適用于梁、板、柱、墻等構(gòu)件的加固，缺點(diǎn)是在高溫和動(dòng)力荷載環(huán)境下易老化，故加固后還需對(duì)它作特殊處理。

4.3 碳纖維加固法

此法采用碳纖維和樹(shù)脂類膠粘劑對(duì)建筑結(jié)構(gòu)作加固處理，它能大幅度提高砼構(gòu)件的承載力和延性，施工簡(jiǎn)便，加固后還能提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和耐久性。

4.4 植筋加固法

這是一種對(duì)砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件最簡(jiǎn)捷、有效的錨固與連接技術(shù)，可在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋，已廣泛應(yīng)用于對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固、改造工程，比如：在施工中漏埋鋼筋或鐵件，或者預(yù)埋鋼筋、鐵件偏離設(shè)計(jì)位置的補(bǔ)救，加大截面加固法中的鋼筋連接、結(jié)構(gòu)增層時(shí)對(duì)柱內(nèi)主筋接長(zhǎng)處理，以及高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等。

4.5 托換技術(shù)加固法

此法是采用托梁換（拆）柱（墻）技術(shù)，對(duì)砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固、改造，由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位，以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成，適用于對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固、改造。與傳統(tǒng)做法相比，此法有如下優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)間短、費(fèi)用低，對(duì)生產(chǎn)、生活影響較小，但對(duì)操作技術(shù)和施工安全措施方面要求較高，務(wù)必挑選熟練工人施工。

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