建筑工程加固設計的要點研究

常偉濤

摘要：隨著社會發(fā)展的需求，對原有建筑的改建或擴建將日益增多。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固將會越來越多，其對于建筑整體性能的改善有著十分重要的現(xiàn)實意義。本文針對建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設計的基本原則進行了概述，并對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的方法進行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；加固設計；混凝土結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU746.3文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-151-02

前言

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)的加固設計進行分析，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)實意義。

1.建筑工程結(jié)構(gòu)加固的意義

結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，就建設中通過采用各種技術(shù)措施提高建筑物的可靠性，滿足結(jié)構(gòu)的要求，提高建筑工程安全、耐久性和適用性。主要意義是反映在建筑結(jié)構(gòu)加固，滿足結(jié)構(gòu)強度的要求。按照規(guī)范，建設建筑設計應按照極限狀態(tài)設計，混凝土結(jié)構(gòu)需要滿足應用程序的需求結(jié)構(gòu)，保證剛度、強度和耐久性滿足設計要求。然而，在構(gòu)建應用程序，可能會改變建筑功能，使載荷分布，和負載值變化和設計沖突，導致建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強度不能滿足應用需求，或建筑結(jié)構(gòu)在施工過程中由于施工質(zhì)量不符合設計圖紙的要求，存在安全隱患。在自然災害或人為破壞，容易導致建筑結(jié)構(gòu)的損壞，造成財產(chǎn)損失，甚至造成人員傷亡。要做到這一點，就需要采取加固措施。

2.建筑工程加固的原則

2.1全面考慮

建筑工程加固方案設計時，必須全面地考慮與分析整個建筑的現(xiàn)狀及加固的效果，并綜合考慮，防止出現(xiàn)局部加固后影響整體的抗力。

2.2結(jié)構(gòu)與構(gòu)件加固并重

當建筑的部分構(gòu)件出現(xiàn)安全問題時必須對其進行加固，同時要考慮結(jié)構(gòu)體系的加固。有時某個特定構(gòu)件加固完成后，其強度與剛度的分布會發(fā)生巨大的改變，從而影響整體結(jié)構(gòu)的安全性。另外，構(gòu)件連接點的加固同樣會影響結(jié)構(gòu)的整體性。

2.3局部與整體加固并重

當單個組件鋼筋加固不會影響整個結(jié)構(gòu)的安全，可以部分強化。建筑結(jié)構(gòu)的安全發(fā)現(xiàn)問題時，需要建筑結(jié)構(gòu)的整體核算，重視結(jié)構(gòu)的完整性。首先評估組件的整體性能，從整體的角度強化設計，確保建設加強整體的安全性。

2.4臨時與永久加固區(qū)分

建立臨時加固效果保持時間短，可以適當減少在設計加固方案的要求。但是對于那些需要永久性加固的施工部位，必須保持一個更高的水平，實現(xiàn)加固耐久性的設計效果。

2.5簡易實用、安全可靠

加固應做到簡易可行、安全可靠、經(jīng)濟實用和外觀規(guī)整，有一定的美觀效果。

2.6經(jīng)濟合理與趨利避害

加固應考慮經(jīng)濟合理、縮短施工周期，降低影響正常使用時間，保留有用的結(jié)構(gòu)和組件的同時，減少和抵抗不利因素的影響（如高溫、腐蝕、凍融、振動、結(jié)算等），保證加固后結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.建筑工程加固設計方法

根據(jù)加固施工機理不同，混凝土結(jié)構(gòu)加固施工可以分為直接加固法和間接加固兩類，在實際工作中要根據(jù)現(xiàn)場具體情況選擇合適的技術(shù)和方法進行加固施工，具體情況如下。

3.1直接加固法

3.1.1加大截面

加大截面加固方法也稱為外包增強法，它是增加截面面積等措施，使得增加部分和原來的部分能更好協(xié)調(diào)工作，最大限度地提高承載力。填補鑄造部位在一個變拉區(qū)中，為增加的鋼筋起到強化保護和粘結(jié)效果，一方面，增加了構(gòu)件等有效高度，使組件的抗剪和抗彎承載力得到提升，同時也增加剛度，加固的效果是非常明顯的。我們通常采用植筋錨固對新增添的鋼筋結(jié)構(gòu)進行加固。這種加固方法是經(jīng)濟、有效，具有廣泛的適用范圍，但是施工比較困難復雜，工作量也較大，工期的延續(xù)時間長，對房屋的外觀、凈化會造成一定的影響。

3.1.2粘鋼

該方法主要用于建筑物中構(gòu)建承載力不能滿足實際載荷的位置，比如正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面等處的加固處理。其原理是通過在加固位置表面黏貼鋼板的方法來提高構(gòu)件承載能力，具有施工簡單易行的優(yōu)點。

3.1.3粘貼纖維增強塑料

和鋼筋的粘度方法類似，該方法用于加固材料高強度纖維增強復合材料。材料主要由膠水粘合樹脂和纖維材料，具有重量輕、強度大的優(yōu)點，相對于金屬板、纖維增強復合材料腐蝕、防潮、耐用，價格低廉。較大的缺陷是很容易燃燒，需要經(jīng)過專門的耐火處理才能使用，適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學性能和結(jié)構(gòu)。

3.1.4有黏結(jié)外包型鋼

有黏結(jié)外包型鋼，是在加固位置外邊緣包覆型鋼或鋼板，再使用環(huán)氧樹脂灌漿處理，將鋼和需加固的對象密切聯(lián)系為一個整體，經(jīng)這樣處理的組件，拉伸和壓縮面積大大增加，對于正面載荷的承受力同步提高，截面剛度也明顯增加。

3.1.5繞絲法

此技術(shù)主要用于混凝土構(gòu)件斜截面承載力低的鋼筋的一部分，也可以使用在需要對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的情況下。

3.1.6錨栓

此技術(shù)對需加固對象的鋼筋混凝土強度要求較高，一般用于強度等級為C20至C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造和加固處理。不能用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或風化嚴重、強度下降的混凝土構(gòu)件。

3.1.7置換混凝土

該方法具有加固處理后對建筑物凈空沒有影響的優(yōu)點，缺點是作業(yè)時間較長，主要用于受壓區(qū)混凝土強度不足或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固處理。

3.1.8碳纖維布

碳纖維布材料，具有耐腐蝕、強度高、重量輕、溫度穩(wěn)定性和抗疲勞性等屬性，由專業(yè)人士的關(guān)注，成為當前研究的熱點。實踐研究表明：碳纖維布能進行抗震加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以提高梁抗剪和抗彎承載力，從而達到梁加固和改善機械的結(jié)果。碳纖維布強度高、彈性大，橫向加固時，可以有效提高結(jié)構(gòu)的伸展性和承載力。其機制主要是以下兩個方面：（1）碳纖維布橫向包（類似于抗剪鋼筋），與鋼筋共同承受剪力。碳纖維具有較強的抗拉強度、比鋼的抗拉強度好，這相當于提高配筋率和剪切能力，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）碳纖維橫包，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到最大值應力后，橫向變形將大幅增加，使得環(huán)向約束力增大，混凝土的應力應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。

3.2間接加固法

3.2.1預應力水平拉桿

使用預應力水平拉桿對混凝土受彎構(gòu)件進行加固。在預應力和外部載荷的作用下的增加同步效果，在沿軸向張力桿形式，通過桿端錨固力，傳遞給組件使其受到偏心壓縮作用。偏心壓縮的影響下，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。

3.2.2增加支承

構(gòu)件受外部負載力臂長度和負載的大小的影響，通過增加支點，減少桿的長度，從而有效降低組件加載彎矩。增加錨固加固方法的優(yōu)點是簡單和容易使用，缺點是最初的建筑結(jié)構(gòu)，削弱建筑勞動力，減少使用空間。

3.3混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套技術(shù)應用

3.3.1植筋技術(shù)

該技術(shù)用于對混凝土構(gòu)件進行連接和錨固，方法簡便易用，高效可靠，即可使用普通鋼筋也可使用螺旋式錨筋，是當前房屋建筑混凝土加固改造工作中的主要方法。

3.3.2托換技術(shù)

該技術(shù)常見的具體實施形式有托梁拆柱、托梁接柱和托梁換柱等幾種。技術(shù)綜合性較高，也是目前常用的鋼筋工程的建筑技術(shù)之一。

3.3.3裂紋修復技術(shù)

該方法針對混凝土結(jié)構(gòu)開裂的問題應當修復技術(shù)進行處理。具體的處理，針對混凝土開裂，嚴重形式的形成原因，采取適當?shù)姆椒ㄟM行修復，保持建筑物的正常使用，保證其使用壽命。裂紋修復技術(shù)適用性廣泛，對當前建筑混凝土裂縫問題具有很好的效果。

4.結(jié)語

建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設計中所涵蓋的內(nèi)容十分豐富，對于設計人員的技術(shù)水平有著較高的要求，因此，需要設計人員在全面把握工程具體需求和實際情況的前提下，明確設計目標，對加固對象的原有結(jié)構(gòu)和新增體系進行細致分析，科學規(guī)劃施工方案，綜合考慮方案技術(shù)指標和經(jīng)濟指標，最大限度地達到使用要求，實現(xiàn)預期的加固效果。