浅析混凝土结构加固技术及其应用.pdf

2 0 1 0年第 1期 煤炭工程 浅析混凝土结构 加 固技术及 其应 用 韩神 霞 ，成 吉 ( 1 ．北京圆之翰选煤工程技术有限公司，北京1 0 ~1 3；2 ．国家林业局机关服务局，北京1 ~7 1 4 ) 摘要 ：混凝土结构加 固作为一 门日渐成熟的技术 ，已经被广泛地应用到建筑工程的改造和 维护 中。文章结合工作 中的具体实例 ，重点阐述混凝土结构加 固的几种主要方法以及与混凝土结 构加 固改造配套使 用的技术 ，同时详细介绍 了主要加 固方法的优缺点。 关键 词 ：钢 筋混 凝土 结 构 ；加 固技 术 ；承载 力 中图分类号 ：T U 7 5 5 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1— 0 9 5 9 ( 2 0 1 0 ) 0 1 ~0 4 1 _ ( ) 2 结构加 固就是对 建 ( 构 ) 筑物 进行 改造 、加 固 、维 护所 采取的措施 ，目的是加 强建 ( 构 ) 筑 物 的安 全 ，延 长其 使用 寿命。该技术已被广泛地应用到建筑工程的改造和维护中， 加固方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原 则，在对混凝土结构进行加 固时 ，应根据结构构件的使用 部位、受力情况等选用相应的一种或几种技术方法。混凝 土结 构的加 固分 为直接 加 固与 间接加 固两 类 ，设 计时 可根 据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。 1混凝土结构 的直接加固 1 ． 1 加 大截 面加 固法 加大截面加同法就是在钢筋混凝土受弯构件受压区加 混凝土现浇层 ，可增加截面有效高度 ，扩大截面面积，从 而提高构件正截 面抗 弯 、斜 截 面抗剪 能力 ，起到 加 固补强 的作用。加大截面加 固法 的关键是要确保结合面能有效传 力，并使新旧两部分混凝土整体工作。因此，从设计构造 上应该配置 足 够 的剪 切摩 擦 筋 或锚 固件 ，贯 穿 于结 合 面 ， 将两部分连接起来 ，使其共同受力，达到加固补强的目的。 该方法施工工艺简单、适应性强，设计和施工均 比较 成熟 ，适用于梁 、板 、柱 、墙 和一 般 构造 物 的混凝 土 的加 固 。缺点是现场施 工 的湿 作业 时 间比较 长 ，对生 产 和生 活 有一定 的影 响，且加 固后 的建筑物净空有一定 的减小 。 1 ． 2外 包钢 加 固法 外包钢加 固常用 于对框 架柱 的加 固，即在混凝 土 柱 四 周包 以型钢进 行加 固，这 样既 不增 大混凝 土截 面 尺寸 ，又 大幅度地提高混凝土柱的承载力 ，具体方法又分干法作业 与湿作业法两种形式。 干式加固法是将型钢( 一般是角钢) 直接外包于需要加 固的混凝土 柱 四周 ，型钢 与混凝 土 之 间无连 接 ，由于与混 凝土没有形成一个整体，所以不能确保结合面传递剪力。 湿式外包钢加 固法采 用具 有 良好 粘结 性 能的高 强度建 筑结 构胶 ，把钢板 与混 凝土 构件 牢 固地粘结 在一 起 ，形成 复合的整体结构，有效传递应力 ，使构件联合工作，从而 提高结构的承载能力及结构 的强度 和刚度的一种技术 。 两种作业方法相比较，干式作业法施工更为简单 ，价 格低，施工时间短，但其承载力提高不如湿式作业法好。 在方案选择时，应根据加同要求和原构件情况，合理选择 适当的方案进行加 固。下 面笔 者就 自己在设计 工作 中遇 到 的一个具体的工程实例介绍湿式加固法。 内蒙古某地 区有个 3层 的框架 ，因需要 在 原有 的屋 面 上增加一些设备，把原有的屋面改为楼面，并在原来 的屋 面上增加一层。经过三维空间结构计算软件对加层加荷后 结构整体计算 ，结果显示局部的梁、板、柱均达不到设计 要求，说明加层、加荷后建筑物整体的承载力，抗震能力 不能满足要求 ，必须进 行处 理。通过 计算 原有 的基 础可 以 满足加荷后 的要求 ，故不需要 对基 础进行加 固。 考虑到工期紧和使用上均不允许显著增大原构件截面 尺寸，但又要求大幅度提高柱承载能力，故决定对框架柱 采用外包钢加 固法 ，即在混凝 土柱 四周包 以型钢 进行加 固， 将角钢包于柱子四周并用缀条连接，具体方法采用湿作业 法：即用具有良好粘结性能的高强度建筑结构胶 ，将角钢 粘贴在混凝土柱上 ，达 到整体 加固补强 目的 。 1 ． 3粘钢 加 固法 粘钢加 固法是 比较 新颖 的一 种加 固方法 ，它是在 混凝 土构件表面用特别 的建 筑结 构胶 粘贴 钢板 ，使 钢板 与混凝 土牢固的形成一体，共同受力 ，补偿或提高截面的承载力， 以达到加固补强的作用。其优点是简单、快速、技术可靠， 不影响结构外形，施工时对生产和生活影响较小。这种加 固方法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件及剪力 墙的开洞加固；且环境温度不大于 6 0 ％，相对湿度不大于 7 0 ％ ，以及无化学腐蚀影 响的构 件 ，否则应 采取 防护措施 。 收稿 日期 ：2 o 0 9—0 6—3 0 作者简介：韩袜霞( 1 9 6 5一) ，女，山西大同人 ，一级注册结构师、注册咨询师、高级工程师，毕业于中国矿业大学建 筑系，现在北京圆之翰选煤工程技术有限公司从事技术工作。 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 0年第 1期 当构件的混凝土强度低于 C 1 5 ，不宜采用本方法进行加固。 粘钢加固法中钢材一般为Q 2 3 5或 Q 3 3 5钢，厚度以3～ 6 m m 为宜。 对该 3层框架的框架梁的加同就是采用的粘钢加同方 案，即在梁下采用 J G N型粘结剂粘结钢带，再粘结箍板， 梁端加密。纵向钢带和箍板都用膨胀螺栓和原梁固定在一 起 ，钢板和箍板 粘结 面都要 进行 除锈 和粗糙 处理 。纹路 应 和受力方向垂直 ，使用前用脱醋棉蘸丙酮擦拭干净。经过 以上方法的加固 ，取得 了很好 的效果。 1 ． 4置换 混凝 土加 固法 置换混凝土加 固法就是 将原 结构 、构件 中的破损 混凝 土凿除至密实部位，用强度略高的新混凝土浇灌置换，使 新旧两部分粘合成一体共同工作。 该法适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、 柱等混凝土承重构件的加 固。其优点与加大截面法相近 ， 且加固后不影响建筑物的净空 ，能恢复结构原先的外观。 但同样存在施 工 的湿作业 时间长 、养 护时 间较 长 的缺 点，而且剔除陈旧混凝土的工作量大，容易伤及原构件的 钢筋，所以在施工过程中对原构件可能造成的屈服、疲劳、 失稳 等破坏状态要进行全面严格的评估 。 1 ． 5粘贴纤维增强塑料加 固法 外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于 被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达 到提高构件承载能力的目的。适用于各种受力性质的混凝 土结构构件和一般构筑物。 该方法 除具有粘贴钢板相似 的优点外 ，还 具有耐腐蚀 、 耐潮湿、几乎不增加结构 自重、耐用、维护费用较低等优 点。缺点是对使用环境的温度有限制，需要专门的防火处 理。若防护不当，易遭受火灾和人为损坏。 1 ． 6绕 丝法 绕丝加固法是通过缠绕退火钢丝使被加固的受压构件 混凝土受到约束作用，从而提高其极限承载力和延性的一 种直接加固技术。该法重点是提高混凝土构件的位移延性。 该法 的优点是 构件加 固后增 加 自重较 少 、外形 尺寸截 面变化不大，这对构件所处环境空间要求不高。缺点是对 矩形截 面混凝土构 件承载力 的提 高不显著 ，故在某种 意义 上限制 了该法 的应用 范 围。但是 ，实 践表 明 ，当工业 民用 建筑 的混凝土梁受火 灾 或水灾后 发生 斜截面破 坏情况严 重 时，采用绕丝法对其加固，先将保护层凿去，接着用退火 后的钢丝竖向或斜向缠绕，回定后用钢楔顶紧以产生少量 预应力，迫使钢丝迅速地参与工作，再用高强度等级细石 混凝土浇补至原截面尺寸。这时梁具有优异地约束斜裂缝 和变形能力，并提高严重灾毁后的混凝土梁的强度，为灾 后重建起 到一定补救作用 。 2 混凝土结构的间接加固 间接加固的一般方法有 ：预应力加固法、增加支承加 42 固法 、其它加 固法 。 1 ) 预应力加 固法 。预应力 加 固是 指运 用预 应力原 理 ， 在增设的构件或原有构件( 如主梁梁体) 中，施加了一定初 始应力 ( 即预应力 ) 的一种加 固方法 。 对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁板，采用对受拉区 施以预加压力 的加 固，可 以抵消部 分 自重应 力 ，起到卸 载 作用，从而能较大幅度地提高梁的承载能力。 2 )增加支承加固法。增设支点加固法是通过减少受弯 构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的载载效 应，提高结构承载水平的目的。 3 )其它加固法。辅助结构加固法是采用另制的辅助构 件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁 ，部分或全部分担被 加 固梁 的荷载 。 3与混凝土结构加固改造配套使用的技术 1 )托换技术。托换技术是托梁( 或桁架) 拆柱( 或墙) 、 托梁接柱和托梁换柱等技术 的概称，由相关结构加固、上 部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。 2 )植筋技术。植筋技术是一项对混凝土结构较简捷、 有效的连接与锚固技术；可植入普通钢筋 ，也可植入螺栓 式锚筋；已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。 3 )裂缝修补技术。根据混凝土裂缝的起因、性状和大 小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的 使用功能和耐久性得以恢复的～种专门技术。 4 )碳化混凝土修复技术。指通过恢复混凝土的碱性 ( 钝化作用) 或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏 制的技术。 5 )混凝 土表 面处 理技 术 。指 采用 化学 方 法、机械 方 法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表 面污痕 、油迹 、残渣 以及其它 附着物 的专 门技术。 6 )混凝土表层密封技术。指采用柔性密封剂充填、聚 合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处 理的技术 。 7 )其它技术。如结构、构件移位技术、调整结构 自振 频率技术等。 4结语 总之，每种加固方法都有它自己的优缺点。就目前来 看，混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索， 随着建筑科学技术的不断进步，新型建筑材料不断出现， 加固施工方法将会有更大拓展，因此，加固施工方案的选 择范围也将具有更为广泛的空间。 参考文献 ： [ 1 ] C E C ~5— 9 0，混凝 土结构 加固技术规 范 [ S] ．北 京 ：中国 计划出版社 ，1 9 9 1 ． [ 2 ] G B 5 0 3 6 7 — 2 0 0 6 ，混凝土结构加固设计规范 [ S ] ．北京：中 国建筑工业出版社， 2 o 0 6 ． ( 责任编辑章新敏) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m