摘要：加固改造工程常用的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)包括加大截面加固法、外粘纖維復(fù)合材加固法、外包型鋼加固法等。熟練掌握這些加固方法的特點(diǎn)與適用范圍，能使建筑物經(jīng)加固改造后提升結(jié)構(gòu)的承載力。然而面對(duì)不同混凝土構(gòu)件，加固的方法也不盡相同，文章通過工程實(shí)例對(duì)混凝土構(gòu)件加固方法的應(yīng)用與選擇作了介紹。

[作者簡介]羅福（1992—），男，本科，助理工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)加固工作。

近年來，隨著大量混凝土結(jié)構(gòu)的老化和人們生活需求的提高，混凝土結(jié)構(gòu)的改造、加固工作在逐年的發(fā)展完善中已經(jīng)成為了建筑業(yè)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域?；炷两Y(jié)構(gòu)的改造、加固工作的本質(zhì)目的是改變既有建筑的使用功能滿足人們的生活需求和提高既有建筑承載能力。如今混凝土構(gòu)件的改造加固成了土木工程新發(fā)展的一個(gè)方向。隨著國家倡導(dǎo)舊房改造，加固改造設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)領(lǐng)域開始發(fā)展，結(jié)構(gòu)改造工程、加固修復(fù)工程等社會(huì)需求激增，這樣的市場環(huán)境下，加固設(shè)計(jì)、加固施工的技術(shù)發(fā)展顯得至關(guān)重要。本文將通過工程實(shí)例對(duì)混凝土構(gòu)件加固方法的應(yīng)用與選擇作總結(jié)，以期為相關(guān)研究提供借鑒。

1 混凝土構(gòu)件常見的加固方法

混凝土結(jié)構(gòu)加固主要分為體系加固和構(gòu)件加固2大類，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系加固和結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固同時(shí)存在時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮體系加固，然后再考慮構(gòu)件的加固，不同類型的構(gòu)件需要同時(shí)加固，應(yīng)該優(yōu)先考慮關(guān)鍵構(gòu)件、重要結(jié)構(gòu)的加固，再考慮次要構(gòu)件或次要結(jié)構(gòu)。工程實(shí)際中大部分情況是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固處理，本文主要探討結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固方式。單個(gè)構(gòu)件的加固應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的不同類型、受力狀態(tài)和使用需求采用不同的加固方式，如果單一加固方式不能滿足要求時(shí)，可考慮多種方式結(jié)合的綜合加固方法。

1.1 加大截面加固法及應(yīng)用

加大截面加固法是指增大原構(gòu)件截面面積并增配鋼筋，以提高其承載力和剛度，或改變其自振頻率的一種直接加固法[1]。加大截面法適用面廣、施工工藝簡單，設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)相對(duì)成熟，可靠性已經(jīng)得到驗(yàn)證，適用于梁、板、柱等構(gòu)件和其他普通構(gòu)筑物的加固，特別適用于承載力相差較大且剛度也無法滿足使用要求的梁、板、柱構(gòu)件的加固處理。但其施工現(xiàn)場的作業(yè)時(shí)間較長，現(xiàn)場會(huì)產(chǎn)生濕作業(yè)，并且隨著加固完成，原有混凝土構(gòu)件截面增大，可能會(huì)影響到正常的生產(chǎn)和生活，并且會(huì)減少建筑物的使用空間[2]。

混凝土構(gòu)件在增大截面加固時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工現(xiàn)場具備的實(shí)際條件和不同工程特有的情形選擇施工方式，具體可采用自密實(shí)、噴射、人工澆筑等技術(shù)進(jìn)行施工，若采用灌漿料進(jìn)行施工，則需具備多次可靠的工程經(jīng)驗(yàn)。加大截面法在施工時(shí)，新老混凝土結(jié)合面的結(jié)合質(zhì)量需達(dá)到規(guī)范要求。其適用于鋼筋混凝土受彎和受壓構(gòu)件的加固，一般構(gòu)筑物的梁、板、柱、墻都可以廣泛使用，門檻較低，對(duì)于空間有嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)體系則不適用。

1.2 外粘纖維復(fù)合材加固法及應(yīng)用

外粘纖維復(fù)合材加固法是采用高強(qiáng)度的連續(xù)纖維按一定規(guī)則排列，經(jīng)用膠粘劑浸漬、粘結(jié)固化后形成的具有纖維增強(qiáng)效應(yīng)的復(fù)合材料來加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法[1]。碳纖維布主要用在抗震、抗拉、抗剪的建筑結(jié)構(gòu)中，通常配合碳纖維浸漬膠共同使用。其施工作業(yè)對(duì)于施工環(huán)境要求較高，粘貼碳纖維復(fù)合材前，應(yīng)盡可能的卸除作用在加固部位上荷載，由于施工中常遇轉(zhuǎn)角部位，為保證碳纖維復(fù)合材完整，避免被破壞，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)打磨轉(zhuǎn)角處棱角，經(jīng)處理后的部位，其倒角半徑滿足規(guī)范要求。施工完成后，應(yīng)檢查碳纖維復(fù)合材空鼓率，不得出現(xiàn)大面積空鼓。

碳纖維復(fù)合材質(zhì)地柔和，且碳纖維復(fù)合材在施工時(shí)下料方便，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況制作各種規(guī)格的用料，從而保證碳纖維復(fù)合材與需補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件的契合。碳纖維復(fù)合材自身質(zhì)量輕、抗拉強(qiáng)度高、施工節(jié)奏快、工期要求低，對(duì)于曲面或者轉(zhuǎn)折的加固構(gòu)件，仍能良好的進(jìn)行粘貼，加固完成后，對(duì)于構(gòu)件的尺寸影響很小，不會(huì)增加構(gòu)件的重量，但是碳纖維造價(jià)偏高，且對(duì)于膠粘劑的耐久性和耐火性有較高要求。適用于受拉構(gòu)件、受彎、偏心受壓構(gòu)件的加固，也可以用在框架梁、柱等構(gòu)件的抗震加固中。對(duì)于素混凝土構(gòu)件或者長期使用環(huán)境溫度超過60 ℃的環(huán)境不適用。

1.3 外包型鋼加固法及應(yīng)用

外包型鋼加固法是對(duì)鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼及鋼綴板焊成的構(gòu)架，以達(dá)到共同受力并使原構(gòu)件受到約束作用的加固方法[1]。鋼材與原結(jié)構(gòu)留出空隙填筑結(jié)構(gòu)膠，并進(jìn)行封邊處理，確保結(jié)構(gòu)膠在灌注時(shí)無滲漏，受力型鋼利用綴板進(jìn)行連接，使型鋼與加固構(gòu)件形成整體，提高構(gòu)件的承載能力。

該方法適用于承受靜荷載的普通受拉或受彎構(gòu)件。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于結(jié)構(gòu)性能的改善顯著，能夠可靠受力，并且相較于加大截面法，該加固方法對(duì)于使用空間的影響較小。為增加型鋼耐久性，加固完成后需要在型鋼外表面進(jìn)行防腐、防火等防護(hù)措施。型鋼需要定期檢查保養(yǎng)，確保在使用期間不產(chǎn)生銹蝕等問題。

1.4 其他種類加固法

除上述3種加固方式外，常用加固方式還有局部置換混凝土加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法、預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法、繞絲加固法等，針對(duì)不同工程特性，選擇最適合的加固方式，對(duì)于構(gòu)件加固后，受力性能和整體性才能得到保障。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

本工程位于四川省德陽市旌陽區(qū)，為15層框架結(jié)構(gòu)辦公樓，其建筑平面呈“一”字形，總建筑面積約為27 235.39 m2。其工程修建年份為2002年，業(yè)主委托成都市某工程檢測技術(shù)有限責(zé)任公司對(duì)該房屋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)安全性鑒定。本工程加固原因：

（1）該房屋在 2019 年8—9月暴雨期間，受極端天氣影響，部分主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的損傷，根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果，部分梁在跨內(nèi)梁身側(cè)面出現(xiàn)豎向分布的裂縫、部分現(xiàn)澆板在跨內(nèi)出現(xiàn)斜向或平行于軸線方向的裂縫。鑒定結(jié)論建議：應(yīng)對(duì)出現(xiàn)損傷的構(gòu)件按修復(fù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修復(fù)或封閉處理。

（2）據(jù)業(yè)主使用功能需求（原部分辦公室將改為資料室）和結(jié)構(gòu)抗震要求，需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)。本次加固設(shè)計(jì)僅針對(duì)部分承載力不滿足要求的構(gòu)件進(jìn)行加固。本次加固改造不改變房屋原設(shè)計(jì)正常使用年限。本次加固針對(duì)部分框架柱采用加大截面法和外包型鋼法加固，部分梁、板采用先修補(bǔ)裂縫后粘貼碳纖維的方式加固。

2.2 該工程采用的加固改造方法

2.2.1 加大截面加固法

本工程原結(jié)構(gòu)中部分框架柱需要進(jìn)行加固處理（圖1、圖2），選擇的加固方式為加大截面法，柱子截面尺寸由700 mm×700 mm增大為900 mm×900 mm，新增縱向受力鋼筋為16C 20，箍筋C8@100/150，新增部分采用C40混凝土澆筑成型。需要注意的是：施工作業(yè)過程中加固部分植入鋼筋后24 h內(nèi)，不能對(duì)其產(chǎn)生擾動(dòng)以及碰撞該部分鋼筋，梁柱結(jié)合區(qū)域，使用等代箍筋穿主次梁互焊。

2.2.2 外粘纖維復(fù)合材加固法

該工程原結(jié)構(gòu)部分混凝土梁、板采取外粘碳纖維布加固法加固，加固梁采用2U-100@100，1Y-100（梁頂、梁中各一道），加固板采用單層雙向粘貼碳纖維布加固，碳纖維布的間距200 mm，碳纖維布粘貼前，全數(shù)檢查了梁、板構(gòu)件的裂縫情況并進(jìn)行了裂縫修補(bǔ)：當(dāng)裂縫寬度大于0.3 mm時(shí)，在構(gòu)件結(jié)構(gòu)層表面以一定的壓力將低粘稠度、高強(qiáng)度的裂縫修補(bǔ)

膠液注入裂縫腔內(nèi)，保證連續(xù)灌膠后的封閉深度不小于20 mm。當(dāng)裂縫寬度不大于0.3 mm時(shí)，采用裂縫膠對(duì)裂縫進(jìn)行表面封閉，裂縫處理完成后，再進(jìn)行碳纖維布的粘貼。圖3～圖6為部分梁、板構(gòu)件裂縫處理及碳纖維布粘貼完成后效果圖。

2.2.3 外包型鋼加固法

該工程原結(jié)構(gòu)部分框架柱選擇了外包型鋼法處理，外包型鋼采用等邊角鋼2L100×6+2L150×6，綴板100×4@200 mm，化學(xué)錨栓M10@400 mm，現(xiàn)場施工作業(yè)時(shí)連接型鋼采用的綴板采用圍焊，焊縫應(yīng)平直，焊波應(yīng)均勻，無虛焊、漏焊;焊縫的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50205-2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求[3]。封縫膠固化后，進(jìn)行通氣試壓，若發(fā)現(xiàn)有漏氣處，應(yīng)重新封堵[4]，對(duì)外包型鋼的注漿質(zhì)量檢測，應(yīng)按規(guī)范要求檢查其注漿質(zhì)量，空鼓率指標(biāo)不大于規(guī)范規(guī)定，施工過程見圖7、圖8。

2.3 該工程加固后取得的成效

該工程在各方配合下，于2020年順利完成加固施工作業(yè)，經(jīng)過加固改造后，該工程使用年限能達(dá)到原設(shè)計(jì)使用年限，其中梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力已得到較大提高，已滿足現(xiàn)行使用要求，業(yè)主原部分辦公室經(jīng)改造后，現(xiàn)已作為資料室使用，科學(xué)地選擇、應(yīng)用加固方法對(duì)于建筑物的幫助效果顯著。

3 結(jié)束語

本文著重介紹了加固工程中的加大截面加固法、外粘纖維復(fù)合材加固法、外包型鋼加固法的應(yīng)用，每一種加固方法都有特定的適用環(huán)境，具體采用何種加固方法，應(yīng)該根據(jù)建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，比較各類加固方法對(duì)于工程實(shí)際的適用程度，不能盲目選擇，對(duì)確有加固需求的建筑物，應(yīng)根據(jù)具體情況制定具體的施工流程、方案等，選擇施工方案時(shí)應(yīng)當(dāng)本著施工方便、安全、操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等原則，如此，加固、改造工程才能取得滿意的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)綜合效益。

參考文獻(xiàn)

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