試論住宅建筑結構受彎構件的加固補強設計

摘 要：進入到新世紀以后，隨著我國的國民經濟水平的大幅度的提升，我國的住宅建筑工程行業也得到了快速的發展，規模越來越大，數量也越來越多，而與此同時住宅建筑的居民對于建筑的使用功能以及質量也提出了更高的要求，很多已經投入使用的住宅建筑由于新的功能要求的提出，那就需要對原有的結構改造加固，而很多新竣工完成的住宅建筑在施工、材料以及設計等方面也存在著問題，因此也需要對其進行補強加固。其中在提高住宅建筑結構受彎構件的受力性能以及加固方法的可靠性方面上，在纖維增強復合材料上應用預應力技術是有著重要的研究意義，并且也將擁有廣闊的發展前景。文章便對住宅建筑結構中常用的加固方法以及住宅建筑結構中預應力碳纖維布加固受彎構件的工藝設計工作兩個方面的內容進行了詳細的分析和探析，從而詳細的分析了我國住宅建筑結構受彎構件的加固補強設計工作。

關鍵詞：住宅建筑結構；受彎構件；加固補強設計

1 住宅建筑結構中常用的加固方法

1.1 直接加固的方法

通常情況下，直接加固的方法主要分三種：（1）外包鋼加固法。所謂的外包鋼加固法就是指在混凝土構件的周圍包以型鋼的加固方法，一般分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩類。干式外包鋼法指的是將角鋼直接包在需要加固的結構構件周圍，而濕式外包鋼法則是在需要加固的結構構件和角鋼的留有間距處澆注混凝土，這種方法更適用于需要大幅度的增加承載力并且又不能夠增大混凝土結構構件的截面尺寸的加固工作，具有施工簡單，受力穩定以及工作量小等優點。（2）加大截面加固法。這是一種較為傳統的補強加固方法，在眾多的混凝土結構加固設計中應用的也較為廣泛。其有著明顯的優缺點，缺點是施工時濕作業的時間更長，對施工現場的生產作業有很大影響，而且應用此方法后還會減小房屋的凈空，從而影響結構物的使用功能；其優點為施工簡單并且應用廣泛，同時此方法的設計經驗和施工經驗也是很成熟的。采用這種方法就不可避免的會增大需要加固結構構件的面積，從而增加其重量，因此原結構構件材料的不利受力也可能會進一步的加劇。（3）外部粘鋼加固法。這種方法指的就是在混凝土結構構件的外部直接粘貼鋼板的方法，該方法施工十分簡便并且迅速，施工過程對于施工現場的施工作業影響較小，對于原結構構件的外形也不會產生太大影響，也是一類應用較為廣泛的加固方法。但是其補強加固的效果與施工時的濕度和溫度是有著直接的關系的，并且操作的水平以及膠粘的水平對于加固效果也有著重要的影響。

1.2 間接加固的方法

（1）預應力加固法。這種方法的補強加固效果很好，不但能夠降低需要加固構件的應力水平，還能夠提高結構的整體承載力，因此其更加適用于加固后要求占空間小并且要求提高結構的整體承載力、抗裂性和剛度的混凝土承重結構。因此在對一些較為普通的結構構件選擇加固方法時，應優先選擇此方法。這種方法不適用于收縮徐變大的混凝土結構，并且施工環境的溫度大于600攝氏度時無法應用此方法。（2）預應力碳纖維布加固技術。這種方法的技術優勢最為明顯，首先其耐久性和耐腐蝕性更好，由于預應力碳纖維布化學性質十分穩定，不會與化學物質發生反應，所以當構件選擇此方法進行加固后就不會被化學物品銹蝕；其次其也更加高強高效，由于其物理性能十分優異，所以結構構件在應用此方法進行補強加固，構件的承載能力和受力性能都會大幅度的提升；最后就是由于碳纖維布的厚度薄并且重量小，采用此方法進行加固后，原有結構構件的體積以及重量基本不會增加。

2 住宅建筑結構中預應力碳纖維布加固受彎構件的工藝設計工作

2.1 碳纖維增強塑料片材的制作

要想更加有效的利用碳纖維高強度的特點，首先就要提高碳纖維布材中纖維單絲共同工作的性能，而其方法就是應用濕法在碳纖維布材的內部充分的侵入環氧樹脂，通過環氧樹脂將纖維單絲有機的粘結在一起，環氧樹脂在纖維單絲的內部就可以傳遞建立，從而避免其出現應力分布不均勻問題，從而提高了其共同工作時的性能。

2.2 對結構構件表面進行處理

當混凝土表面具有較厚的松散層時，我們應先利用真空將塊狀物刮出，然后對粘合面進行打磨，直至新面露出才能停止，之后再將粉粒吹出，用質量比約為15%的鹽酸涂抹在表面上，靜置一分鐘后再用冷水沖洗，最后就是測試其表面的酸堿性，如果是呈酸性的，應繼續將其調成中性，再用冷水沖洗，待冷卻后就可以進行涂膠的操作了。有些混凝土構件的保質期是在三個月以內的并且其濕度也較大，如果其裂縫很寬，這時就應對其填充修補，具體的操作為向其灌入環氧樹脂，如果碳纖維布是要繞過轉角才能粘貼的，那么在轉角處就應進行倒角以及磨光的操作。

2.3 涂刷底膠

在進行完結構構件的表面處理后，就應在構件表面繼續涂刷一層底膠，這么做的目的就是要保證構件和碳纖維之間能夠更加有效的粘結，其操作方法只需要用刷子將底膠均勻的涂抹在構件表面就可以了，如果施工時溫度較低，當底膠硬化后構件表面就會有部位凸起，我們應立即用砂紙將其磨平并清洗干凈。

2.4 粘貼碳纖維增強材料

進行完以上三個操作后，就可以進行粘貼碳纖維增強材料了。再對粘貼面進行一次徹底的檢查后，就可以配置浸漬樹脂，如果表面存在水分，應先棉紗將表面擦干。（1）將已經制作完成的碳纖維增強材料放置在張拉機上，同時調整其兩端的平整度；（2）再將已經完成了表面處理的受彎構件放置張拉機下面的千斤頂上；（3）張拉碳纖維增強材料時應保持速度均勻，速度為360MPa/小時；（4）當達到設計要求的預應力時，就可以配置粘貼樹脂了，配置時嚴禁灰塵和水分落入到樹脂中；（5）利用刷子、棍子或是刮刀等工具在錨固去開始涂抹環氧樹脂，同時還應貼上碳纖維錨固條帶；（6）養護。在加固層表面還應進行密閉防護處理的操作，從而保證碳纖維加固材料不被外界損壞，先選擇防護的材料時建議選擇摻有防火劑的聚合物水泥砂漿。

2.5 材料性能的確定

（1）混凝土材料。其設計的強度等級應選擇C55，由中沙、碎石以及硅酸鹽水泥共同配置完成，試壓塊在2000KN的壓力實驗機上完成。（2）鋼筋。測試鋼筋的材料性能時，應采用YJ-5靜態壓變，并且在實驗室1000KN的機器上完成。

通過觀察加載后的受力全過程，我們發現采用預應力碳纖維布補強加固的受彎構件，其抗彎剛度以及開裂荷載都得到了明顯的提升，極限荷載下和屈服荷載下的撓度得到了減少，碳纖維布加固構件的最大應變也得到了明顯的增大。

通過以上的論述，我們對住宅建筑結構中常用的加固方法以及住宅建筑結構中預應力碳纖維布加固受彎構件的工藝設計工作兩個方面的內容進行了詳細的分析和探討。采用預應力碳纖維布對受彎構件進行加固補強的操作后，受彎構件的抗彎剛度以及開裂荷載都是得到了明顯的提升的，同時其極限荷載下的撓度以及屈服荷載下的撓度也是得到了進一步的降低的，同時其極限荷載也并沒減小，因此采用此方法對住宅結構的受彎構件進行加固補強將會得到更為廣泛的應用，其工作效率和工作質量將大幅度的得到提高。

參考文獻

[1]陳玉如.淺談已有住宅建筑結構受彎構件的加固補強設計[J].徐州技術學院學報，2007.

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