混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究

摘 要：既有建筑物的維修、改造和加固技術(shù)已成為工程建設(shè)領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)重要課題。文章介紹了混凝土結(jié)構(gòu)加固的基本概念和原則要求，對(duì)目前常用的混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法進(jìn)行了介紹和分析，強(qiáng)調(diào)在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑物的不同情況和條件，綜合分析確定。隨著建筑業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)將會(huì)得到更好更快發(fā)展。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；加固改造技術(shù)；研究

1 引言

作為現(xiàn)代建筑技術(shù)的重要組成部分，既有建筑物的鑒定、維修和加固改造技術(shù)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)基本上都經(jīng)歷了從大規(guī)模新建，到新建與維修改造并舉，再到重點(diǎn)轉(zhuǎn)向已有建筑的維修加固改造等三個(gè)發(fā)展階段。在我國(guó)，在經(jīng)過幾十年大規(guī)模的基本建設(shè)后，既有建筑物的維修、改造和加固技術(shù)也已成為工程建設(shè)領(lǐng)域特別關(guān)注的一個(gè)重要課題，需要將其視為一個(gè)體系加以研究和探討。

2 混凝土結(jié)構(gòu)加固概述

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)加固的基本概念

混凝土結(jié)構(gòu)通常在使用30～50年以后會(huì)產(chǎn)生明顯的劣化與損傷，為確保建筑物的安全性能和使用壽命，就必須加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)和加固工作。又因?yàn)樵诮ㄖ锸褂脮r(shí)，難免會(huì)因?yàn)槎喾N因素影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力，為提升和恢復(fù)結(jié)構(gòu)的承載力，同樣需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。而在所有的結(jié)構(gòu)加固當(dāng)中，尤以混凝土結(jié)構(gòu)加固最為常見。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固的背景意義

我國(guó)自改革開放以來(lái)，特別是受新型城鎮(zhèn)化政策的全面推動(dòng)，建筑業(yè)快速發(fā)展，進(jìn)入了大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)期。同時(shí)，也由于以下幾個(gè)方面的原因，對(duì)已有建筑物的鑒定、維修和加固改造，變得日益突出和重要。

（1）由于設(shè)計(jì)不合理或錯(cuò)誤，施工質(zhì)量低劣達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和加固。這種情況在新建建筑和已投入使用的建筑中都可能遇到。（2）由于地震、火災(zāi)、爆炸等自然災(zāi)害或偶然事件的影響，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂和破壞，需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定或加固。（3）既有建筑物的耐久性不良，或因管理和使用不當(dāng)、缺乏維護(hù)、結(jié)構(gòu)有破壞及損傷，安全度不足或達(dá)不到目前使用要求時(shí)，需要進(jìn)行鑒定和加固。（4）當(dāng)對(duì)建筑物實(shí)施改擴(kuò)建或增層改造，或內(nèi)外裝修過程中原結(jié)構(gòu)的受力體系受到影響和改變時(shí)，需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和加固。（5）其他原因，如為變更建筑物局部設(shè)計(jì)、完善使用功能，消除開挖深大基坑對(duì)周圍既有建筑物的不利影響，保護(hù)重要的歷史性或有紀(jì)念意義建筑等，都需對(duì)既有建筑物進(jìn)行鑒定和加固。

3 混凝土結(jié)構(gòu)加固的原則和要求

3.1 混凝土加固結(jié)構(gòu)的受力性能

（1）加固前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)載荷受力，但新加部分在加固后無(wú)法立即承擔(dān)荷載，而是在新增荷載作用下才開始受力。因此在其后的第二次載荷受力過程中，后加部分的應(yīng)力、應(yīng)變較于原結(jié)構(gòu)始終滯后，承載潛力得不到充分發(fā)揮。（2）加固結(jié)構(gòu)新舊兩部分結(jié)合面的構(gòu)造處理及施工做法是其能否實(shí)現(xiàn)整體工作、共同受力的關(guān)鍵。由于結(jié)合面上混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度一般總是遠(yuǎn)低于混凝土自身強(qiáng)度，因此，加固結(jié)構(gòu)的總體承載能力一般略低于一次整澆結(jié)構(gòu)。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固的原則和要求

（1）加固的內(nèi)容及范圍應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)論和委托方提出的要求確定。（2）加固結(jié)構(gòu)方案應(yīng)嚴(yán)格遵照有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，注重設(shè)計(jì)與施工方法緊密結(jié)合，并采取有效措施，保證新澆混凝土與原結(jié)構(gòu)連接可靠、協(xié)同工作。（3）加固應(yīng)考慮其綜合經(jīng)濟(jì)效果，盡量防止和減小對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，保留具有利用價(jià)值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，避免不必要的拆除或更換。（4）加固結(jié)構(gòu)一般選用比例極限低、變形小的低強(qiáng)鋼材；如采用預(yù)應(yīng)力法加固，可采用高強(qiáng)鋼材。加固用水泥和混凝土，要求收縮小、早強(qiáng)、粘結(jié)性好，并有微膨脹。加固用化學(xué)灌漿材料及粘結(jié)劑，要求粘結(jié)強(qiáng)度高、可灌性好、收縮小、耐老化、無(wú)毒無(wú)污染。

4 混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法及其選擇

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法

4.1.1 增大截面加固法。增大截面加固法在混凝土結(jié)構(gòu)加固中最為常用，具體做法為：在建筑物構(gòu)件外部外包混凝土結(jié)構(gòu)，增大構(gòu)件截面面積與配筋量，從而達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。該方法具有施工工藝簡(jiǎn)單和適用范圍廣的特點(diǎn)，被廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱、墻等的加固。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)；此外，對(duì)結(jié)構(gòu)外觀和房屋凈空也有一定的影響。

4.1.2 外包鋼加固法。外包鋼加固法是在原有混凝土構(gòu)件的四周包裹型鋼（一般為角鋼），并通過粘結(jié)和鍵合作用，讓后加型鋼同原有構(gòu)件一起工作的結(jié)構(gòu)加固方法，分為干式和濕式兩種方式。該方法具有受力可靠、作業(yè)量小、施工方便等特點(diǎn)，適用于截面尺寸不允許加大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，或需要較大幅度提高承載力的結(jié)構(gòu)。

4.1.3 增加支點(diǎn)加固法。增加支點(diǎn)加固法是通過增設(shè)支撐點(diǎn)來(lái)減小構(gòu)件計(jì)算跨度，達(dá)到改善內(nèi)力分布，從而提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，減小和限制梁、板撓曲變形的加固方法。該方法具有簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)使用空間有一定影響，多用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。

4.1.4 預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固法是通過外加預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，影響和改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，降低其應(yīng)力水平，最終達(dá)到提升承載力的目的。該方法適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固，以及采用一般方法加固效果不理想的較高應(yīng)力狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固；對(duì)于混凝土收縮徐變大或者高溫環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)加固應(yīng)當(dāng)慎用。

4.1.5 粘鋼加固法。粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)承載性能的加固方法。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快速，不影響結(jié)構(gòu)外形，施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小。適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件加固，且處于正常的溫度和濕度環(huán)境，以及無(wú)化學(xué)腐蝕的使用條件；否則應(yīng)采取可靠防護(hù)措施。

4.1.6 化學(xué)植筋技術(shù)。植筋技術(shù)是指按設(shè)計(jì)要求和特定工序?qū)υ薪Y(jié)構(gòu)實(shí)施改造，使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的一種加固技術(shù)。植筋技術(shù)既適用于既有建筑的改造加固，又可有效解決新建混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋漏置或位移等問題。具有施工簡(jiǎn)便、迅速、安全，并符合環(huán)保要求的特點(diǎn)。

4.1.7 裂縫修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)因開裂而降低的功能和耐久性。但對(duì)于因承載力不足所引起的裂縫，單純修補(bǔ)是不夠的，尚需進(jìn)行結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固。裂縫修補(bǔ)材料主要為樹脂材料和水泥；修補(bǔ)方法主要有表面處理法，灌漿法及填充法等。

4.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的選擇

實(shí)踐中混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法很多，特點(diǎn)和適用范圍各異，對(duì)于不同建筑物的維修和加固改造，會(huì)有不同的改造思路和實(shí)施方案。針對(duì)具體的加固改造項(xiàng)目，應(yīng)按照效果可靠、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理的原則，根據(jù)加固的類型，結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等因素，綜合分析比較，選擇最佳方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑技術(shù)中最具前景、最具活力的新興技術(shù)分支之一。今后一定時(shí)期內(nèi)，通過加強(qiáng)對(duì)建筑物鑒定、維修及改造加固領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和實(shí)用新技術(shù)的研究，推動(dòng)該領(lǐng)域?qū)W術(shù)水平和應(yīng)用水平不斷提升，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)將得到更好更快發(fā)展。

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