多層混凝土框架結構的檢測與加固

王建，王永潔 （安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 230022）

0 前 言

近幾年來，我國已從大規模新建階段轉向新建與維修改造并重階段。由于勘察、設計、施工、使用不當及年久失修等多方面的原因，某些建筑物存在著不同程度的問題，不能滿足使用和安全需要。如果繼續使用就需要對這些病危建筑物進行檢測和加固，目的是改善使用功能，延長這些建筑物的使用年限，來滿足我國社會發展需要。

總體來說，需要檢測和加固的建筑物不外乎以下幾種情況：①超過設計使用年限，某些建筑物雖已超過設計使用年限但在當前經濟能力條件下不能推到重建，只有對其進行加固處理后繼續使用；②勘察、設計失誤或施工不當等引起的不能滿足安全和使用功能需要的建筑物，必須對其進行加固處理；③使用功能發生變化，比如加層或加大空間等，使用功能發生變化后，原來建筑物的某些結構的承載力可能不滿足，這就需要對其進行加固處理；④某些工業建筑由于高溫和腐蝕等導致使用壽命縮短或者不能滿足安全生產需要，必須進行加固來滿足安全生產需要；⑤由于自然災害而受損的建筑物，比如火災、風災、地震等造成的受損建筑物，對這類建筑物進行加固處理也是一項重要的工程。目前，工程檢測與加固技術在實際工程中得到了廣泛的應用，也引起了學術界的重視。因此，對工程檢測與加固技術進行深入討論和研究是很有必要的，并且具有重要的科研價值和社會經濟效益。

1 檢測方法

工程結構檢測是對建筑物質量進行評定,為解決問題提供有說服力的數據。檢測及評定工作主要包括：分析結構破損或發生事故的原因，評定結構的抗力或破損狀況，擬采取的處理措施等。工程結構檢測包括的內容比較多，一般有原始資料的調查、結構或構件裂縫的檢測、施工偏差的檢測、變形和位移的檢測、結構性能實荷檢測等等。我們主要對混凝土的強度及耐久性和鋼筋進行檢測。現場測定構件的混凝土強度是工程中經常要求檢測的項目,目前檢測方法主要有回彈法、超聲脈沖法、回彈超聲綜合法和鉆芯法等。本次混凝土強度檢測采用鉆芯法進行,鉆芯法檢測混凝土強度是近年來國內外使用較多的一種局部破損檢測結構中混凝土強度的有效方法。此法是使用專用鉆芯取樣機直接從混凝土構件上鉆取一定規格的混凝土芯樣，然后將經過加工的芯樣放置在壓力試驗機上，測取混凝土強度的測試方法。由于鉆芯法是直接從混凝土構件上取得試樣，因此其測試結構更能如實反應混凝土構件的實際情況；混凝土結構的耐久性檢測主要包括：構件所處環境的調查和測定，環境中特殊腐蝕性物質的種類的調查和測定，混凝土碳化深度的測定，混凝土腐蝕層深度的測定和特殊腐蝕物質侵入深度及含量的測定等。根據所測得的數據來評定結構或構件的耐久性狀態和危險程度，并結合主要技術標準確定結構的應采取的措施和安全使用年限；鋼筋的檢測主要包括鋼筋位置和保護層厚度測定、鋼筋銹蝕的鑒別與檢測。鑒別和評定鋼筋銹蝕的方法可以分成兩類：判別法和現場實測法；若依據測試原理又可分為電化學方法和非電化學方法。鋼筋銹蝕的電化學方法有自然電位法、極化技術和交流阻抗法。其他的還有一些極為重要且易于被忽視的檢測內容，如鋼筋的搭接、錨固、預埋件及焊縫的腐蝕情況等。

2 加固方法

結構或構件經過檢驗和可靠性鑒定后，認為不滿足使用要求時，就要進行加固處理。結構加固改造的全過程包括結構可靠性鑒定、方案設計和施工三個階段。在結構加固方案的選擇和設計時，應根據可靠性鑒定結果、原有結構的實際情況、加固改造的目的和加固后的使用要求，在對加固后結構體系和結構構件受力狀況進行全面分析的基礎上，并充分考慮施工隊伍的技術水平和施工場地條件，選擇合理的加固方案。一般所需加固的結構大都存在承載能力不足的現象，所采用的加固方法多是從提高結構的有效受力面積出發（如增大載面法等）減小截面的應力，或者直接改變結構的受力體系，改變其傳力途徑（如增加支撐法等）從而降低結構構件的受力，最終達到加固的目的。

加固方法一般有：①增大截面法，用與原結構性能相同或更強的同種材料增大構件截面面積，以提高構件的正截面受彎承載力；②外包型鋼法，在原結構桿系構件的四周包以型鋼以提高構件的正截面受彎承載力；③粘貼鋼板或纖維材料法，在原結構受拉區粘貼鋼板或纖維材料，提高構件承載力；④錨釘粘貼鋼板加固法，在原結構受拉區用特制錨釘錨住并粘貼鋼板，同時粘貼鋼板有預應力效能，使混凝土構件的承載力有更大的提高；⑤托梁換柱、增設支點法，改變結構的受力傳遞路線，減小構件的跨度，以提高構件承載力、減小撓度變形；⑥預應力法，對原結構施加預應力，改變構件內力分布，提高構件承載力和剛度；⑦其他方法，增加結構的承載力或剛度，增加結構的抗震能力等。

3 工程案例

3.1 工程概況

某廠房原設計為4層混凝土框架結構結構，但只建成了1層，建筑物高度為4.8m。現根據發展需要，擬在已建成的1層結構上增建3層大空間辦公用房。加層采用鋼結構形式，建筑物高度增至19.8m。整體計算及構件驗算表明，原一樓的框架柱雖然是按原設計4層框架柱所建造的，但截面配筋及截面面積對于加到4層的新結構來說均偏小，故必須對一樓進行加固處理。由于活荷載加大，原設計梁板不滿足設計要求故梁采用常規的粘鋼處理，而板采用粘貼碳纖維布。

3.2 外包鋼加固法

一層框架柱的加固處理常采用的加固方法是加大截面法和外包鋼法。經過反復計算核定比較，加大截面法雖然相對經濟，但施工周期長影響一樓的正常使用，采用外包鋼法可以免去周期長、影響大的困擾。外包鋼法在對廠房框架梁柱加固時均有應用以環氧砂漿膠泥粘接，角鋼與框架梁柱用焊接鋼綴板，角鋼與箍板固定采用粘鋼與植筋錨固。其施工工藝為：混凝土表面劃線、確定角鋼及綴板安裝位置→混凝土表面處理→角鋼及綴板表面處理→配制環氧砂漿→粘接角鋼→焊接、粘接綴板→養護、固化→自檢→角鋼管架防護處理。

3.3 外粘鋼板法

框架梁與除氧器大梁加固采用外粘鋼板加固，其施工工藝流程為：混凝土表面劃線、確定角鋼及綴板安裝位置→混凝土、角鋼、鋼板表面加壓→粘接綴板及加壓→養護固化→鋼板表面防護。

3.4 增大截面法

除氧器大梁加固時，需要進行增大截面，要求對新老混凝土進行界面處理。其施工工藝流程為：新老混凝土表面打毛沖洗干凈，澆水充分濕潤老混凝土→按比例配制YZJ-5界面結構膠，人工將界面膠均勻涂刷在老混凝土表面，界面膠厚為1mm～1.5mm→在界面膠初凝之前，澆筑新混凝土，邊刷膠邊澆筑，并隨混凝土一起養護。

圖1 柱加固大樣圖

3.5 粘貼碳纖維布加固法

對主廠房樓板、次梁加固時采用碳纖維布進行加固，其施工工藝流程為：混凝土表面處理→涂抹底膠涂抹找平膠（混凝土表面修補整平）→涂抹浸漬膠→粘貼碳纖維布涂→抹浸漬膠→養護固化→表面防護。

4 小 結

本工程是現行檢測與加固技術綜合運用實例，在工程設計環節針對不同的部位及構件采用不同的加固方案，以取得最優經濟性。在加層結構選型與設計、底層加固方法、加層與底層的連接等重點環節都明確貫徹了施工實用設計原則，取得了良好的效果。

[1]袁文陽,陳尚建,阮永懷.工程結構補強加固[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]張家啟,李國勝,惠云玲.建筑結構檢測鑒定與加固設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]王宏林,閏文斌,車朝紅.建筑結構加固工程施工技術資料范例[M].北京：中國建材出版社，2011.

[4]GB 50367-2013，混凝土結構加固設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.