關于建筑結構工程鋼筋混凝土結構加固設計策略的探析

王偉

【摘 ?要】建筑結構長時間地受到自然環境的破壞和人為因素的影響，使得建筑物在外觀、功能的使用上都受到了影響，比如鋼筋露在外面、因潮濕而引起墻皮脫落、樓板出現裂縫等。但是人們的生活居住環境在發生改變，對建筑結構的使用要求也隨之發生了改變，而因為對建筑結構的安全性的要求越來越高，使得從事建筑結構加固工作的人員需具有的素質更好，技能更高。

【關鍵詞】建筑工程;鋼筋混凝土;結構加固設計;分析

人們生活水平的提高使得人們不但關注建筑的外觀，而且對建筑物的使用性能的要求也在逐步提高。在建筑結構中，主要是以鋼筋混凝土結構為主，而因為人為因素和自然因素的影響，使得鋼筋混凝土建筑結構出現了很多問題，比如鋼筋外露、裂縫等問題，這些都不利于建筑的安全性。

1 加固設計過程

1.1 鋼筋混凝土結構荷載取值

鋼筋混凝土的結構荷載取值一般是根據《建筑結構荷載規范》（GB50009- 2012）的規定來執行的，如沒有這個規定，則是根據《混凝土結構加固技術規范》（GB50367-2013）的規定，來對鋼筋混凝土的永久荷載進行抽樣性的調查，其中抽樣的數目要大于5個，它的荷載標準值是平均值的1.1倍，工藝荷載也要以使用單位的數值取值為主。

1.2 設計構造方面

（1）框架節點核芯區箍筋配置的要求是根據上述規范中的規定，要求其使用的是在框架柱箍筋加密區采用的箍率最小化的目標，這點很多設計人員沒有很留意，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定的要求，一般要滿足一級框架的節點核芯區，其箍率的特征值要大于0.12，而且體積配箍率要大于0.6%，對于二級框架的節點核芯區，其配置的箍率特征值要大于0.10，而且體積配箍率要大于0.5%;對于三級框架的節點核芯區，其配置的箍率特征值要大于0.08，而且體積的配箍率要大于0.4%。對于這些規定，在設計中常常沒有引起足夠的重視，特別是柱軸壓比小的時候，更要滿足上述這些要求。這些是節點核芯區延性的重要結構特征，要嚴格地遵守。

（2）框架梁的縱向配筋率主要是根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）中規定而制定的，具體包括如果框架梁的兩端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋的最小直徑數應該比上述規定中規定的數值要大2毫米。在現階段的設計中，因為常常忽視這個規定，使得梁端的延性不是很適合。

1.3 結構計算分析

在分析原結構并進行計算的過程中是根據國家現有的規范和改造后的功能布局等來進行的。如在結果中通過計算發現出現了柱軸壓比超過了限制、梁超筋等問題，說明原來的結構截面不大，不能滿足改造后的結構上的需求，所以想要采用截面加固法，然后再根據截面加大后在來計算并分析結構。當然條件不允許的話，就適合采用外包鋼法。這時對于新增的混凝土和鋼筋的強度要依照《混凝土結構加固技術規范》（GB50367-2013）中的規定來進行加減，比如對于柱等受壓結構所構建的受壓區，在新增混凝土和縱向鋼筋的抗壓強度的設計值上，其折減系數設為0.9，對于梁板等受彎結構來說通常采用的是受壓區加固和受拉區加固這兩種方式。在受壓區通過加固的受彎構件，其在承載力、抗裂度、鋼筋應力、裂縫的寬度和變形計算驗算的時候要根據疊合的構件來進行加固，如采用的是受拉區的加固模式，其在受彎構件的跨中承載力計算的過程中，新增縱向鋼筋的抗拉強度的設計折減系數為0.9，如通過計算發現沒有出現梁超筋、柱軸壓比超過限制，說明原有的構件大小是適合的。

2 鋼筋混凝土結構加固設計中需要注意的常見問題

2.1 對于在承擔加固設計中，參加了加固設計的安全性、可控性的設計單位要負全部的責任，而對于沒參加加固設計的單位則不需要負責。

2.2 對于加固設計的構件，要盡可能地選擇新材料、新技術、新工藝，新型的材料和技術采用的是理性的加固效果，但是采用之前需要加強新技術的鑒定，新材料要和檢驗標準相符合。

3. 鋼筋混凝土結構建筑加固設計的基本原則

隨著施工工藝的不斷增強，鋼筋混凝土的結構建筑在設計中應該要采取加固處理。這樣的效果才會好。而在鋼筋混凝土的建筑結構加固設計的過程中，為了加強加固效果，一般需要遵循下面的幾項原則。

3.1 綜合性原則

首先，要編制具體的鋼筋混凝土的加固方案。在方案的編制過程中，要從多方面來加以考慮，不但要考慮施工成本、加固的技術選擇要素，而且還要從經濟效益要素加以考慮，來保證在加固設計中的科學性和經濟性。

3.2 整體性原則

在加固的具體實施過程中，要鏈接好加固件和加固對象，協調性要好，這也是為了保證鋼筋混凝土的結構在整個工程中的一致性。

3.3 適應性原則

在保證鋼筋混凝土的建筑結構不同的基礎上，當結果出現破損，那么在對其進行加固設計的過程中需深入結構化的破損問題，分析其存在的具體原因，來制定出合理而科學的加固施工方案。

3.4 經濟性原則

在鋼筋混凝土的建筑結構中，加固設計是項系統化的工程，而其中如何保證對經濟效益時效性的評價是其中一項具體的指標，所以為了保證建筑的性能的正常化，就要在原有的建筑條件基礎上來加強加固處理，有效降低加固成本。

4 鋼筋混凝土結構建筑的加固設計方法

4.1 直接加固法

在直接加固法中經常采用的有粘貼碳纖維布加固法、粘鋼板加固法和增加截面加固法。在加固施工過程中采用粘貼碳纖維布加固法是有效地把纖維增強復合材料通過膠結材料有效地黏貼在被加固的構件受拉區域，和被加固的截面共同來承受受拉作用力，主要應用于梁底，板底的及柱子的受剪承載力不足。粘鋼板加固方法類似于粘貼碳纖維布。型鋼加固比鋼板加固的好處是可以利用剛才的抗壓強度。但是兩中粘鋼方法都需進行專門的防腐防火處理，這里需要強調的是《混凝土結構加固技術規范》中關于兩中粘鋼加固的計算方法是不同的，型鋼加固的計算公式類似于柱子，粘鋼板加固的方法類似于單筋矩形截面梁配筋。這是很多人現在一直弄錯的地方。長期以來很多人把粘鋼計算的結果直接替換為型鋼，用以避開40%承載力提高的限制，這種做法是極其危險的。

4.2 粘貼碳纖維布加固法

粘貼碳纖維布加固法是通過碳纖維復合材料來加固混凝土的結構，這是新型材料在建筑領域中的問題的新嘗試。最開始是在二十世紀八十年代早期，日本在碳纖維加固混凝土方面進行了大量的研究，隨之歐洲、美國等國家也開始了在這個領域中的嘗試，并成果顯著。這種加固的方式往往是在被加固的構件表面采用樹脂材料和碳纖維布，并通過碳纖維布的拉伸強度來提高原有構建的承重力。這種加固方式的特征是操作簡單、周期不長、門檻不高、抗腐蝕、耐久性好、不會增加原有結構的重量和構件的尺寸等。不足之處是不能對荷載要求增加較大的構件進行加固。同時碳纖維板的應用也是越來越廣泛。

4.3 粘鋼板法

粘鋼板法是在加固的混凝土構件表面先用膠類等材質粘在已打好孔的鋼板上，再在這個打好的孔中加入鉚釘，來加固鋼板和通過鋼板構件中的鋼筋來承受整個構建的承載力。這種加固法不但保證了加固鋼板和原有的構件間相互之間能夠結合得更加牢固，能夠共同受力，而且這種方式簡單、易操作、加固效果好，加固的質量也易得到保證。不好的地方是打孔會對原有的構件造成二次損傷，而且打孔的位置也易受到梁內鋼筋的影響。同時鋼板的厚度需要進行嚴格控制，以厚度為5毫米，寬度為100毫米為佳。鋼板厚度越大，所起到的效果越差。同時此方法只能是提高構件的40%承載力。

4.4 增大截面加固技術

在需要增大結構的承載力超過40%的時候，粘貼鋼板及碳纖維的方法就不再起作用了，需要進行采用增加混凝土截面的辦法進行設計。此方法的好處是可以大范圍的提高結構構件的承載力，但是缺點是施工周期長，需要對原結的破壞大。同時新增混凝土結構與原結構混凝土的結和也是一個需要解決的問題。

4.5 高延性混凝土加固

高延性混凝土是最近出來的一種新型材料，現在被廣泛的應用于農村房屋的抗震加固中。對于一般的磚混結構的加固，是可以替代砂漿進行加固設計的。好處是強度大，粘結性強，對結構承載的提高明顯。同時由于此材料的延性大，可以很好的解決磚混結構，尤其是預制板的磚混結構的整體連續倒塌問題。問題是造價高，這是最大的限制原因。后面需要對此材料在混凝土結構加固中的應用進行跟深入的研究學習。

5 鋼筋混凝土結構建筑加固設計方案的選擇

在結構加固設計中，很多人容易把體系加固，局部加固，構件加固搞混。對于加固設計，我們應該從面到點進行設計工作。需要有清晰的思路和明確的方向。

在實際的操作過程中，鋼筋混凝土結構的加固技術不是只有一種，而是和多個方案相結合起來。保證了解每個加固施工技術的優點和缺點的過程中能夠做好下面幾個工作，保證加固設計的科學性。一是要綜合分析好鋼筋混凝土的建筑結構，把握好建筑所需的加固度，進而保證施工工期、加固施工工期所帶來的影響和在使用中所耗費的成本要素等。二是要依照加固構建的特征，確定好加固技術，比如在加固板、梁的時候增加截面面積，加固柱子的時候要使用預應力加固術等。

6.結語

這些年隨著科學技術的發展，新材料，新方法的不斷出現，不但有效增強了加固技術的水平，而且也更加的科學化，系統化。但是我們同樣面臨著很多問題，比如結構錨栓的計算使用沒有人重視，植筋膠的使用壽命不足等等問題也不斷出現，這就需要我們共同努力去克服，去完善。

參考文獻：

[1]黃妙武.建筑結構設計中的鋼筋混凝土構造的主要方法 [J].中國建筑金屬結構，2019（22）：220-221.

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