鋼筋混凝土結構加固設計

摘 要：進入21世紀，我國建筑行業迅猛發展，經歷了大規模基建和大規模的房地產開發，隨著時間的推移，對建筑結構的功能布局、承載能力、抗震性能的需求相應提高，有些原有的建筑可能已無法滿足。同時，原有建筑老齡化、低標準引起的結構安全問題越來越多得到關注和重視。近年來，國家相關政策導向也逐漸轉移至現有結構的維護和加固。如何采取有效的加固措施對現有建筑物進行加固，提高其承載能力，延長其使用壽命，是設計人員面臨的重要課題，也是文章論述的初衷。

關鍵詞：既有結構;加固方法

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.011

1 前期準備工作

擴建、改造項目必須到現場了解已有建（構）筑物的現狀，檢查現場結構布置與原結構圖紙表示是否一致，通過地面裂縫大小，間接了解已有地基基礎的沉降情況，檢查結構構件是否出現開裂、鋼材銹蝕、混凝土碳化嚴重等損壞現象，了解現場是否具有加固施工時所必需的操作空間[1]。

2 常用的幾種混凝土加固方法

2.1 增大截面加固法

增大截面加固法指根據原構件的整體情況，合理增加截面，實現對整體結構承載力提升的目的，如圖1所示。

2.2 置換混凝土加固法

混凝土結構中存在低強度的材料，采用置換混凝土加固法，及時將這部分去除，然后替換成高強度的混凝土材料，提高混凝土結構整體的承載能力。

2.3 外包型鋼加固法

外包型鋼加固法指對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼進行加固，確保整體結構的受力能力更好，如圖2所示。

2.4 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固可以使用結構膠，在原構件混凝土表面進行粘貼，使之形成具有整體性的復合截面，是提高其承載力的一種直接加固方法，如圖3所示。

2.5 增設支點加固法

為減小結構計算跨度，施工人員可以根據實際情況增設支撐點，通過增設支撐點，保證降低結構內力，這對提高整體結構的承載能力也有很大的幫助，如圖4所示。

3 混凝土結構后錨固連接方法

3.1 機械錨栓

機械錨栓需要借助機械設備，并利用錨栓和錨孔之間的摩擦實現混凝土結構后錨固連接的作用。機械錨栓包括膨脹型和擴底型錨栓。

3.2 化學錨栓

由金屬螺桿和錨固膠組成，通過錨固膠形成錨固作用的錨栓?；瘜W錨栓分為普通化學錨栓和特殊倒錐形化學錨栓。

3.3 植筋

植筋是混凝土后錨固連接的一種方式，主要使用膠粘劑對帶肋鋼筋或者全螺紋螺桿植入到混凝土結構中，以提高結構穩定性。

上表中的非結構構件主要包括非承重墻體、附著于樓面或屋面結構的構件、裝飾構件、幕墻、廣告牌、機電設備等。

生命線工程是城市運轉與區域經濟發展的基礎設施和系統，其中，主要的生命線工程有電力工程、交通工程和給排水工程等。

3.4 結構錨固膠的選用

在對混凝土承重結構進行加固時，可以使用膠粘劑，要根據實際情況選擇膠粘劑的規格。不同的承重部分使用的膠粘劑不同，要求施工人員嚴格選擇。植筋使用的膠粘劑必須是高粘性的膠粘劑，一般使用改性環氧類結構膠粘劑。如果植筋的直徑比較大，施工人員應該使用A級膠[2]。

3.5 基本要求

為防止混凝土基材被破壞，保證鋼筋結構的完整性，應綜合運用植筋錨固技術。在設計承重錨固連接部位時，設計人員應考慮結構類型和錨固連接受力性質，并分析錨栓類型，保證混凝土結構后錨結構的完整性不被影響。需要注意的是，應加大對錨栓和植筋鋼材的保護力度，尤其是拉剪復合受力結構構件錨固連接時，避免出現整體拔出破壞或是錨桿穿出破壞[3]。

3.6 植筋受拉承載力及錨固深度設計值

根據GB 50367—2013《混凝土結構加固設計規范》第15.2.2～15.2.5條計算確定。

根據第15.2.2條，單根植筋錨固的承載力設計值應符合下列公式規定：

（15.2.2—1）

（15.2.2—2）

式中：N1b——植筋鋼材軸向受拉承載力設計值（kN）;

fy——植筋用鋼筋的抗拉強度設計值（N/mm2）;

As——鋼筋截面面積（mm2）;

ld——植筋錨固深度設計值（mm）。

當要求植筋達到第15.2.2條要求的受拉承載力設計值，經第15.2.2～15.2.5條計算，當基材混凝土強度等級為C25時，HRB400鋼筋植筋錨固深度設計值Ld≈37 d，d為鋼筋直徑。當基材混凝土強度等級為C30時，HRB400鋼筋植筋錨固深度設計值Ld≈27 d。即C30時，φ16鋼筋的錨固深度值Ld≈27 d=432 mm，根據15.3.5條：被植筋的混凝土構件最小厚度hmin=432+2×20=472 mm。而一般梁寬只有300 mm左右。

由此可見，在已有混凝土梁側面植筋增設混凝土次梁，植筋要達到第15.2.2條要求的受拉承載力設計值，其錨固深度是遠遠不夠的。根據第15.3.6條規定，植筋時，其鋼筋宜先焊后植;當有困難必須后焊時，其焊點距離基材混凝土表面應大于15 d。

綜上所述，在已有混凝土梁側面增設次梁時建議采用對穿螺桿末端加墊板、螺母，或次梁正負鋼筋對穿互焊或做混凝土反梁來處理。

根據第15.2.6條，對承重結構植筋的錨固深度，設計人員必須經過全面計算，設計人員不能盲目跟隨廠家的技術手冊，要提高設計的準確性。

根據第15.3.1條，當按構造要求植筋時，其最小錨固長度lmin應符合下列構造規定：

受拉鋼筋錨固：max{0.3 ls;10 d;100 mm};

受壓鋼筋錨固：max{0.6 ls;10 d;100 mm};

對懸挑結構、構件尚應乘以1.5的修正系數。

第15.3.1條為從構造要求出發規定的植筋最小錨固深度，此處的構造最小錨固深度是指次梁端部底筋伸入支座最小錨固深度要求。

3.7 植筋施工質量檢驗

根據GB 50550—2010《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》第19.4.1條規定，植筋的膠粘劑固化時間達到7 d的當日，應抽樣進行現場錨固承載力檢驗，檢驗方法及評定標準按附錄W執行。分現場破壞性檢驗和現場非破壞性檢驗兩種，其適用條件分別見第W.1.4～W.1.6條，抽樣數量規定如下：

第W.2.2條：現場破壞性檢驗的抽樣，取每一檢驗批錨固件總數的1‰，當植筋數量不超過100件時，可取3件進行檢驗。

第W.2.3條第二款：現場非破壞性檢驗的抽樣，對重要構件，應按其檢驗批植筋總數的3%，且不少于5件。對一般構件，應按1%，且不少于3件。

重要構件指其自身失效將影響或危及承重結構體系整體工作的承重構件。筆者認為包括框架梁、承重柱、剪力墻。

一般構件對整個結構的整體性影響比較小，并且是自身失效的構件。筆者認為包括次梁、連系梁、樓（屋）面板。

非破壞性檢驗的荷載檢驗值取1.15×抗拉承載力設計值。

參考文獻

[1] 董明，盧文生，張亮，等.某既有鋼筋混凝土框架結構改造設計與分析[J].結構工程師，2021（6）：221-229.

[2] 高旭，張宜健，李智超.某多層砌體結構加固改造設計研究[J].建筑與預算，2021（1）：41-43.

[3] 溫寶生.建筑結構工程鋼筋混凝土結構加固設計常用方法探討[J].大眾標準化，2019（18）：46，48.

作者簡介：柳葉（1990—），女，本科，工程師，研究方向：結構設計。