在建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)工程往往由于不能滿足設(shè)計規(guī)范的要求，大量混凝土結(jié)構(gòu)老化以及受水泥質(zhì)量等因素的影響，造成混凝土強度偏低，并因設(shè)計、施工、使用及火災(zāi)、地震等主客觀原因，導(dǎo)致產(chǎn)生缺陷及安全隱患時，須對其進(jìn)行鑒定加固。本文針對混凝土結(jié)構(gòu)加固的原因、加固補強的常用方法及配套改造所使用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu) 加固補強 施工 改造
當(dāng)工程結(jié)構(gòu)遭受自然災(zāi)害破壞，或因結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑使用功能或施工過程造成失誤時，都要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定加固，以能保證結(jié)構(gòu)能具有足夠的安全性。已有建筑物的鑒定、加固和改造已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的建設(shè)重點之一，由此也產(chǎn)生并大幅度推動了加固技術(shù)的發(fā)展和成熟。我國在經(jīng)歷了幾十年的大規(guī)?；窘ㄔO(shè)后，已有建筑的維修、改造及加固必將占據(jù)其應(yīng)有的地位。按照混凝土結(jié)構(gòu)的老化規(guī)律，我國需加固的建筑物逐年增多，在今后，國家用于舊建筑物維修、改造和加固的費用將持續(xù)增加。
一、混凝土結(jié)構(gòu)加固原因
（1）設(shè)計規(guī)范的修訂和標(biāo)準(zhǔn)的提高，按照原規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的結(jié)構(gòu)不能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)構(gòu)封頂尚未使用就需要改造而引起的加固；
（2）設(shè)計基礎(chǔ)資料和設(shè)計方法的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)計出來的建筑物存在安全性問題。尚未建成但由于施工質(zhì)量問題、施工方法錯誤、施工管理不善等原因，使得建筑物存在質(zhì)量問題；
（3）原有建筑物使用功能及要求的改變，結(jié)構(gòu)老化后需對其進(jìn)行改造加固；
（4）因自然災(zāi)害引起的加固，如高溫酸堿環(huán)境、溫差、凍融等影響以及地震、流沙等災(zāi)害的作用，導(dǎo)致建筑物發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。
二、混凝土結(jié)構(gòu)加固原則
結(jié)構(gòu)加固是通過一些有效措施，使受損結(jié)構(gòu)恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)功能，或是在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提高其結(jié)構(gòu)功能，以滿足新的使用條件下的結(jié)構(gòu)要求。建筑物維修、加固的主要目的是：提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用功能和安全性，減少事故隱患并能延長使用壽命。建筑結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)遵循先鑒定后加固的原則，加工方案應(yīng)合理可靠、經(jīng)濟(jì)適用、方便施工，盡量減少對原有建筑的損壞。
需要加固的結(jié)構(gòu)是已建成的，受到客觀條件的制約，加固方案也需根據(jù)具體條件進(jìn)行選擇。不同結(jié)構(gòu)形式和不同的損傷程度要求所采用的加固方法也不同。在選擇結(jié)構(gòu)加固方法時，要根據(jù)需要加固的建筑物的可靠性鑒定結(jié)果、建筑物所處場地條件、加固原因，通過綜合分析、比較才能確定。
三、混凝土結(jié)構(gòu)加固方法
（1）加大截面法
在我國，加大截面法是一種應(yīng)用較廣的傳統(tǒng)加固方法。該方法是在原有構(gòu)件表面新作鋼筋混凝土或鋼筋網(wǎng)砂漿層，用以增加結(jié)構(gòu)的截面面積，達(dá)到提供結(jié)構(gòu)承載能力的目的。其優(yōu)點是工藝簡單，適用面廣，適用于一般梁、板、柱、墻、橋梁及路面等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。采用加大截面法加固時，可根據(jù)原構(gòu)件的受力性質(zhì)、構(gòu)造特點和加固要求的不同，選用單面加厚、兩面加厚、三面加厚和四面加厚等構(gòu)造形式。加大截面法的一個主要問題是在設(shè)計和施工方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作問題。研究表明，加固結(jié)構(gòu)在受力過程中，新舊混凝土的結(jié)合面會出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力。新舊結(jié)構(gòu)的結(jié)合面為受力的薄弱環(huán)節(jié)，一旦界面開裂，將導(dǎo)致新舊兩部分過早分離而單獨受力，降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和承載能力，直接影響加固效果。研究新舊混凝土界面的粘結(jié)性能，建立新的計算理論和方法，改進(jìn)界面的粘結(jié)工藝做法，對推動既有建筑加固改造業(yè)的發(fā)展具有很大的現(xiàn)實意義及工程應(yīng)用價值。
（2）外包鋼加固法
外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)，通過外包鋼與原有構(gòu)建的共同作用，提高構(gòu)件承載能力和剛度，達(dá)到加固目的。此方法主要是通過約束原構(gòu)件來提高其承載能力和變形能力，可大幅度提高構(gòu)件承載力，多用于柱子加固、梁的加固。對于矩形截面柱，一般在其四角外包角鋼，橫向用綴板焊接成整體；對于圓形截面柱，多用扁鋼加套箍；對于梁可僅在受拉邊外包角鋼加固。外包鋼加固法又分為干式和濕式兩種：干式外包法是角鋼直接外包于被加固構(gòu)件四周；濕式外包法是在角鋼和被加固件間留有一定間距，中間澆筑混凝土，這實際上是一種外包鋼和外包混凝土相結(jié)合的復(fù)合加固方法。濕式外包鋼加固由于可大幅提高構(gòu)件的承載能力，主要用來加固承受很大載荷的受壓構(gòu)件。外包鋼加固法受力可靠，施工簡便，現(xiàn)場工作量較小，但用鋼量較大。適用于在使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。
（3）直接粘貼碳纖維布加固
FRP材料具有抗拉強度高、自重小等優(yōu)點，過去一直應(yīng)用于運載火箭、宇宙飛船、飛機等航空航天設(shè)備。將FRP材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固工程是近年來新舉措。FRP材料的彈性模量與建筑鋼材非常接近，但由于抗拉強度比鋼材高很多，所以這就意味著工程要達(dá)到相同大的總拉力，F(xiàn)RP材料所需的材料截面積及自重將大大小于鋼材。通常所用的FRP材料指碳纖維、玻璃纖維等。碳纖維的強度和彈性模量是最高的，在實際工程中應(yīng)用的也最廣?，F(xiàn)階段與碳纖維相關(guān)的加固市場和生產(chǎn)工藝是最成熟和最完善的。
（4）外加預(yù)應(yīng)力加固法
預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿，在被加固構(gòu)件體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿，通過施加預(yù)應(yīng)力，使體外的拉桿或壓桿與被加固的構(gòu)件共同受力，改變原有截面的受力特征，消除加固部分的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，并使后加部分與與原構(gòu)件能較好地協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)內(nèi)力重分布，以提高原結(jié)構(gòu)的承載力和剛度的方法。此方法的優(yōu)點是：可在幾乎不改變使用空間的條件下，改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正截面及斜截面承載能力得到提高。該方法被廣泛應(yīng)用到加固混凝土梁、板等受彎構(gòu)件以及混凝土柱等，特別適用于大跨度結(jié)構(gòu)的加固及采用其他方法效果不佳的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。
（5）增設(shè)支點加固法
增設(shè)支點加固法是在梁、板等構(gòu)件上增設(shè)支點，在柱子、屋架之間增設(shè)支撐構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)間跨度，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，達(dá)到加固目的。梁、板在跨中增設(shè)支點后，減小了跨度和內(nèi)力，相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)總體承載力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。該方法簡單可靠，但容易損害建筑物的使用功能和原貌，并能減小使用空間，適用于具體條件下所允許的混凝土受彎構(gòu)件的加固。
（6）外部粘貼鋼板加固法
此法亦稱粘鋼加固法。是指使用特別的建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼于構(gòu)件外部，提高其承載能力。該法始于20世紀(jì)60年代，在國際上是一種使用范圍較廣的加固方法，不僅在建筑房屋中廣泛應(yīng)用，在公路橋梁建設(shè)中也普遍采用。該方法具有施工簡單、快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有少量抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響較小，且加工后對原結(jié)構(gòu)外觀和功能無顯著影響等優(yōu)點。粘鋼結(jié)構(gòu)加固中裂縫數(shù)量明顯增加，但裂縫的總寬度小于加固之前；結(jié)構(gòu)的剛度大幅度提高，抗剪性能也有所增加；粘接層的長期工作穩(wěn)定性可靠。但由于鋼板自身易受自然環(huán)境如酸雨等自然災(zāi)害的腐蝕破壞，使加固效果大打折扣，這就使人們?nèi)で蟾玫目垢g性材料來取代已有的加固材料。
（7）纖維復(fù)合材料嵌入式加固法
嵌入式加固法是一種通過粘結(jié)材料將加固材料嵌入加固構(gòu)件表面預(yù)先鑿好的槽中，使之與加固構(gòu)件形成整體，從而改善結(jié)構(gòu)性能的加固方法。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法相比，嵌入式加固法除具有粘貼FRP材料加固法具有的優(yōu)點外，還具有FRP材料與原結(jié)構(gòu)粘貼性能較好、可防止火災(zāi)對FRP材料的破壞，可有效地進(jìn)行負(fù)彎矩加固、可以充分利用FRP材料的強度，能有效地提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限承載能力等優(yōu)點。
由于加固技術(shù)出現(xiàn)的歷史并不長久，在各種不同的加固方法中，我們對修復(fù)與加固技術(shù)的實質(zhì)經(jīng)驗有限，很多加固方法特別是較新型的加固技術(shù)缺少必要的實驗數(shù)據(jù)，設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)及試驗標(biāo)準(zhǔn)。對各種方法的受力特性及施工要點還需要進(jìn)一步的深入研究。如加固結(jié)構(gòu)的二次受力工作機理及計算方法研究；各種加固材料及外包和粘貼形式對原有結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪、抗疲勞、延展性、耐久性等試驗研究，結(jié)構(gòu)膠的力學(xué)性質(zhì)，是保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與各種加固板材料能否形成一個整體聯(lián)合工作的關(guān)鍵，但對結(jié)構(gòu)膠本身的力學(xué)特性如其本身與結(jié)構(gòu)的關(guān)系、抗拉性能、抗剪性能、流變性能有待進(jìn)一步研究。
結(jié)語
我國是一個發(fā)展中國家，按照混凝土結(jié)構(gòu)老化的規(guī)律，從20世紀(jì)開始，我國需要加固的結(jié)構(gòu)逐年增多，特別是20世紀(jì)80年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不僅大量老化混凝土結(jié)構(gòu)需要加固，有些使用時間不長的結(jié)構(gòu)也因功能改變等原因需要加固改造。當(dāng)今的混凝土結(jié)構(gòu)加固可用日新月異來形容。更新的技術(shù)，更新的工藝，更新的材料，更加深入更加成熟的研究成果，必將伴隨我們跨入新世紀(jì)而到來！

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文章來源： 永年加固公司
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