结构加固与修复论文

目录

0 引言 (2)

1建筑结构加固原因分析 (2)

2加固可行性判别和方案的选择 (2)

3加固方法简介 (3)

3.1加大截面法 (3)

3.2外包型钢加固法 (3)

3.3预应力加固法 (4)

3.4外部粘钢加固法 (4)

3.5增设支点加固法 (4)

3.6化学灌浆补强法 (4)

3.7水泥压浆补强法 (5)

3.8喷射混凝土补强法 (5)

3.9粘贴纤维材料加固法 (5)

4结语 (5)

参考文献 (6)

建筑混凝土加固技术的运用

某某某

（某某大学土木工程与建筑学院，某某城市邮编）

摘要介绍了现行常用普通钢筋混凝土建筑物加固设计的有关概念、加固方法、构造处

理方法及施工要点，分析了建筑结构的加固原因，指出应根据实际情况采用合理的加固方案，从而达

到良好的经济效益和社会效益。

关键词混凝土；加固；

中国分类号TU311.01 ；TU323.3 文章编号1007-43268 （2010 ）03-0093-03 0 引言

建筑结构加固作为一门新兴学科，主要研究如何使受损建筑物重新恢复使用功能，或使建筑物满足其使用功能改变的要求。目前，国内外的建筑加固改造业的发展非常迅速，在建筑业中所占的比重也越来越大。众所周知，从第二次世界大战结束至今五十多年间，建筑业大致经历了三个不同的发展时期，即战后恢复的大规模建设时期，新建与旧房加固改造并重时期以及目前所强调的维修与现代化改造为主的第三个发展时期，许多发达国家己先后步入这一新时期。我国的建筑业也同样经历着这三个发展时期，从建设部公布的资料可知，当前我国的建设处于新区开发与旧城改造相结合的第二阶段，并正向以旧房改造加固为主的第三发展阶段迈进。在这一过程中，建筑物的可靠性鉴定与加固的任务十分繁重。现今已建成的房屋结构常由于下述原因出现损伤、缺陷或隐含不安全因素，往往不能满足结构安全性，适用性、耐久性的要求，需要进行鉴定和加固，如结构设计有人为错误或材料选择不当，使结构建成后，发现有不安全的隐含因素；未严格控制施工质量，出现裂缝等损伤、缺陷；结构长期受环境作用，使用、维护不当，结构性能老化或出现损伤；结构变更使用性能，如加层、使用荷载发生改变等；结构遭受突然灾害，如火灾、风灾、震灾、爆炸等；只有确定结构加固的原因，才能对症下药进行相应的加固设计。

1建筑结构加固原因分析

1）尚未建成但建筑物存在，因施工质量问题需要加固补强；

2）结构物已经建成，但是建筑更改建筑平、立面及使用功能变更需要而加固；

3）结构老化后进行改造加固；

4）由于灾害引起的加固。

2加固可行性判别和方案的选择

结构加固对于现代建筑具有重要的意义，不同的建筑类型或加固部位需要用不同的加固方法，在加固工程设计时应考虑社会效益、经济效益，反复对方案进行研究、修改、比较，并对市场加固技术有所了解，对更改后的结构进行在静力、地震和风荷载作用下的建筑物整体计算分析及基础核算工作。

还需配合建筑空间及功能、美观等选择加固方案。

目前，混凝土结构构件加固方法有：增大截面法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、外部粘钢加固法以及植筋技术、碳纤维加固技术等。

3加固方法简介

3.1加大截面法

加大截面法，也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构或构筑物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。它不仅可以提高被加固构件的承载能力，而且还可加大其截面刚度、稳定性和抗裂性，使正常使用阶段的性能在某种程度上得到改善。这种加固方法广泛用于加固混凝土结构中的梁、板、柱、屋架等。根据构件受力特点和加固目的要求、构件几何尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧的加固，四面包套的加固。根据不同的加固目的和要求，此法又可分为加大断面为主的加固、加配钢筋为主的加固或两者兼备的加固。这种加固方法的优点是工艺简单，技术要求不高，适用面广缺点是施工繁杂，工序多，现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定的影响，该法增大截面尺寸，减少了使用空间，影响了房屋美观，还使结构自重有较大增长。

用加大截面法有以下优缺点：

优点：1）施工技术成熟，便于施工。

2）.质量好，可靠性强。

3）提高抗力及构件刚度的幅度大，尤其对柱增加稳定性较大。

缺点：1）因构件质量和刚度变化较大，结构固有频率会发生变化，因此，应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域，造成新形式的破坏。

2）现场湿作业工作量大，养护时间较长，对生产和生活有一定的影响。

3）构件的截面增大后对结构的外观以及房屋或桥梁净空也有一定的影响。增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墙等一般结构。

3.2外包型钢加固法外包型钢加固法是以型钢一般为角钢外包于构件四角的加固方法在我国，外包钢加固法是一种使用面较广的传统加固方法，优点是施工简便，现场工作量小，受力较为可靠适用于使用上不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度地提高截面承载能力的混凝土结构加固或砌体结构加固。

外包钢加固分湿式和干式两种情况：1）湿式外包钢加固，外包钢与构件之间是采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结，以使型钢架与原构件能整体工作共同受力干式外包钢加固，型钢与原构件之间无任何粘结，有时随填有水泥砂浆，但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递。2）干式外包钢法是型钢与原构件之间无任何粘结，有时虽填以水泥砂浆，但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递，型钢与原构件不能整体工作，彼此只能

单独受力，与湿式外包钢相比，干式外包钢施工更为简便，但承载力提高不如湿式外包钢有效。

该方法能在基本上不改变原结构构件截面尺寸的情况下，大幅度提高构件承载力，增大延性和刚度，适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。外包钢加固法特别适用于使用上不允许增大截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。该方法施工速度快、现场工作量较小、加固效果好，但用钢量大，加固费用较高。

3.3预应力加固法

预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆（分水平拉杆和组合式拉杆）或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力，影响并改变原结构应力分布，并降低结构原有应力水平，致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此，

后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果，适用于大跨度结构加固，以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。

预应力加固法的主要优点如下：

1）体外配筋张拉预应力可以起到增加主筋，提高正截面及斜截面的强度，同时也提高了刚度，有效地改善了使用性能且效果好。

2）预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加杆件有效地工作。

3）预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩，减小原构件的挠度，缩小原构件的裂缝宽度甚至使原裂缝完全闭合。

因此，预应力加固法是一种加固效果好而且费用低的加固方法，具有广阔的应用前景。该方法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。

3.4外部粘钢加固法

外部粘钢加固法是将钢板通过粘结剂，按加固设计要求，粘贴于混凝土或钢结构表面，使之共同工作。这种加固法的优点是取材容易，施工方便、快捷，能在几乎不改变构件的外观和使用空间的条件下，大大提高结构构件的承载力和正常使用阶段的性能。

采用外部粘钢加固时，通常是将钢板粘于梁底受拉区，以提高梁的承载力，当在梁侧贴钢板时还可以提高梁斜截面承载力。目前，外部粘钢加固法主要用于承受静力作用的一般受弯构件及受拉构件的补强加固，要求环境温度不宜超过60 C，相对湿度不宜大于70% ,

并要求无化学腐蚀。当工作条件不满足上述要求时，应当采取相应的处理措施。粘贴钢板对施工工艺要求较高，一般需要专业施工队伍才能保证施工质量。

3.5增设支点加固法

增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠，但对于使用空间有一定影响，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。

按照增设的支承结构的变形性能，增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。刚性支点法通过支承结构的轴心受压或轴心受拉将荷载直接传给基础或柱子等构件。由于支承

结构的轴向变形远远小于被加固结构的挠曲变形，对被加固结构而言，支承结构可简化按不动支点考虑，结构受力较为明确，内力计算大为简化；弹性支点法是通过支承结构的受弯或桁架作用间接地传递荷载的一种加固方法。由于支承结构的变形和被加固结构的变形属同一数量级，支承结构只能按弹性支点考虑，内力分析较为复杂。相对而言，刚性支点加固对结构承载能力提高幅度较大，弹性支点加固对结构使用空间的影响程度较低。

3.6化学灌浆补强法

化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内，使其扩散、胶凝或固化，达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种：一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料，它具有化学稳定性好可以室温固化、收缩小、强度

高、粘结力强等一系列优点，而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力，能有效地修补混凝土的裂缝，恢复结构的整体性，目前是一种较好的补强固结化学

灌浆材料，一般用于修补宽度为0.20.5 mm 的裂缝；另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点，能灌入0.05 mm 宽的细微裂缝中，一般用来修补缝宽在0.2 mm 以下的裂缝。

化学灌浆补强法主要用来修补因出现裂缝而影响使用功能的结构，如水池、水塔、水坝等，也

可用来修补混凝土梁、板、柱等构件及因钢筋锈蚀而导致结构耐久性降低的构件。

3.7水泥压浆补强法水泥压浆补强法是一种用压力设备将水泥浆液压入结构构件的蜂窝、孔洞或裂缝中，充填并固结这些缺陷，以达到补强加固的目的。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低，运输、储存方便及灌浆工艺比较简单等优点，至今仍是应用最广泛的灌浆材料。该法的缺点是需要专门的设备，主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。

3.8喷射混凝土补强法喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水（干喷机）或混凝土湿料（湿喷机）以高速喷射到混凝土结构上，并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣，它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化，也不需要支模或只需部分支模，施工方便、速度快、工期短，喷射凝固层与原结构粘结力强，所以在大范围加固工程中具有独特优势；其缺点是需要专门的设备，对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换；在梁、板等构件的下面增补混凝土；填补混凝土和砖石结构中的孔洞缝隙及混凝土墙的麻面。

3.9粘贴纤维材料加固法纤维复合材料作为一种新型的混凝土结构补强加固材料在我国逐渐兴起。

纤维增强复合材料是利用树脂类胶结材料将纤维布粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。结构加固中常用的F RP （纤维增强复合材料）有：CFRP （碳纤维

增强塑料）GFRP （玻璃纤维增强塑料）和AFRP （芳纶纤维增强复合材料）与传统混凝土结构加固技术相比具有明显的优越性。

1）高强高效。在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度的特点来提高混凝土结构的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的，对于柱的抗震加固尤其具有重

要意义。

2）施工便捷。施工工效高，没有湿作业，不需要大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少。

3）具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。

4）施工质量易保证。

5） FRP 材料质量轻且薄，粘贴后每平方米重量不到 1.0 kg（包括树脂重量），一层粘贴

后厚度仅1.0 mm 左右，加固修补后，基本不增加原结构自重及原构件尺寸。

6）适用面广。

4结语

这些加固方法都有一定的缺陷。因此，在实际加固时，应寻求一种简便易行的技术含量高的加固技术。FRP以其优异的性能成为土木工程领域青睐的新型材料，尤其与传统的钢筋

混凝土结构相结合更能发挥其突出的优点。FRP具有很大的研究推广价值和巨大的经济社会

效益，随着研究工作的不断深入，这种材料必将得到广泛的应用。

房屋加固技术在实际工程中的应用随着社会的进步而挥着不可缺少的作用。这些技术目前还有很多可研讨的问题，但我们相信它将在发展中逐渐走向成熟。作为结构工程专业的学生，应该对该项技术有较全面的认识，这样才能对自己未来所设计的房屋做到胸有成竹。

参考文献