钢筋混凝土结构加固改造设计注意事项

试论钢筋混凝土结构加固改造设计的注意事项
摘要：钢筋混凝土结构由于设计不当或自然灾害的损坏造成钢筋混凝土结构质量下降，对其进行加固改造是保证工程质量的重要方式。

文章探讨分析了建筑结构中钢筋混凝土加固改造的方式和处理注意事项，可供大家参考。

关键词：钢筋混凝土结构；加固改造设计
中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：
1.前言
钢筋混凝土结构的加固改造方法很多，如增大截面法、纤维材料加固法、外包钢法、改变结构受力体系法、预应力加固法、化学灌浆法、粘钢法等10多种，不同的加固方法都有自己的优缺点，具体选择哪一种方法，应根据被加固结构在承载力、刚度、裂缝或耐久性等方面的要求，并结合各种方法的特点、适用范围和施工的可行性进行选择。

下文主要分析建筑结构中钢筋混凝土加固改造的方式和处理注意事项，可供大家参考。

2.加固设计前要对原建筑物进行详细的检测、鉴定及资料整理。

建筑物的原设计图纸、施工和监理的记录文件以及现阶段建筑物本身的工作状态等，这些都是确定加固方案的重要依据。

在进行加固改造设计之前，应进行全面的检测、鉴定，检测出原房屋的结构形式、材料强度、不均匀沉降及构件的损伤情况等。

搜集并查阅全部设计图纸及施工记录，对于各结构构件的设计材料强度、钢筋配置等情况要全面掌握以便后期整体建模计算并复核其承载能力。

在
此过程中，往往会出现图纸缺失，现场记录不详，构件实际布置与图纸不符等情况，需要设计人员协同甲方及施工单位到现场进行细致勘察，有必要时还需再次委托有资质的单位进行检测鉴定。

3.加固改造工程应建立符合建筑物实际工作状态的计算模型。

加固改造工程的整体建模计算与以往新建工程相比要复杂一些。

首先要严格依据原设计图纸和现场检测鉴定报告建立与实际建筑
物完全相符的计算模型，荷载取值遵循现行《建筑结构荷载规范》，抗震计算参数根据实际情况允许有适当调整。

初算之后，根据原图纸的配筋量和鉴定报告中的材料强度，对整个建筑的各项性能指标及构件的承载能力、正常使用条件等进行全面的复核验算。

此后，针对不同问题确定具体加固方案，由于构件的加固方式往往受到许多因素的制约(如后植钢筋锚固条件，现场施工操作空间及不能妨碍后期正常使用等)，此阶段的计算工作是一个反复试算的过程。

结构整体经各种加固方式处理之后，不仅自重有所改变，更重要的是处理后构件的刚度随之改变(尤其是经过加大截面处理的梁柱)，从而导致结构整体刚度变化。

相应会带来各项抗震指标及构件间内力分配的变化，所以对最终设计后的结构整体进行建模计算复核是非常必要的工作，以免存在因局部加强或刚度突变而形成新的对抗震不利的薄弱层或薄弱部位。

4.选择合适的加固方式。

根据以往的工程经验，并参照《混凝土结构加固设计规范》和相关图集资料，有多种构件加固方式可供选择。

这些加固方式的可靠
性、可操作性及经济指标不尽相同，需根据具体情况加以筛选。

增大截面法是指在原受力构件的表面再浇筑一层新的混凝土和补加相应的钢筋，以提高原结构构件承载力的方法。

它是工程中常用的一种加固方法。

在钢筋混凝土构件受压区增加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯抗压能力，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。

此方法
施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，适用于梁、板、柱及剪力墙的加固。

外粘型钢法是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，并采用环氧树脂灌浆的方法把型钢与被加固构件粘结成为整体的加固方法，常称为湿式外包钢加固法。

加固后的构件由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因而正截面承载力和截面刚度都有所提高。

该法受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求提高其承载能力的混凝土结构加固。

粘贴钢板法是在钢筋混凝土构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴钢板，以提高被加固构件承载力的加固方法。

该法施工快速、方便，现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。

但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉
构件的加固。

置换混凝土法是将构件中的破损混凝土凿除至密实部位，用强度略高的新混凝土浇灌置换，使新旧两部分混凝土结合成一体共同工作的加固方法。

置换混凝土加固法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。

改变受力体系法是通过改变结构受力体系降低结构内力，提高结构承载力，以加强原结构的加固方法。

如增设支点可以减小结构构件的计算跨度，降低计算弯矩，大幅度提高构件承载力，减小挠度，缩小裂缝宽度，此方法多用于大跨度结构。

粘贴碳纤维法是一种类似粘贴钢板的加固方法，是用胶粘剂把碳纤维片材(纤维布或板)粘贴在构件外部的一种加固方法。

与粘钢加固法相比，具有加固层更薄、更轻、强度更高(碳纤维的抗拉强度一般在3000n/mm2 左右)、更耐腐蚀、施工更方便等优点。

外加预应力法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分——拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除。

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、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于大跨结构加固，以及采用一般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。

选择加固方式时，应注意充分利用原结构的构件，这样有利于降低加固改造的工程造价并缩短工期。

在实际工程中，除参照规范图集选择成熟的加固方式外，往往还需因地制宜、灵活多变地设计出一些实用的加固节点来。

(1)混凝土框架柱的加固。

对于混凝土框架柱，要根据实配钢筋不足程度、加固后可占用空间大小及配箍率和轴压比等构造要求来选择加固方式。

如某工程中个别裙房角柱纵向钢筋不足，但轴压比余量较大，可采用外包角钢的加固方法。

此方法施工方便快速，加固后对原结构外观和使用空间无显著影响，但施工时要注意粘胶工艺的控制及梁柱核心区水平箍筋的设置。

(2)混凝土梁的加固。

对于次梁，根据配筋不足的程度可分别采用粘贴钢板和增高截面的方法进行加固，设计和施工都比较简单可靠。

而对于配筋不足的框架梁，如对其支座处负弯矩钢筋进行粘钢补强，由于框架柱的存在往往会构造复杂且钢板难以可靠锚固。

因此，可以使用如：梁端加腋、向下增加梁高、考虑板内一定数量的钢筋及梁端负弯矩调幅等方法，尽量使梁内原配支座钢筋满足计算要求。

这样大部分的加固工作量就集中在方便施工的梁下进行。

对于增高截面的框架梁，底部钢筋由于植筋技术限制不能全部植入柱中时，可以部分植入。

但要保证植入柱中的配筋量满足水平力作用下支座处梁底的计算配筋量。

悬挑梁的加固方法基本与框架梁相同，采用增高截面的方法使其原配钢筋满足计算要求。

但受某些条件限制而不能增高截面时，可以选择改变其受力体系的方法，在挑梁下增设钢管支撑，并撑于柱根处。

(3)楼板的加固、开洞及封堵。

一般来说楼板的加固改造工作量会很大，但是与梁柱相比其做法比较简单可靠，且板的安全余量也相对较高。

考虑到改造的成本，设备专业应尽量利用原设计的设备机房，这样楼板的配筋即使不足相差也不会太大，可以通过外粘钢板的方法进行加固。

对于需要新开结构洞的楼板，当洞口尺寸较小时，可以采用洞边粘钢板的方式加固，并限制后砌隔墙的容重；当洞口较大时，则需要植筋增设次梁。

对于原有设备管井洞口的封堵，由于板跨和使用荷载较小，为尽量减轻自重避免次梁配筋不足，以及考虑到便于施工、缩短工期，设计出角钢支撑预制板的方法处理。

5.设计人员应细化节点设计并注写设计说明。

加固改造工程的施工有一定的特殊性，主要体现在节点复杂多变、施工难度大、技术要求高、对使用材料性能要求严格等。

为保证最终完成的加固改造项目能满足业主需要、实现建筑功能并具备一定的安全储备，除了委托具备一定资质和经验的施工队伍外，结构设计人员应尽可能细化节点设计并详细注写设计说明，以便指导施工。

6.结语
我国的建筑结构加固技术经历了从无到有、从单项到全面、从局部构件到整体结构的发展过程。

特别是最近20多年，加固技术得到了快速的发展，其应用对象已从开始阶段的单层的破旧民居扩展到建设工程中的各类结构。

但对于任何一个具体的加固改造项目而言，制定符合建筑物本身状态及业主投资水平实情的经济实用的总体设计原则和选择有利于降低工程造价并缩短工期的具体加固方式仍是万变不离其一的宗旨。