浅析钢筋混凝土结构加固方法

浅析钢筋混凝土结构加固方法

摘要:通过现阶段结构加固的现状，分析了钢筋混凝土结构加固设计的常用方法,总结了各种加固方法的优缺点以及在加固过程中根据不同要求所作的方案优选。

关键词:钢筋混凝土结构；承载力;加固

钢筋混凝土结构在长期的自然环境和使用环境的共同作用下，加之在设计、施工、监理等过程中存在的不确定因素，使结构功能在使用过程中必然逐渐减弱。结构工程的任务不单要作好结构物前期的设计工作，还要能科学评估结构损伤的客观规律和程度，从而采取有效的措施保证结构的长期使用性和在使用过程中的安全性。21世纪，人类建筑物必将还会以钢筋混凝土结构为主，而现阶段大多数从事结构设计的工作者并未对结构加固引起足够重视，设计荷载很难全面考虑到使用过程中的附加作用，再加之我国现在经济社会的飞速发展，使结构物较早达到了使用极限。所以现阶段我们在结构加固方面的研究应该作为主要突破方向。现重点介绍钢筋混凝土结构的加固，分别从直接加固与间接加固两个类别进行分析，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

1直接加固的一般方法

1. 1 加大截面加固法

加大截面加固法是在钢筋混凝土构件外部外包混凝土（通常是在钢筋混凝土

受弯构件受压区增加混凝土现浇层，受拉区增加配筋量）,增大构件截面积和配筋量，增加截面有效高度，从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。在适筋范围内，由于混凝土受弯构件正截面承载力随着钢筋截面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋截面

积或强度 ,增加现浇钢筋混凝土围套增大构件截面 ,通过新加部分和原构件共同工

作 ,可有效地提高原构件正截面抗弯、斜截面抗剪承载力和截面刚度,改善正常使

用性能。

优点 :加大截面加固法施工工艺简单、适应性强 ,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙等构件和一般构造物的钢筋混凝土加固。

缺点 :现场施工的湿作业工作量大 ,养护时间较长 ,对生产和生活有一定的影响而且加固后构件的截面增大 ,对建筑物的净空和外观有不小影响。更为重要的是增加的外包混凝土与原有构件的混凝土材龄相差较大 ,要解决好新加部分与原有部分混凝土的整体工作共同受力 ,是一个很复杂的问题 ,并且受制的因素较多 ,现阶段只能增加有利的构造措施。

1. 2 置换混凝土加固法

该法是剔除部分陈旧的混凝土 ,置换成新的混凝土 ,新混凝土的强度等级应比原结构、构件提高一级 ,且不得低于 C20 级。比较适用于钢筋混凝土构件的局部加强处理 ,有时也用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等钢筋混凝土结构构件的加固。

优点 :与加大截面加固法相近 ,而且构件加固后不影响结构原先的净空 ,能恢复结构原先的外观。

缺点 :同样存在施工的湿作业时间长、养护时间较长的缺点,而且剔除陈旧混

凝土的工作量大 ,容易伤及原构件的钢筋 ,所以在施工过程中对原构件可能造成的屈服、疲劳、失稳等破坏状态要进行全面严密的评估。

1. 3 粘结外包钢加固法

粘结外包型钢加固法是把型钢（钢板）包在被加固构件的外边 ,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固钢筋混凝土构件粘结成一整体,使钢材与原构件

整体工作共同受力。加固后的构件 ,由于受拉、受压区钢材截面积增大 ,从而正截面承载力和截面刚度都有大幅度提高。该方法常用于柱、桁架、梁和一般钢筋混凝土结构物的加固 ,特别是构件加固后不允许显著增大原构件截面尺寸 ,但又要求大幅度提高构件承载能力的钢筋混凝土构件。

优点:受力可靠,施工简便,现场工作量较小 ,能显著提高结构、构件的承载能力而且对结构使用空间的影响小 ,施工简便且湿作业量较少。

缺点 :用钢量较大 ,加固费用较高 ,对使用环境的温度有限制 ,不宜在无防护的情况下用于600 C以上的高温场所。

1. 4 粘钢加固法

外部粘钢加固法是在钢筋混凝土受弯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）表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板 ,使其整体工作共同受力,以提高结构构件承载力的一种加固方法。该方法的实质是一种体外配筋,提高原构件的配筋量 ,从而相应提高构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面的性能,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。

优点 :该方法施工方便快捷 ,现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业 ,对结构的外形、净空等影响较小 ,在施工过程中对生产和生活无显著影响。因此在房屋建筑领域和公路桥梁领域中都得到了普遍采用。

缺点 :该法加固对结构胶的要求较高 ,结构胶必须是强度高、粘结力强、耐老化、弹性模量高、线膨胀系数小、具有一定弹性 ,其加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平 ,所以在设计施工过程中必须要非常慎重。

1. 5 粘贴纤维增强塑料加固法

外贴纤维加固是用特制胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的相应区

域 ,使它与被加固构件截面共同工作 ,达到提高构件承载能力的目的。目前常用粘贴碳纤维复合材料的方法来加固。此法可用于各种受力性质的钢筋混凝土构件和一般构筑物构件。

优点 :除具有粘贴钢板相似的优点外 ,还具有轻质高强（几乎不增加结构自重）、耐腐浊、耐潮湿、持久耐用、维护费用较低、施工方便快捷等优点 ,而且一般无需搭接,能适应曲面形状混凝土的粘贴要求。

缺点 :对使用环境的温度有限制 ,且需作专门的防护处理 ,特别是防火。若防护不当 ,易遭受火灾和人为损坏。

我国从 1997 年开始对碳纤维复合材料加固钢筋混凝土结构的技术进行研究如今被用于房建、桥梁等多种钢筋混凝土结构构件的加固 ,未来这种粘碳纤维复合材料的加固方法将会被更加普遍的采用。

优点:高强高效,施工方便快捷 ,施工工期短 ,不需要大型施工机械 ,操作简单 ,具有极佳的耐腐蚀性和耐久性 ,适用面广 ,施工质量容易保证 ,对结构的净空、外观等影响小。

缺点:弹性模量小 ,对于需要加固刚度的构件来说不太适用 ;耐火性与耐高温性

能差 ,一般的环氧树脂在 100 摄氏度时力学性能会受到较大影响 ,只有特殊的环氧树脂可以在 200 摄氏度的高温下正常工作 ;延性不足 ,构件变形过大时会引起碳纤维的脆性断裂 ,导致结构的脆性破坏 ,对于需要较大变形或对抗震要求比较高的结构来

说 ,这一点是十分不利的。

1. 6 绕丝加固法

直接在构件外饶上高强钢丝（钢绞线）,该方法的优缺点与加大截面法相近。适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固 ,或需要对受压构件施加横向约束力的场合。在加固防腐要求较高的构件时 ,利用镀锌钢绞线和防腐砂浆组成的复合材料对