浅析结构加固技术在工程中的应用

浅析结构加固技术在工程中的应用

【摘要】本文从介绍加固技术的种类展开，针对加固改造在工程实例中的应用，论述加固改造方案在工程中的合理选择及实施。

【关键词】加固改造；结构设计；工程应用

近些年，随着社会的不断进步，科技的发展，各种新的设计软件、施工方法越来越多也越来越方便，但同时，由于设计人员的设计失误，施工人员的偷工减料，私自更改建筑使用功能和使用环境的情况屡见不鲜，另外加上建筑物的长时间使用以及地震等自然灾害对建筑物的损坏，使得加固改造技术在当今建筑结构中的应用越来越广泛。

1 常用加固方法的介绍

目前比较常用的加固方法是直接加固法，包括增大截面法，置换混凝土法，外包钢加固法，外贴钢板法，外贴纤维复合材料法，绕丝加固法。

增大截面法是采用相同种类的材料来增大原有构件的截面面积，达到有效提高截面承载力和构件刚度的目的。常用于原截面尺寸偏小及轴压比偏高的构件加固。置换混凝土法主要针对既有混凝土结构或施工中的混凝土结构，由于结构裂损或混凝土存在窝蜂、孔洞、夹渣、疏松等缺陷，或混凝土强度偏低，而采用挖补的办法用优质的混凝土将这部份劣质混凝土置换掉，达到恢复结构基本功能的目的。外包钢法是以角钢、钢板外包于构件表面或角部加固方法，以达到显著提高结构性能，增大承载力。外贴钢板法是以薄钢板用结构胶粘贴于构件主要受力面，以提高截面受弯及受拉承载力的加固方法。以碳纤维、玻璃纤维等复合材料，用结构胶粘贴于构件主要受拉部位，以提高截面受弯、受剪及混凝土抗压强度的加固方法称为外贴纤维复合材料法。绕丝加固法，还有一些间接加固法比如预应力加固法，增设支点加固法，新增剪力墙及支撑体系加固法、增设拉结连系加固法以及与加固相关的配套技术。总的原则，我们要根据工程的实际情况，加固方法的优缺点，进行方案比选，以技术先进可靠，经济合理为原则，择优选择加固方法。

2 加固方法在工程实例中的选择和比较

2.1 工程现状

山西某选煤厂由于改造设计处理能力从改造前的0.30Mt/a达到改造后的0.60Mt/a。改造后的方案更换了一台精煤脱介质筛，一台立轮分选机，一台原煤检查分级筛，矸石脱介筛，皮带机，非标件，管道等。增加及更换的设备均安置在原设计的厂房结构上，由于设备重量和受力点的变化，所以要对原结构进行改造加固设计才能满足现有工艺要求。

2.2 加固方案选择

由于加固方案的多样性，需要对多种加固方案进行优缺点的对比，采取最适合的方案进行施工。因为本工程是选煤厂工程，钢筋混凝土框架结构，工艺设备多为震动设备，局部有煤泥水覆盖。根据以上工程特点，对比加固方案的优缺点择优选取。

由于选煤厂这种结构，本身结构设计时考虑震动荷载梁柱的设计余量都会取上限值来增加梁柱刚度，例如一般筛子下面主梁高度通常会取十分之一跨长，甚至再增加100mm，所以工艺主洗以及震动幅度大的设备下的梁尽可能避免采用增大截面法，否则容易造成强梁弱柱，肥梁胖柱。置换混凝土方案同样由于设备多为震动设备，虽然置换混凝土的做法可以加固后恢复梁柱原貌，不改变使用空间，但是此方案新旧混凝土本身就存在粘结能力差的缺点，加之震动作用，更不利于新旧混凝土共同作用，且挖凿易伤及原构件的混凝土及钢筋使加固计算失去原构件理论依据。外贴钢板方案缺点也是由于有机胶的长期持荷强度较低及耐老性能较差，环境温度湿度都有较高要求，选煤厂震动及煤泥水都对此方案有不利影响。外贴纤维复合材料方案虽然优点明显，质轻高强、施工简便，但仍然受限于有机胶的长期持荷及耐老化性能差只能用于震动荷载小的加固部位。绕丝加固方案对非圆型构件作用不大。最后综合考虑选取外包钢法加固方案。

外包钢法优点是受力可靠，能显著改善结构性能，对使用空间影响小，施工简便；缺点是外露钢件应进行防火防腐处理。外包钢法用于现浇框架梁加固时，一般在梁底两角外包通长角钢及于梁顶板面外包通长扁钢，用以提高梁的正截面受弯承载力。于梁两侧竖向用穿板螺杆，上下两横向用缀板形成闭合螺杆箍，用以提高梁的斜截面受剪承载力：螺杆和缀板建有对角钢及扁钢的附加锚固作用，若梁仅受剪承载力不足，可省去通长角钢和扁钢，保留螺杆和缀板，但梁底两面应以短角钢作螺杆和缀板的焊接连接件。外包钢法用于柱加固，当为独立柱时，一般采用角钢加缀板的搭配方式：当为壁柱时，墙面一侧角钢应改为扁钢，垂直于墙面两侧的缀板则改为螺杆，螺杆穿墙与角钢和扁钢连接。当然只有这些还是不够的，外包钢钢件与构件结合面间的良好粘结是保证加固结构新旧两部分整体工作共同受力的关键，目前有乳胶水泥粘贴法和后灌环氧树脂法两种粘结工艺。乳胶水泥粘贴法施工简单，但要求整个操作应在胶浆初凝前完成，适用工作量不大的小型构件加固：后灌环氧法，适合焊接工作量较大的大型构件加固，质量易保证。

以一条主梁为例，设备由原有的14吨增重到20吨，主梁采用外包钢法加固，经计算原梁高800mm，300mm宽，C30混凝土，加固采用90×10角钢做梁下角受力构件，缀板100×4@200/400，梁底角钢除应与柱角钢互焊外，尚应焊以等带扁钢直接传力于柱，扁钢采用70×10斜度小于1：3。最后进行外包钢表面防腐防火处理，一般采用大于25mm厚水泥砂浆或矿棉砂浆。

3 结语

总之，加固技术在现在建筑行业应用越来越广泛，也符合现在环保节约，节

能减排的提倡。随着科技的发展，各种新的施工方法和加固方案不断创新，计算及验算也越来越趋近于真实模型，最重要的是要根据各个加固方案的优缺点选择技术先进可靠，经济合理的方案达到建筑的使用要求和安全标准。

【参考文献】

[1]06SG311-1混凝土结构加固构造（总则及构件加固）[Z].