有关建筑结构钢筋混凝土加固技术方法探析

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摘要：建筑结构钢筋混凝土由于自身因素以及外界自然力的共同作用，会出现结构松弛的现象。本文在分析此现象出现的原因的同时也提出了建筑结构钢筋混凝土加固技术方法。

关键词：钢混凝土；加固；技术方法

一、钢筋混凝土结构加固的由来

当今我国处于经济快速发展的高峰期，经济结构快速转型、城市化步伐加快，基础设施正在大力推进。在此大背景下，建筑业成为推动国民经济又好又快发展的主要力量，于是从这个观点上来论述建筑结构钢筋混凝土加固技术方法对于促进建筑业的科学、高效发展是非常有意义的。现有建筑物及构筑物常常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏,甚至自然灾害造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等，影响建筑物及构筑物的安全和使用功能，从而不得不考虑结构的修复加固问题。另外，结构设计规范也几经变动，原有建筑物及构筑物大部分己不满足现行规范的设计要求，必然存在一定的安全隐患，这也是我们不得不考虑的问题。随着基础建设的不断发展，愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段，修复加固在建筑业中的比重逐年增加，人们预测,如果没有根本性的技术革新，不充分重视这些问题，几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。据权威机构调查，预计在今后的十年中我国的建筑业重点将逐步转向已有建筑的修复加固。因此建筑物的维修、加固、改造、新建技术的开发和研究是今后结构工程人员的最大课题。

二、常用的建筑结构钢筋混凝土结构加固技术

在日常的建筑生产中，我们常见的结构加固方法有：增大截面加固法、预应力加固法、外包钢加固法、外部粘钢加固法、粘贴纤维材料加固法。

（一）增大截面加固法

当梁、柱构件抗力不够时,常采用增大截面法。增大截面法是通过采用同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构截面面积,从而达到提高结构承载能力的目的。其优点包括：施工技术成熟,便于施工；质量好,可靠性强；提高抗力及构件刚度的幅度大,尤其对柱增加稳定性较大。此外，增大截面、增加刚度,首先要考虑分析整体结构,不能仅为局部加大而加大,这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。

（二）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。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。该法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。

（三）外包钢加固法

外包钢加固法是一种以角钢外包于构件四角,角钢之间用缀

板连接的加固方法。外包钢加固法分干式和湿式两种情况：湿式外包钢法是在型钢与原构件之间用乳胶水泥或环氧树脂等粘结,使新旧材料之间有较好的协同工作能力,其整体性好,但湿作业工作量大；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。

外包钢加固发的优点是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。

（四）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℃,相对湿度不宜大于70%,并要求无化学腐蚀。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，成本甚大。

（五）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FRP(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。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；施工便捷。

三、建筑结构钢混凝土加固技术的发展趋势

由于科学技术已新月异，建筑结构钢筋混凝土的加固技术也在不断的发展之中。用发展的眼光来分析，其技术发展趋势表现如下：

（一）纤维复合材料加固法

纤维复合材料加固法引入我国时间还很短,但已显著地显现出其优势,成为科研院所、大专院校研究的热点,并得到了广泛的实际应用。尤其是粘贴纤维加固法较成熟,应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。

根据研究现状,这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面:纤维材料加固构件的长期受力性能的深入研究；纤维材料对节点加固性能的研究；用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化,如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题；加强非碳纤维(玻璃纤维、芳纶纤维)材料加固构件的试验及理论研究；如何简化施工工艺,加强质量保证,降低工程造价是一件十分紧迫的事情。纤维嵌入式加固法在国外研究较多,在国内则刚刚起步,其有待研究的问题较多,主要有加大纤维嵌入式加固法的试验及理论研究、新型粘结材料的研究、粘结材料对界面粘结能力的研究、界面粘结破坏及劈裂破坏时截面受弯承载

（二）钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法

从历史的观点来看，用钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固钢筋混凝土结构，虽然已有20多年的研究历史,但在土木工程中的应用仍处于开创性研究阶段,国内在这方面的研究更属刚起步。但用无机复合砂浆(或水泥砂浆)粘贴钢丝网加固钢筋混凝土构件的方法,比起用有机胶做粘结剂的方法有其独有的优势(砂浆与基材间有更好的相容性、协调性、相互渗透性,而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性更好),其应用前景较好。