混凝土结构加固技术在建筑工程中的应用

路凤英

（大庆市让胡路区人民政府房产管理站，黑龙江 大庆 163473）

1 结构加固的常用方法

1.1 加大截面加固法：采用钢筋混凝土或钢筋网砂浆层，来增大原混凝土结构截面面积，达到提高构件承载力的目的。优点是工艺简单，适用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固；缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响，截面增大对结构外观及房屋净空也有一定影响。加固效果与原结构在加固时的应力水平、结合面构造处理、施工工艺、材料性能以及加固时是否卸载等有关。

1.2 增设支点加固法：增设支点加固法是用增多支撑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。增设支点加固法简单可靠，但是使用空间会受到一定影响。适用于梁、板、析架、网架等水平结构的加固。

1.3 预应力加固法：采用外加预应力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，结构的总体承载力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载、改变结构内力的三重效果。

1.4 粘贴钢板加固法：利用结构胶，将钢板粘贴到混凝土表面，形成混凝土一胶一钢板这样一种复合体系。粘贴钢板加固技术已不是一种新的加固技术。它之所以被广泛地利用是由于高质量树脂的发展，使其具有简单而快捷的施工特性。这种方法对结构外观形状的影响较小。外粘钢板加固是对钢筋混凝土结构内部钢筋强度不足的一种补偿。通过粘贴钢板，减小钢筋应力使其达到允许强度值。

1.5 玻璃钢加固法：外贴玻璃钢加固法原理与粘贴钢板加固基本相同。玻璃钢是一种复合材料，它具有与混凝土的线膨胀系数相近、比强度高、优良的电磁绝缘性等特点，可分别在梁底面和侧面粘贴玻璃钢来增强钢筋混凝土梁的抗弯和抗剪能力，并且能改善梁的变形性能。

1.6 喷射混凝土技术加固法：喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气和动力，将一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土具有较高的力学性能和良好的耐久性，特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力。

1.7 碳纤维加固法：碳纤维加固法是九十年代后期逐渐在我国兴起的一种加固方法，它通过使用轻质高强的碳纤维布粘贴结构相应的部位来达到补强加固的目的，而且相对于其他加固方法有着易于施工和不增加截面尺寸等优点。但是碳纤维加固时使用的结构胶属于有机材料，所以也同样存在耐火、耐高温性能较差的问题。耐久性能也有待改善。

1.8 高强不锈钢绞线网加固法：近年来，韩国爱力坚公司研制出一种采用高强不锈钢绞线网和渗透性聚合砂浆的新型加固材料。该种材料具有强度高，易于施工，节点处理方便，耐火、耐腐蚀等优点。试验研究表明：采用高强不锈钢绞线网和渗透性聚合物砂浆对混凝土结构进行抗弯及抗剪加固均可取得很好的加固效果，不仅抗弯承载力和抗剪承载力可以得到显著地提高，而且抗弯刚度也能够得到显著地提高。

2 节点加固的常用方法

目前，节点加固的常用方法较少，主要有下面四种：

2.1 加大柱截面法；通过加大柱子截面并在新增混凝土内配置箍筋来增强节点的承载能力。其优点是造价较低，但施工周期长，施工时对生产生活影响大，增加了结构自重和体积，并且由于三向节点中梁的影响，箍筋的放置不方便，需打孔或采取其他措施。

2.2 灌缝法：把环氧树脂或其它胶质材料利用气压挤人节点裂缝内，填充裂缝。试验表明，这种方法对于节点承载能力的提高作用不明显，但能提高节点的延性和抗震能力。

2.3 粘钢加固法：主要是通过在节点表面用特殊的建筑结构胶粘贴钢板或角钢，使其协同工作，利用角钢和钢板对核心区混凝土的约束作用及其自身的承载力来提高核心区承载能力。这种加固方法的优点是对结构外形几乎没有影响，施工工期短，干作业，施工时对生产和生活影响较小。

2.4 粘碳纤维加固法：主要是通过在节点表面粘贴碳纤维布，使其协同工作，利用碳纤维布对核心区混凝土的约束作用及其自身的抗拉能力来提高核心区承载能力。这种方法具有不增加结构的自重和体积，便于施工，施工时对生产和生活影响较小，耐腐蚀性及耐久性良好的优点。

3 节点加固的思考

钢筋混凝土建筑物的加固设计经常采用的三种思路是：(1)加固结构的构件提高构件本身的承载力和刚度等，工程中经常采用的加大截面加固法、包钢加固法、粘钢加固法、粘贴CFRP加固法等，都是用在原有结构构件的基础上增加新的受力部件，原有构件或构件的一部分与新加的部分形成组合结构或叠合结构，共同变形、受力，加固后的结构构件能够恢复承载能力甚至承受更大的荷载，达到补强加固的目的；(2)通过增加新的构件、支撑点或者支撑体系来改变结构的整体受力传力体系，如增设支点加固法、增设支撑体系加固法以及增设剪力墙加固法就是按照这个思路进行；(3)加固直接承受结构的地基基础，改变结构与地基的连系方式，如增加隔震橡胶垫。增强结构的整体性与承受地震作用的能力。

框架节点的加固尚有许多问题有待研究解决：

(1)节点核心区的加固方法比较少，目前仅有灌缝、粘钢、粘纤维布、加大截面法四种方法。灌缝法对于节点承载力提高帮助不大，加大截面法由于改变了原结构外形及增加结构自重，需在节点处制作复杂模板，湿作业，工期长等缺点使其应用受到限制。而且对于粘钢和粘纤维布还没有得到大家认可的加固后节点核心区承载能力、刚度、耗能能力等方面的计算公式，不能满足工程中的实际要求，需要探索更加适应于实际工程中的简单有效的加固方法。

(2)在对节点核心区加固后的受力机理分析中，对于钢筋粘结退化对核心区抗剪承载能力的降低分析较少，运用有限元计算软件对节点核心区加固后的受力和变形情况、核心区破坏过程进行的模拟分析尚没有形成统一的认识，而且没有经过大量实践检验的受到广泛认可的加固后节点核心区抗震承载能力的计算公式。

(3)现在对梁柱加固的方法比较多也比较成熟，最常用的粘钢、贴碳纤维布等都有不错的效果，但节点核心区由于双向框架梁形成的空间障碍往往难以采取有效的加固措施来加固节点，这势必造成一些建筑结构的薄弱点向节点核心区转移。这也要求我们必需加快对节点核心区加固方法的研究。

框架结构的特殊性，其节点周边梁、柱密集形成的空间障碍，传统的包钢加固法、粘钢加固法、粘贴CFRP加固法等往往因没有足够的作业面难以凑效；而传统的改变受力传力体系、改变结构与地基的连系方式等加固方法受到的限制因素较多，且施工繁琐。所以，本试验采用一种较新的加固方式，设计加固方案时要求加固应避开节点核心区密集的构件。通过在构件体外安装交叉钢筋在框架上形成了一个斜拉装置，改变框架的受力传力体系，从而达到为节点分流、保护节点的目的。