简论建筑工程结构中混凝土加固设计的方法及其应用

吴兴源 刘立立

【摘要】建筑工程结构中的混凝土加固设计需事先建立明确的工作思路，熟悉其工作性能和状况，从整体上分析原有结构体系和新增体系的合理性，其是一项繁琐而技术含量较高的工作。改造方案要兼顾合理性和经济性，根据实际条件选择适宜的加固方法，最大限度地达到使用要求，实现预期的加固效果。本文简述了建筑工程结构与混凝土加固的设计原则，对建筑工程结构中的混凝土加固设计方法以及建筑工程结构中混凝土加固设计的应用进行了论述分析。

【关键词】建筑工程结构；混凝土加固设计；设计原则；方法；应用

一.建筑工程结构与混凝土加固的设计原则

建筑工程结构混凝土加固设计目的主要是提高结构或构件的强度和刚度、稳定性和耐久性，提高结构的安全度以减少事故的隐患，保证正常的使用要求。

1、建筑工程结构的设计原则。（1）整体性设计原则。就是要充分考虑建筑物的各种组成部分和各种功能需要，作为一个整体，系统性的研究其构成及发展规律，从相互依赖、相互结合、相互制约的整体与部分的关系中体现建筑的特征和规律。（2）综合性设计原则。对建筑系统的研究，我们必须从它的功能、结构、要素、相互关系等方面进行综合地考察。在综合的基础上进行具体的个体分析。每一个个体的分析结果都要反馈到上一层次的综合和整体分析对比中去，按照比较的差异从新进行分析、修改、整合，使部分与整体达到高度的统一。（3）刚柔相济原则。合理的建筑结构体系除了以上原则以外，还应该是刚柔相济的。结构刚度过多则可能导致适应变形能力差，强人的破坏力瞬问袭来时，需要承受的荷载很大，容易造成局部受损至最后全部毁坏；如果刚度过柔的结构则容易造成变形过大而导致无法运用甚至全体倾覆。

2、混凝土加固的设计原则。科技的进步发展，使得各种先进的技术、材料、工艺都能使加固方案达到事半功倍的效果，所以一个优秀的加固方案不但要在性价比、性能比上下功夫，还要体现其工艺技术的先进性和科学性。对于混凝土结构，宜提高一级强度等级，并加强構造和连接措施等，以保证原结构与新混凝土协同工作。由于高温、腐蚀、冻融、振动等原因造成的结构损坏，加固时应采取减小、抵御或排除上述不利水因素影响的对策，保证加固后的结构安全可靠，正常使用。结构加固应尽量考虑经济效果，尽可能做到在不停产的条件下加固，尽量不损伤原构件和减少构件的拆除，能够使用的应当保留。加固方案要在满足加固本身的要求上，多考虑使用新技术、新材料、新工艺。

二.建筑工程结构中的混凝土加固设计方法

1、直接加固的方法。（1）置换混凝土加固法。该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点，适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。（2）粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。（3）粘钢加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在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，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。（4）有黏结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法。（5）绕丝法。该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，或需对受压构件施加横向约束力的场合。（6）锚栓锚固法。该法适用于混凝土强度等级为C20-C60的混凝土承重结构的改造、加固，不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

2、间接加固的方法。（1）增加支承加固法。增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的承载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间。（2）预应力加固法。①预应力水平拉杆加固法。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上，在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。

三.建筑工程结构中混凝土加固设计的应用

1、混凝土柱的加固设计。对混凝土柱的加固设计应根据柱子外观表现、现场调查结果以及室内的工作结果。判明混凝土柱破坏的原因，从而采取各种不同的加固方法，及时对受损坏的混凝土柱进行加固处理。（1）预应力撑杆加固法。预应力撑杆加固框架柱是种简单又快速的加固方法，能有效地提高轴心受压或偏心受压柱的承载力，预应力撑杆有单侧和双侧两种：单侧撑杆适用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低、弯矩不变号的偏心受压柱加固；双侧撑杆适用于需变号的偏心受压及轴心受压柱加固。（2）置换加固法。置换法是一种针对柱子混凝土部分进行处理而提高承载力的方法，采用这种方法时一般不考虑原钢筋利用率的折减。该方法普遍用于混凝土柱因火灾或其它破坏而导致混凝土强度下降引起柱承载力不足的情况。（3）增大截面法。增大截面法又称外包混凝土加固法，是一种使用最广泛的加固柱子方法，在条件允许的情况下，是一种最可靠的传统加固方法，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。（4）外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土的四角或两面包以型钢的一种加固方法，它的优点是构件的截面尺寸增加不大，但原柱的载力能力提高较大，这种方法特别适用于构件外形受限制，不宜增加太多的情况。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。

2、混凝土梁、板加固的设计。（1）增大截面加固法。，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。增大截面法的加固效果与多种因素有关，加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败。（2）增补受拉钢筋法。对于承载力要求增加不大、经验算其截面高度满足要求的梁，只须适当增设受拉主筋即可。后补的钢筋可以直接焊在原梁的钢筋上。增补受拉钢筋法可分为全焊接补筋和半焊接补筋和黏结法三种。（3）黏贴加固法。黏贴加固法是用黏结剂（结构胶）将钢板或其他高强材料（如碳纤维、玻璃纤维）黏在需要加固的部位，以提高构件的抗弯、抗剪承载能力，亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于20世纪60年代，它不仅用于建筑，同时也用于桥梁、公路的加固。

结束语

建筑工程中混凝土结构加固设计是一个繁琐而技术含量较高的工作，进行工程施工时应根据实际条件选择适宜的加固方法，最大限度地达到使用要求，实现预期的加固效果。

参考文献：

[1]杨志强，水灰比和养护温度对硬化水泥浆体渗透性的影响[J]山东科技大学学报，2011

[2]李树，浅谈钢筋混凝土工作原理[J]中国房地产业，2012