混凝土结构加固方法的选择和应用

汪雷

（中信建筑设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010）

0 引言

建筑结构加固是在原有建筑的基础上，采取增强、局部更换或调整其内力等措施，从而提高建筑的安全性、适用性和耐久性的一种方法。在对建筑物进行加固处理时，要对建筑物出现的损坏、损伤进行实地考察和合理的分析，运用科学的方法进行建筑结构加固处理。不同加固方法产生的加固效果差异较大，其经济性、适用性、后期维护成本及对建筑空间的影响也不相同，对此，探讨各混凝土结构加固方法的特点和应用具备显著现实意义。

1 混凝土结构加固的特点

建筑结构加固是对固有的建筑结构进行的改造，因此，结构加固受到原结构现状（如截面形式、截面尺寸等）的制约；一般结构在加固前已承受一定时间的荷载作用，加固设计应当充分考虑结构历史应力对结构受力性能的影响，施工期间需要采取有效的卸荷措施保证施工期间的稳定性。此外，在混凝土加固施工期间，应当确保良好施工条件和施工方案的可落实性，同时确保施工环境可以有效确保混凝土加固的实效性。以提高施工综合质量，提高施工过程中的安全系数，确保加固施工可以顺利实施[1]。

2 常用的混凝土结构加固方法

2.1 增大截面加固法

增大截面法是借助增大原构件截面积并增配钢筋的方法来提高结构构件的承载力和刚度。这种加固方法的效果好、经济、适用范围广，后期维护成本低，且有较多的工程使用经验，具有较好的适用性。该方法的缺点在于施工操作相对复杂，且现场湿作业工作量较大，需要的养护期也较长，截面增大对构件美观和建筑净空高度也有一定影响。因此，在选用增加截面加固法时，需要考虑加固效果、成本、作业环境与工期等因素，综合分析技术可行性。

2.2 外包型钢加固法

外包型钢法是在钢筋混凝土构件四周外包型钢或者钢板达到共同受力，从而提高结构构件的承载力和刚度。该方法传力可靠，施工方便，工期较短，对建筑净空高度影响较小，但用钢量较大，外露的钢构件还应进行防火、防腐处理，后期维护较复杂。根据外包型钢与原构件是否粘结，可分为干式、湿式外包型钢加固方案，其中，干式外包钢加固方式主要是应用在钢筋混凝土柱外包钢的加固处理，在型钢与混凝土柱之间并不存在任何的连接，或者虽然填塞了水泥砂浆但是并不能保障界面能可靠的传导力。湿式外包型钢的加固方式则是借助结构胶粘接方式进行连接，确保型钢与原结构构件之间存在有力的连接[2]，从而大幅度提高承载效果。

2.3 粘贴碳纤维材料加固法

混凝土结构采取粘贴碳纤维材料加固方式也能够有效提高混凝土结构的承载力和刚度。相对于其他的材料而言，碳纤维材料本身具备更高的抗拉强度，并且有研究显示，碳纤维材料的抗拉强度属于普通钢材的8倍，甚至部分优质材料可以达到10倍[4]。碳纤维材料本身还具备优质的抗疲劳特性，在目前混凝土结构大量应用的工程环境之下，借助碳纤维材料进行加固处理不仅可以预防疲劳问题的发生，还可以保证混凝土结构的完整性，同时碳纤维材料非常适合在高酸、碱、盐及大气腐蚀的环境中使用。但碳纤维材料抗老化性能较差，不耐火，长期使用温度不宜超过60℃，相对湿度不超过70%，对高温、高湿、存在有害介质环境及直接暴露于阳光下的室外条件应采用特种胶黏剂，且要有专门的保护措施[3]。

2.4 间接性加固措施

间接性加固措施主要包括预应力加固、增加支点的加固以及其他加固措施。预应力加固主要是应用预应力混凝土的原理，在增加构件或者是在原本构件的基础上进行施加预应力，确保初始应力得到提高的一种加固措施。对于混凝土结构的梁板而言，可以对受拉力区域施加相应的预压力，从而实现与使用阶段产生的拉力相抵消，从而达到卸载的效果，尽可能提升梁体的承载能力和抗裂能力。增设指点法是通过增加支点来减小构件的计算跨度和内力，从而提高结构承载力，其特点是受力明确、简单可靠、加固效果好，但建筑使用空间受到一定的影响。

3 加固施工的技术要求

3.1 外包型钢加固

在外包型钢混凝土结构加固施工期间，需要先对加固结构与钢板贴合面进行全面的加工处理，在施工处理期间需要确保接触界面的平整性，确保角钢可以有效的粘贴在构件的表面上。对于混凝土结构加固的部分需要确保表面无任何尘土或杂物，这也是提高加固效果的关键。在采取湿式外包钢加固施工期间，需要先在表面涂抹乳胶水泥浆或者是调配相应的环氧树脂化学灌浆料，并做好钢板的除锈处理，确保混凝土可以和加固材料保持有效贴合。

3.2 增加支点加固方式

在通过增加支点改变力传导方式从而实现对混凝土结构加固的施工中，需要先在节点位置的梁体、支柱和后浇混凝土的接触面进行浮渣处理与凿毛处理，为后续施工奠定基础。在施工期间可以应用型钢套箍干式连接方式处理，此时需要借助水泥浆灌注施工，在型钢套箍和支柱之间保持良好固定之后，再应用相对比较硬的砂浆对残余的缝隙等进行密实处理，提高加固质量。

3.3 预应力加固

在应用预应力加固施工方面，需要先对拉杆做好调校处理，确保笔直性，促使拉杆尺寸与安装位置准确无误。同时在安装施工之前需要先对焊接头、螺杆以及螺帽等做好质量检测，确保拉杆传导力的可靠性与正确性。规避今后施工期间出现断裂或滑动的问题，导致更大的危害。在施工期间需要注重撑杆末端位置的角钢和混凝土构件之间的连接深度，并做好固定处理。

4 结语

综上所述，混凝土结构加固方案的选择和施工控制非常重要，是保障建筑安全、经济适用、耐久的关键。针对不同工程的实际特征采取最佳、最经济的加固方式，促使混凝土结构加固质量得到保障。同时随着当前建筑行业的快速发展，新型施工技术及新材料的不断涌现，新型加固技术也在不断投入应用，设计人员在熟悉既有加固技术的基础上还应不断学习新技术，促进新加固技术的发展与应用。