主体结构开洞加固施工技术研究

朱晶俊

摘 要： 房屋建筑是人们活动最频繁的场所，建筑物的质量会随着时间的增长而出现老化、质量降低的不良现象，也或者在外界自然条件的影响下，出现被氧化和腐蚀，对建筑物造成严重的损伤，不进行修补便会发生不可估量的安全事故。为了保证建筑物的稳定性，建筑工程通常都会采取加固施工技术进行修复建筑物，提高建筑物的稳定强度和抗震性。碳纤维加固技术在建筑加固中应用广泛，并且在提高建筑物的稳定性方面占据了显著的优势。本文以主体结构开洞加固施工技术为出发点，介绍了碳纤维加固技术在项目中的具体应用，更进一步的了解建筑加固技术，提高建筑物的整体强度和使用寿命。

关键词： 主体结构;加固技术;建筑结构;碳纤维

【中圖分类号】TU746.3     【文献标识码】B     【文章编号】1674-3733（2020）23-0101-02

随着建筑行业的发展，不仅对建筑的施工质量做出了技术研究，为了保障建筑物在后期的稳定性，以此研究出了建筑加固技术。碳纤维加固技术是近几年兴起的新型加固技术，在建筑加固工程中有着较高的实用价值，可以应对各种结构类型的建筑，其技术包含了碳纤维布加固技术和碳纤维板两种技术，相对于其他加固技术强度更高，其中碳纤维布主要是分担钢筋的受力，有效的改善建筑结构的承载能力。碳纤维加固技术具有良好的未来发展趋势，碳纤维加固技术相对其他加固技术来说更加操作简单、安全可靠、效果更佳。目前我国对碳纤维加固技术研究不深，相对于国外发达国家起步较晚，没有足够的理论和经验支持，此技术仍需要不断的改进和创新，提高其在建筑工程中发挥出的社会效益。

1 主体结构检测评估与鉴定方法和计算方法

1.1 检测方法

在进行开洞加固施工前，需要对建筑主体结构进行质量检测，判断建筑结构是否支持加固改造，并对其判断能否满足建筑安全标准。建筑工程主体结构的检测方法有很多种，主要有回弹钻芯法、雷达测缺法、超声回弹法等实现对建筑结构材料强度的检测。由于建筑结构中存在有钢筋材料，为了确定和判断其性能和强度，常用的检测手段有磁感仪、雷达仪、X光仪等方法。建筑结构开洞加固施工需要了解到建筑的整体性、构件变形情况和其他相关信息，在具体的施工中还需要参考建筑主体截面尺寸等相关数据，因此还需要对其进行检测，判断其是否符合加固条件，常用的检测工具有激光扫平仪、卡尺、裂缝尺等。在进行检测的过程，对建筑结构的计算要符合国家现行规范要求的标准结构计算软件，保证检测数据的规范性和合理性。

1.2 计算分析方法

主体结构检测评估与鉴定工作中会涉及到对各项结构数据的计算和分析，由于评估鉴定的结论与改造后的质量安全密切相关，因此需要求此过程中要具有严谨性、科学性。避免计算数据出现误差等不良现象，相关的计算工作人员必须利用现场的实测技术数据进行分析和决策，与此同时，要结合建筑物改造条件进行全面的评估，保证计算结果具有实用性。如果分析结果不能满足主体结构的质量安全标准，需要对加固施工方案进行改进，并将加固补强的数据作为分析条件再次计算，直到结果符合安全标准为止，采用标准结构计算改造后的主体结构，最后将得出评估鉴定结论。

2 主体结构开洞加固施工技术

2.1 增大截面加固技术

此技术的主要工作重点便是构件外部外包混凝土，经过混凝土板梁承重试验后，如果发现建筑物的实际承载力与设计要求存在较大的差异，在此前提下需要用到增大截面加固技术，其主要的技术原理便是通过增加构件截面面积与配筋量[2]，实现建筑构建的承载能力。此技术在建筑工程中经常使用，在实际施工中，需要结合建筑的实际情况进行分析受力特点进行决策，增大截面加固采用单侧、双面、三面等具体的加厚方式，使用合适的施工工艺进行具体的操作，并且需要对钢筋进行配置构造，然后结合相应的结构进行对混凝土保护层的浇筑。通过利用此技术进行对补浇混凝土，解决质量隐患问题，提升构件的抗弯承载能力。

2.2 粘钢加固技术

粘钢加固技术在实际应用的过程中使用的主要材料便是环氧树脂和钢板，作业人员需要对具体的修复位置承重位置结构进行判断，决策好需要加固的位置，使用环氧树脂将钢板粘结在混凝土表面，保证好操作技术和施工工艺，对建筑物的抗压和抗弯能力有着较大的作用。随着建筑加固技术的发展，越来越多的抗弯材料应用进加固技术，使得粘钢加固技术应用广泛，并且加固强度得到一定幅度的提升。

2.3 增补受拉钢筋技术

增补受拉钢筋技术在众多的加固技术中具有操作简单、成本低的优势。具体应用在梁构件抗拉能力满足不了建筑承重能力的情况，增补受拉钢筋技术主要采用的加固材料便是钢筋[3]。作业人员需要分析出原梁的受拉部位，然后选择高质量强度的钢筋材料放置在该位置，使用相应的焊接设备将定量的钢筋焊接到原受拉钢筋上。

2.4 碳纤维片材加固技术

碳纤维片材加固技术与传统的增大截面加固技术、粘钢加固技术及增补受拉钢筋技术相比，可有效地应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展、增加结构的延性。此外，经过碳纤维片材加固技术补强和维修的结构具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力;具有足够的适应气温变化的能力。可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命，这是粘钢加固技术不可比拟的。碳纤维片材加固技术所使用的材料利用碳纤维组成的碳纤维布、碳纤维板进行具体的加固施工，有时还会应用玻璃纤维等相关施工材料，实现用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面[4]，其材料轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以不计。其施工工序简单，可用小型电动工具操作，不像传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施。总体来说，该技术可强化建筑的各项强度，且具有节省空间，适用面广，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。使用这种技术还能保证建筑的美观，满足人们的审美要求。

3 碳纤维加固材料

3.1 主要材料

碳纤维加固技术的主要施工材料是碳纤维增强复合材料，其材料在进行建筑物加固程序中发挥着补强加固的作用，促使建筑物的加固质量满足设计要求和抗震标准。将连续碳纤维进行整理和归类，然后将其进行单排成束。碳纤维加固技术中涉及到的碳纤维板和碳纤维布均是由碳纤维组成[1]，碳纤维经过以上处理后经过环氧树脂浸渍后形成的便是碳纤维板，在建筑加固过程中可以有效的提高建筑的稳定性和抗剪能力，未浸渍固化的便是碳纤维布，在建筑物的加固工程中广泛应用，并且加固强度满足预期效果，碳纤维板和碳纤维布都属于碳纤维片材，作业人员将定量的片材黏贴在需要修护的位置，便可以有效的改善建筑结构的强度。

3.2 碳纤维片材

碳纤维片材的质量控制着其加固效果，在实际的施工中片材拥有较强的拉伸强度，对建筑物的加固效果有着重要的影响。通常情况下，其拉伸强度可以达到2400～3400MPa，远远高出普通的碳素钢板，充分体现出了碳纤维加固技术的效能，在提升建筑结构的承载能力方面占据很大的优势。虽然碳纤维片材自身具备的拉伸强度超出普通碳素钢板很多，但是其自身的重量并没有因此增加，反而比后者更轻，在一定程度上减轻了建筑结构的承重压力，提高了建筑物的稳定性。由于碳纤维具备较强稳定的内部化学结构，不会轻易的被外界大气条件影响，具有良好的耐寒和耐热性。

4 碳纤维加固技术在建筑结构加固中的应用

4.1 工程概况

通州区中西医结合医院工程位于北京市通州区漷县镇漷县村村西，南邻漷马路。本工程由医疗主楼和行政科研楼组成共2个单体工程。其中医疗主楼面积110832.88m2，地下2层，最深处槽底标高-14.5m，地上裙房3-4层，最高主楼10层，檐口最大标高45m。行政科研楼8822.97m2，地下1层，最深处槽底标高-7.5m，地上6层，檐口最大标高28.2m。本工程基础为筏型基础，部分采用独立柱基础和条形基础。地上采用框架结构，基础为地下车库和功能用房。

4.2 开洞加固应用情况

本工程在主体结构及二次结构施工完成后，因使用方发生变更，其功能需求发生变化，设计图纸重新调整，已完二次结构部分区域重新调整布局，各机电管线走向发生变化，原有预留洞口位置发生变化，需在已完主体结构楼板上开凿洞口，故需对该区域主体结构楼板进行加固。

4.3 开洞加固设计原则

工程在开始进行主体结构开洞加固施工前，需要做好开洞加固施工设计，首先在进行混凝土结构加固的时候，为了保证结构加固施工的合理性，需要由正规的检测机构对施工建筑结构进行检测，在确定该部位需要进行加固施工再进行施工处理，以结构鉴定报告作为加固施工的依据。其次施工人员需要根据结构鉴定报告进行确定加固设计及施工范围，可以包括此建筑的整体结构，也可以是某一个构件或者某段区域，避免在建筑结构完整的区域进行施工。再次，施工单位需要结合施工情况进行判断建筑的安全性，设定出该建筑的安全等级，避免施工中发生安全隐患，结合建筑的安全等进行确定相应的施工技术。最后对加固施工的设计还要遵循施工方法，保证符合建筑加固的需要，并按照原建筑结构进行施工。

4.4 碳纤维布加固施工工艺

（1）碳纤维布加固施工进行前需要做好准备工作，作业人员需要将需要加固的屋架下弦的混凝土去掉，然后對里面的钢筋进行观察，在保证没有生锈或存有其他杂物的前提下进行施工，如果有生锈的钢筋，需要铲掉锈层，保证加固施工质量。

（2）在进行混凝土梁的补粉凿除工序中，需要采用合理的施工技术，并选用SJ-601防腐砂浆补粉凿除的混凝土梁，在实际的操作中，如果凿除面积大于设计面积，需要采取一定的措施进行修复，通常情况下会使用环氧砂浆材料完成，修复后不应立刻进行下一步的操作，需要晾晒3d。使用碳纤维技术材料前需要保证修复层的干净，首先需要清除表面的粉尘，避免影响加固效果，随后需要用角磨机、砂纸等相关设备去除表面的杂质，最后使用丙酮清理黏贴的构件部分，在使用材料前一定要保证修复层表面的整洁。

（3）当修复层表面处理好时候，需要做涂底胶工作，操作人员按照科学的比例进行调配底胶，在此工程中应用3：1的比重分配，保证涂料均匀分布，在规定的40min内涂完。为了避免留下质量隐患，作业人员需要找出混凝土凹陷部位，及时进行补浇填平。

（4）黏贴碳纤维布工序是碳纤维加固技术的重要环节，首先需要在碳纤维布的底胶上均匀的涂抹上JGN-C胶，作业人员需要把控好涂抹速度和程度，使用标准的刮板进行此操作。结合实际情况决定碳纤维布的尺寸大小，并黏贴到预定位置处。在黏贴的过程中可能会出现少量的气泡，气泡会降低两者之间的粘度，因此需要用专用的滚子反复碾压，直到内部的气泡全部都挤压出来为止[5]。经过一段时间，其干燥之后，需要将碳纤维板粘贴上去，通过黏贴两层碳纤维板可以保证的建筑物有足够的承载力，黏贴方法同上。操作人员在进行再次黏贴碳纤维板，两者之间需要留出1cm的长度，端部用横向固定方式固定。

（5）经过两次黏贴碳纤维板之后，需要静却一段时间，通过判断其全部干燥后，操作人员需要最上层涂一层JGN-C面胶，操作人员需要控制好面胶的均匀程度，避免存在遗漏的位置，干燥后涂上防护层。当碳纤维加固技术所有工序完结之后，后面的保护工作尤为重要，为了避免其加固效果受到影响，需要碳纤维布表面进行抹灰，避免发生不必要的异常现象，后期的保护中可以采取喷防火涂料，避免高温对材料造成损伤。

5 加固工程质量检验

5.1 质量检查

施工单位在加固施工后，相应的管理人员需要对施工质量进行检查，首先管理人员需要熟练掌握施工工艺，结合设计要求和标准进行性能检查，做好相关的验收记录，严格的控制施工质量，才能保证建筑物的加固强度，如果出现质量不合格的情况，需要立刻进行返工。

5.2 验收质量控制

碳纤维加固技术的验收工作中对加固质量效果的判定，主要依靠碳纤维布与混凝土之间的粘结质量，其相应的判定方法较为简单，一般检测方法便是利用小锤等工具进行敲打碳纤维布表面，验收人员可以通过敲打后发出的声音进行判断。出现空鼓等粘贴效果不佳的情况，可以使用针管注粘结胶进行补救，验收人员在检查中发现粘贴不密实的面积大于10%，便需要重新施工。

结语：建筑工程中的加固技术在建筑的修复中有着重要的影响，其中的碳纤维加固技术应用广泛，自身具备的较强化学稳定性，提高结构构件的抗拉强度，并有效的分担钢筋的受力，在此项目实践应用中，取得了优异的成效，此技术，需要不断的研究和创新，创造出更大的社会效益。

参考文献

[1] 许延杰.碳纤维加固技术在桥梁加固工程中的应用分析[J].四川建材，2020，46（5）：144-145.

[2] 贾瑞晨，甄精莲.碳纤维布在框架梁加固中的应用[J].山西建筑，2020，46（14）：36-37.

[3] 周宏.刍议碳纤维在建筑结构加固工程中的应用[J].工程建设与设计，2020，（11）：43-44，50.