建筑工程混凝土结构加固设计的主要目的及具体应用

2016-06-21王焰

中华建设 2016年10期

王焰

王焰

混凝土结构是现代建筑工程中非常常见的结构形式，具有施工简单、稳定性强、成本低廉等优点，而为了保证结构的强度和使用安全，应该在充分了解结构体系的基础上，做好相应的加固设计，选择切实可行的加固方法，提升混凝土结构的安全性，减少结构中存在的隐患，确保建筑工程的正常使用。本文分析了建筑工程混凝土结构加固设计的主要目的，并对其加固方法和具体应用情况进行了讨论。

一、建筑工程混凝土结构加固设计的主要目的

在建筑工程中，针对混凝土结构进行加固设计，其主要目的在于提高结构整体或者单个构件的强度和刚度，确保其具备良好的稳定性，减少安全事故发生的几率。最近几年，建筑行业的飞速发展使得建筑施工技术也在不断创新，各种各样先进的工艺和材料为混凝土结构的加固设计奠定了良好基础，在进行加固方案的设计时，不仅需要关注方案的整体性能和性价比，还必须能够充分体现工艺的先进性、科学性和可行性。例如，高温、腐蚀、振动等是导致混凝土结构破坏的主要原因。在进行结构加固设计时，应该采取有效措施，对上述不利因素的影响进行削减和排除，提升结构的耐久性。在能够满足结构加固需求的基础上，应该尽量考虑新技术和新材料的使用。

二、建筑工程混凝土结构加固设计的有效方法

在当前的技术条件下，混凝土结构加固设计的方法大体上可以分为直接加固和间接加固两种，这里对其分别进行分析。

1.直接加固法

（1）置换混凝土加固法：主要是通过挖补的方式，对存在病害或者质量问题的混凝土进行置换，在加固后不会影响建筑净空，不过湿作业时间较长，一般适用于梁柱等承重构件的加固。

（2）粘钢加固法：主要是在承载能力较差的构件表面粘贴钢板进行加固，以提升构件的整体承载能力，施工简单方便。

（3）外包型钢加固法：与粘钢加固法类似，是将型钢或者钢板包裹在需要加固的构件表面，在施工中通常采用湿式外包法，以环氧树脂灌浆的方式对型钢进行粘结，能够提高构件的受拉和受压面积，提升其承载能力和刚度。

（4）绕丝法：这种方法与加大截面法有着相似的优势和缺点，一般用于斜面承载力不足的混凝土构件加固，或者需要针对受压构件施加横向约束力的场合。

（5）锚栓加固法：适用于强度等级在C20～C60的混凝土承重结构的加固，不过，如果结构严重风化，这种方法无法起到应有的加固效果。

2.间接加固法

（1）预应力加固法：预应力加固法主要是通过施加预应力的方式，对混凝土结构的受力状况进行改善，以实现加固的效果。比较常见的是预应力水平拉杆加固法，在预应力以及新增外部荷载的作用下，拉杆内会产生一种轴向拉力，通过锚固偏心传输到混凝土构件上，在构件中形成偏心受压，从而抵消部分外部荷载产生的弯矩，提升混凝土构件的抗弯能力。

（2）增加支承加固法：主要是通过增设支点的方式，减少受弯构件的计算跨度，进而减少构件承载的荷载和应力，提升其承载能力。这种加固方法在实际应用中具有操作简单、加固效果良好的优点，不过会减少建筑内部空间，在一定程度上影响建筑的使用功能。

三、建筑工程混凝土结构加固设计的具体应用

1.工程概况

某住宅建筑分为地面13层和地下1层，整体建筑面积1.2万平米，属于小区二期工程，建设时间较早。在使用过程中，受各种因素的影响，建筑中的混凝土梁、板、柱出现了不同程度的损坏，影响了建筑结构整体的稳定性和可靠性，威胁着居民的生命财产安全。对此，需要做好混凝土结构的加固设计，确保建筑的正常使用。

2.加固设计应用

（1）梁板结构的加固设计：对于混凝土梁板结构的加固设计，可以采用的方法有三种：一是增大截面法，其基本原理，是在原本受力构件的一侧或者两侧，进行混凝土的浇筑，以此来增大构件的截面尺寸，同时为了保证良好的加固效果，设置适量的钢筋，提升混凝土构件的承载能力。这种加固方法的实际加固效果受多种因素的影响，必须得到施工人员的重视，在实际应用过程中，需要首先针对原本的混凝土构件进行卸荷处理，以保证良好的加固效果；二是增补受拉钢筋法，这种加固方法只需要根据实际需要，适当增加受拉主筋，就能够达到良好的加固效果，适用于对承载能力要求不高，截面高度满足相关要求的梁，可以直接将后补的钢筋焊接在梁体原本的钢筋上。在具体应用中，增补受拉钢筋法可以细分为黏结法、全焊接补筋法和半焊接补筋法三种，必须结合实际需求进行选择；三是黏贴加固法，主要是利用结构胶等粘结剂，将钢板、玻璃纤维板、碳纤维板等高强度材料贴在需要加固的构件表面，借以提升构件的抗剪和抗弯承载能力，同时也可以在一定程度上提升构件的刚度和稳定性。黏贴加固法最早出现于上世纪六十年代，在建筑工程、桥梁工程和公路工程的加固中均有着广泛的应用。

（2）柱结构的加固设计：在进行加固设计前，需要做好现场勘查工作，分析混凝土柱体的外观表现，对导致混凝土柱损坏的原因进行分析，采取针对性的加固措施，以保证良好的加固效果。在该工程中，混凝土柱出现损坏的原因，是在长期使用过程中，结构的承载能力有所下降，无法满足建筑的需求，因此，可以通过提升柱体承载能力的方式进行加固。可供选择的加固方法有几种，一是预应力加固法，主要是利用预应力撑杆，提高偏心受压或者轴心受压柱的承载能力，撑杆可以选择单侧和双侧两种；二是置换加固法，对于破损严重的部位，可以采用这种方法，以优质混凝土替换损坏的部位，能够有效解决混凝土强度下降导致的柱体承载能力不足问题；三是增大截面法，是当前应用最为广泛的混凝土柱体加固法，也是条件允许情况下最为可靠的加固方法，能够同时增加配筋数量和柱体截面面积，极大的提高柱体的刚度和承载能力，提升其抗震性能。