钢筋混凝土结构加固设计分析

2020-09-29仇新刚

工程建设与设计 2020年16期

仇新刚

（深圳中建院建筑科技有限公司，广东深圳518063）

1 钢筋混凝土结构加固概述

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的承重构件组成的主体，其功能是在工程寿命周期内通过骨架传递和抵抗内外力的各种影响。目前，我国建筑业逐渐开始重视建筑维护，相关数据表明，使用各类加固方法恢复或提高原始建筑结构的承载力，与改建或重建相比，会获得更高的经济效益。

2 钢筋混凝土结构的加固设计

2.1 设计一般过程

各种工程的钢筋混凝土结构加固设计过程如图1 所示[1]。

图1 设计过程图

2.2 常用建筑加固方法

2.2.1 间接加固法

压缩水平均衡杆和添加支撑是间接加固方法中被广泛使用的2 种方法。考虑到混凝土构件易发生弯曲变形的特性，通常使用预应力水平锚杆或添加额外支撑点提高结构的强度和耐久度。该方法简单可靠，适用于加固横梁和地板等水平构件，具有广泛的应用范围，其主要是通过增加支撑点减小结构的计算跨度，从而分担原结构受到的外部荷载。

2.2.2 增大截面法

为了增强构件的承载能力，需要提高截面原始结构各方面的性能，通过增加混凝土构件的横截面面积并植入主筋，可以提高原始混凝土结构的承载能力。这种加固方法的优点是加固材料种类繁多，加固技术要求低，适用范围广。

2.2.3 外包钢加固法

外包钢有2 种加固方法：一种是外包钢板加固；另一种是外粘贴钢板加固。外包钢板加固方法是指横向用箍板或螺栓套箍将钢构件整体连接到原始结构外部的加固方法，与原结构形成一个整体，从而提高原始构件的承载能力。外包钢结构可以完全或部分替代原始构件，以达到加固的目的。如果使用化学灌浆粘贴钢板，则型钢的表面温度不宜超过60℃。如果环境中存在腐蚀性介质，则必须采取可靠的防护措施以提高其耐用性。

2.3 结构加固基本原则

2.3.1 先鉴定后加固

进行结构加固之前，需要检查现有的建筑结构并评估其可靠性，了解结构的材料特性和结构破坏程度，并对结构的现有受力状态和结构的维护水平进行分析，再有针对性地选择相应的加固方法。

2.3.2 经济效益指标

进行结构加固方案比较时，应将加固方案的经济效益作为方案比选的重要指标之一。所以，在确定钢筋混凝土结构的配筋率时，有必要在保证建筑物各方面性能的前提下，降低建筑物的加固成本。

2.3.3 合理选择加固方案

在实际工程中，应根据具体情况，结合一个或多个方案进行加固施工，因此，应在准确把握各种加固技术优缺点的基础上做好以下工作，确保加固设计的科学性：首先，对钢筋混凝土结构建筑进行全面分析，确定建筑需要的加固强度，分析施工工期、加固施工带来的影响以及相关的施工费用等；其次，根据需要加固的结构的特点，科学确定加固工艺。

2.4 材料选择原则和有关性能参数的取值

加固原材料的选用往往应遵循以下原则：水泥一般选用强度等级不低于32.5 级的普通硅酸盐水泥；混凝土强度等级应高于原结构构件，并且不低于C20；加固用冷凝材料中不得掺杂粉煤灰、火山灰和炉渣等。对于用于加固材料的各种原材料，在设计过程中选择其强度等性能参数，其取值一般应符合如下规定：当原结构构件中有相同材料时，按其设计值确定其取值；若原结构中没有相同材料，按现行相关规范确定取值。

3 结构加固的实际应用

3.1 工程概况及加固要求

某商业建筑新建部分几近完工，但业主将1 层的中庭庭院改成室内展示室，因此，该工程成为扩建工程。由于需增加部分层高并进行封闭，因此，主要采用粘贴碳纤维布、压力注胶粘钢、外包型钢或加大截面等方案对部分影响范围内的框架柱做增层并加固。新增加的结构将通过植筋方式与原有结构连接。

业主需要将该建筑中央部分原有庭院进行加层并封闭，以满足使用功能的需要。中庭四周部分框架柱由现有高度-0.700m 升至4.350m，顶部由4.350m 升至8.850m，增加轻钢结构玻璃幕采光屋面。

3.2 加固结构设计

3.2.1 荷载确定方法

根据GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》（以下简称《规范》）第A.0.2 条及第A.0.3 条，对于已有建筑物的结构荷载标准值，应依据既有结构的实测构件尺寸及其材料的单位自重标准值计算确定。根据《规范》第A.0.8 条，在对既有结构进行加固补强的设计验算时，应修正其基本风压、雪压及露面的活载标准值，并根据《规范》查取其修正系数。根据前述，本建筑物在加固改造后使用年限的目标为50 年，查取规范，其各项修正系数如表1 所示。中庭封闭结构的荷载标准值根据GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》取值。