结构加固方法、设计及施工技术浅析.doc

结构加固方法、设计及施工技术浅析在我国的社会主义建设中经常遇到为节省投资和时间，在考察论证后而重新利用结构还比较完好、经过处理加固可以投入使用的原有结构的施工工程但由于这些旧结构使用的年份都可能比较长、锈蚀损坏的程度也比较严重、原有结构构件的成分及力学性能也不清楚、而且都是带着荷载进行施工的，所以其施工难度较大、技术要求较高、危险性也比较大，因此掌握一整套设计及施工技术和必须确定实用可行的施工方案及施工措施已变得非常重要另外，由于受汶川地震的影响，国家修改并出台了有关建筑抗震的相关标准、规范，对重要建筑提高了抗震安全性评价的标准，对不符合标准要求的必须进行加固等强制性规定，加固行业利好不断，给加固行业的发展带来了无限契机本文将对结构加固方法、设计及施工技术进行简单的分析总结文中个别内容有借签前人经验，在前人经验的基础上进行归整和总结）一、结构加固方法及技术分析原有结构或构筑物因出现功能性改变，如接建、增加荷载等，或在出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、强度不够等，都需要进行加固其加固施工及加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。

　　优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点1．良好的施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一　　加固工程方案的优劣，首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件，没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎有的加固方案虽然具有解决问题的可行性，但是，由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度，而造成施工工期长，劳动用工大，安全系数低的弊端，结果是将影响到加固质量2．不同类型加固工程与加固方案分析　　结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术2.1、直接加固的一般方法有：2.1.1、加大截面加固法　　在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用　　在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新加部分和原构件共同工作，可有效地提高构件承载力，改善正常使用性能。

　　加大截面加固法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小2.1.2、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2.1.3、有粘结外包型钢加固法　　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，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高　　该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固 2.1.4、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）表面用特制的结构胶粘剂粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。

结构粘钢加固的优点 结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性，主要有： A、坚固耐用：经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求 B、施工快速：在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工，受到用户的普遍赞扬 C、简洁轻巧：与其它加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固D、灵活多样：粘钢加固法的适应性很强，能够解决生产上和生活上各种有关问题粘贴钢板的方案多种多灵活巧妙还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等 E、经济合理：由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其它加固方法比较，粘钢加固的费用大为节省，经济效益很高　　该法主要适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固2.1.5、碳纤维补强的方法碳纤维补强的基本材料是将高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成为碳纤维增强复合材料片材(Carbon Fiber　 Reinforced Plastics或polymer，简称CFRP)。

将片材用专门配制的环氧树脂粘贴在结构受拉面，树脂固化后与原结构形成新的受力复合体，碳纤维片即可与钢筋共同受力由于碳纤维片分担了荷载，就降低了钢筋的应力，而使结构得到加固补强此法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2.1.6、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2.1.7、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2.2、间接加固的一般方法有：2.2.1、预应力加固法2.2.1.1、预应力水平拉杆固法　　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（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），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。

同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高　　由于水平提杆的作用，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力2.2.1.2、预应力下撑拉杆加固法　　钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力　　该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构2.2.2、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载载效应，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；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。

2.2.3、其它加固法　　辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分或全部分担被加固梁的荷载　　在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高2.3、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有：2.3.1、托换技术　　系托梁（或桁架）拆柱（或墙）、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称；属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成；适用于已有建筑物的加固改造；与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全2.3.2、植筋技术　　系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术；可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋；已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等2.3.3、裂缝修补技术　　根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施。

内部修补法　　内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补2.3.4、碳化混凝土修复技术　　系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术2.3.5、混凝土表面处理技术　　系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术2.3.6、混凝土表层密封技术　　系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术2.3.7、其它技术如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等2.4、钢结构加固方法：　　钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法2.4.1、改变结构计算图形　　改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；　　改变结构计算图形的一般加固方法：2.4.1.1、对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；B、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

2.4.1.2、对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：A、改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；D、调整连续结构的支座位置；E、将结构变为撑杆式结构；F、施加预应力2.4.1.3、 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构；B、加设预应力拉杆2.4.2、加大构件截面的加固　　采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况2.4.3、连接的加固与加固件的连接　　钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状。