加固技术在钢筋混凝土框架结构设计中的应用.pdf

56STONE2023No.11STONE建筑设计石材加固技术在钢筋混凝土框架结构设计中的应用王干（河北拓朴建筑设计有限公司山西分公司，山西太原030000）摘要：本文以钢筋混凝土框架结构设计为例，对加固技术进行研究，分析提升工程项目使用安全性与耐久性的方法，以期为工程项目施工建设活动的顺利推进提供参考。关键词：加固技术；钢筋混凝土；框架结构设计；截面加固法常用的加固技术方法（一）外加型钢加固法外加型钢加固法是一种在原有钢筋混凝土框架结构外侧包裹型钢，达到原有框架结构与后外包型钢共同受力，对原有框架结构受力情况进行约束的一种加固方法。现阶段为了保证外包型钢加固法能够取得良好的使用效果，在设计时需要以设计规范为基础综合考虑原有框架结构与外加型钢结构的承载力。施工过程中，外加型钢加固法并不需要开展大量的作业。因此，相对来说，这一技术方法的施工方法较为简便，工期较短，适用于需要快速加固的钢筋混凝土框架结构加固施工当中，并且这一加固技术在应用过程中对建筑使用面积的影响较小。但是受这一施工技术在应用过程中需要使用大量钢材的影响，加固施工成本较高，同时由于钢结构的耐火性较差，经过外加型钢加固后的钢筋混凝土框架结构在高温下的承载力将会大幅度下降。见图1。图1外加型钢加固技术（二）置换混凝土加固法置换混凝土加固法是一种利用人工或机械方法，去除钢筋混凝土框架结构中受损或质量较差的混凝土，然后重新支模浇筑达标混凝土的加固方法，在设计过程中，为了保证加固工作能够取得预期的效果，应确定需要进行加固处理的混凝土截面面积。在实际施工过程中，置换混凝土加固法在使用过程中并不会占用过多的建筑使用面积。受这一加固技术需要开展混凝土浇筑施工的影响，施工耗时较长，并且施工过程中需要开展剔凿作业，工程施工便利性较差。（三）外加预应力加固法外加预应力加固法是一种通过在构件外部增设预应力钢材，由钢材抵消部分或全部外部荷载，减少构件内部预应力，提升构件承载力的技术方法。在将其应用于钢筋混凝土结构加固设计时，需要选择合适的预应力加固方案，明确预应力杆的截面积，以便提升加固施工的可靠性。在实际施工过程中，外加预应力加固法有着湿作业少，施工较为便利，对建筑使用面积影响不大等优点，但同时这一技术有着施工工艺较为复杂，对施工设备要求较高等缺点 2（四）增设支撑加固法增加支撑加固法是一种在钢筋混凝土框架结构中增设支点或托梁，减少结构跨度，提升框架结构整体承载力的技术方法。在设计过程中需要通过计算的方式确定支撑和结构的具体横截面积，完成支撑结构及其基础的设计工作，在实际应用过程中，增设支撑加固技术有着设计施工操作较为简便、施工效率较高等优点。（五）增大截面加固法增大截面加固法是一种在原有钢筋混凝土构件外部增设混凝土现浇层与钢筋层的加固技术，在当前的建筑工程钢筋混凝土框架结构加固工作中，这一技术方法的应用概率相对较高。现阶段，为了保证增大截作者简介：王干（19 8 6 一）男，汉族，山西省太原市人，工程师。主要从事结构设计方面的工作石材2023年11期57SHICAI建筑设计面积加固法能够取得预期的效果，在开展设计工作时需要以混凝土结构加固设计规范（GB50367-2013）为基础，计算受弯构件的正截面和斜截面、受压构件的正截面。对增大截面加固法进行分析后可以发现，这技术方法在应用过程中有着加固原理较为简单的优点，可以被广泛应用于各类型的加固施工中，但是需要注意的是，这一技术的应用涉及了湿作业，施工周期较长，且会导致建筑的使用面积有所减少。（六）碳纤维复合材料加固法如图2 所示，碳纤维复合材料加固技术是一种将碳纤维聚合物应用于钢筋混凝土框架结构加固当中的技术方法。在设计过程中，需要以碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程（CECS146:2003）为基础，应用概率理论开展极限设计计算工作，然后以计算结果为基础，开展碳纤维复合材料加固技术的应用方案设计，提升技术的应用可靠性。在实际加固工作中，碳纤维聚合物有着较高的强度，较强的耐腐蚀性，可以被应用于各种形状的钢筋混凝土构件中。同时，碳纤维本身质量较轻，但强度较钢板更高等优点，因此在高腐蚀、高温等恶劣环境下的钢筋混凝土框架结构加固工作中，碳纤维复合材料加固技术有着极高的应用价值 3（七）裂缝修补法裂缝是钢筋混凝土框架结构中较为常见的病害，裂缝的存在会大幅度降低框架结构的荷载能力，贯穿性的裂缝甚至会对整个建筑结构的安全造成严重的危险。现阶段，为了切实解决裂缝问题，可以将表面封闭法、压力注浆法、柔性密封法等裂缝修补技术应用到钢筋混凝土框架结构加固工作当中，达到提升钢筋混凝土框架结构使用安全性的目的。表面封闭法是利用裂缝修补胶对钢筋混凝土框架结构裂缝表面进行封闭处理，在封闭过程中需要使用黏性封闭材料，并且为了切实提升封闭施工的质量，需要对待封闭裂缝两侧原构件表面打磨质量进行检查，然后在粘贴碳纤维织物时均匀搅拌胶粘剂，并且在避免织物表面以及胶粘剂存在尘土、水分、油脂等杂质污染的情况下，将织物粘贴到裂缝表面。压力注浆法是利用自动注浆法或机控压力注浆法，将压力注射器中的灌注修复材料注人裂缝当中的技术方法。密封法是一种先在裂缝中开出U型或V型槽，然后在槽内填充柔性或弹性密封材料，并在裂缝槽口处粘贴无碱玻璃纤维织物或无纺布对裂缝进行封护处理的技术方法4。图2 碳纤维复合材料加固的屋顶二、加固技术的应用实例（一）项目概况某小区地下一层车库的结构为现浇钢筋混凝土框架结构，基础为柱下独立基础，地基为天然地基，地面施工结构如图3所示，地下车库地面最底层为钢筋混凝土防潮板，防潮板上层是厚度为6 50 mm的夯实素土，素土上层为厚度50 mm的C15素混凝土。该地下车库的框架结构顶板厚度为2 50 mm，主梁规格为450mm1000mm，框架柱规格为6 50 mm500mm。在地下室投人使用一段时间后，地下室的部分框架柱混凝土出现了老化的问题，框架结构整体的承载力受到了严重的影响。为了切实提升地下车库的整体安全性，在明确地下车库框架结构现状的基础上，将加固技术应用于老化框架柱的助力工作中，成了保证框架结构承载力切实满足地下车库后续使用要求的必然举措。50厚C15混凝土650厚素土夯实钢筋混凝土板OS98OS9osdbd00908.0S001图3地下室地面结构(二）加固技术选择本次工程项目在加固设计工作中，需要对不同的加固技术应用优缺点进行分析，以便选择最为合适的加固技术。首先，外包型钢加固法耗费的钢材偏多，成本较高。其次，换置混凝土加固法需要对地下车库进行支顶处理，而地下车库地面混凝土标号为C15，原有的承载能力较低，在施工时可能会因支架所在地58STONE2023No.11STONE建筑设计石材面承载力过大而导致车库地面损坏。再次，外加预应力加固技术对于施工技术的要求较高，施工难度较大，将其应用到地下车库加固工作中，可能会增大工程项目的施工成本增加。最后，支撑加固法的应用会改变地下车库的空间布局，进而对地下车库的后续使用造成不利影响。为了保证加固工作顺利开展的基础上，切实降低加固施工给地下车库造成的不利影响，在本次工程加固施工时选择的加固技术为，增大柱截面的方式，这一方法不仅施工难度偏低，还可以提升地下车库钢筋混凝土框架结构加固工作的可靠性 5。（三）钢筋混凝土框架柱加固设计在本次地下室工程加固工作中，为了提升增大截面加固法的应用效果，需要在开展加固设计前对于地下室框架柱进行调查，了解不同框架柱混凝土的老化状况，然后通过制定具有针对性的加固方案的方式，提升钢筋混凝土框架柱加固工作的质量。在经过实地考察后，发现原有框架柱的混凝土老化现象较为严重，部分框架柱表面的混凝土出现了脱落，框架柱的整体承载能力大幅度下降，无法切实满足地下车库的荷载要求。为了切实提升框架柱结构的承载力，在开展加固设计时，可以将原框架柱的承载力设为0，然后通过在框架柱周围新增回字形钢筋混凝土柱的方式，如图4 所示，由新增的框架柱代替原框架处承担地下车库荷载的方式，保证框架柱的整体结构承载力能够达到预期目标。5005200200原框架柱98100/2000S9新增柱截面5业2 5图4 框架柱的加固方法（四）钢筋混凝土框架柱加固施工为了保证钢筋混凝土柱在加固后的整体受力效果能够满足加固施工的需要，首先，在开展加固施工前，需要清除地下室地面的混凝土结构，去除混凝土900扩大截面后柱边线OSOT新增柱主筋位置线图5承台顶凿毛示意图下面的回填土，露出原本框架柱的下承台。其次，需要对原本的框架柱表面承台顶面以及两侧面新增框架柱接触部位进行凿毛处理，增加新增框架处与原有框架柱之间的接触面。本次施工过程中，承台顶面凿毛范围如图5所示。再次，在加固施工过程中，为了将提升新增框架柱与原有框架柱结合的紧密性，不仅需要对新增框架柱中的钢筋、柱顶与梁处植人的钢筋、梁底部与梁侧方植入的钢筋进行锚固处理，还需要对柱底部与基础承台、承台地面植人的钢筋进行锚固处理。为了保证钢筋植人一些锚固施工工作的可靠性，在施工前需要对梁承台，新增柱钢筋锚固处进行放线处理，确定钢筋的具体锚固位置。在放线施工完成后，依据放线处承台厚度选取合适的承台，顶面植筋深度，在本次加固施工过程中，承台顶面、梁底与两侧植筋深度分别为30 0 mm、37 5m与10 0 mm，并且新增框架柱在梁中设312 的箍筋。最后，为了保证混凝土浇筑施工质量符合框架柱加固施工的需要，在施工前应在模板顶部制作喇叭口形状的溜槽，为后续浇筑施工工作的开展提供便利，并且在浇筑施工完成后，需要对新浇筑的混凝土进行14 天左右的浇水湿润养护处理。在新浇筑的混凝土强度达到7 0%以上后，拆除模板，并对装饰面进行修复处理，提升钢筋混凝土框架柱的美观性。参考文献1叶必润,张倩,刘晓敏,等.基于实际工程的钢筋混凝土框架结构加固技术研究D).建筑结构,2 0 2 2,52(S2):1804-1806.2倪波涛,汪文祥,王作成.建筑钢筋混凝土框架结构抗震加固技术探析D).福建建材,2 0 2 1(0 6):7 6-7 8.3刘国杰.对钢筋混凝土框架结构加固技术的应用分析D.冶金与材料,2 0 2 2,4 2(0 3):9 3-9 5.4黄修月.钢筋混凝土框架结构设计的加固技术应用研究D.智能城市,2 0 19,5(2 3):17 1-17 2.5李锐.钢筋混凝土框架结构设计的加固技术应用研究D.四川水泥,2 0 2 0(0 4):7 6.