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浅谈混凝土结构加固设计方法

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专 科 生 毕 业 大 作 业

题 目： 浅谈混凝土结构加固设计方法

学习中心： 江苏泰州泰兴奥鹏学习中心
层 次： 高中起点专科
专 业： 土木工程
年 级： 0 8 年秋季
学 号： 081274200031
学 生： 王 涛
指导教师： 张 园 园
完成日期： 2010年 12月13日

内容摘要

50年，我国的建筑结构加固技术经历了从无到有、从单项到全面、从局部构件到整体结构的发展过程。特别是最近20多年，加固技术得到了快速的发展，其应用对象已从开始阶段的单层的破旧民居扩展到建设工程中的各类结构。

关键词：加大截面加固法；外包钢加固；置换混凝土加固法。

目 录

内容摘要 I
引 言 1
1.1 概论 2
1.2 混凝土结构加固设计方法 2
1.2.1 加大截面加固法 2
1.2.2 有粘结外包型钢加固法 3
1.2.3 置换混凝土加固法 3
1.2.4 粘钢加固法 3
1.2.5 绕丝加固法 3
1.2.6 锚栓锚固法 4
1.3 间接加固的一般方法有： 4
1.3.1 预应力加固法 4
1.3.2 增加支承加固法 4
1.4 与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有： 4
1.4.1 托换技术 4
1.4.2 托换技术 5
1.4.3 裂缝修补技术 5
1.4.4 碳化混凝土修复技术（还不成熟） 5
1.4.5 混凝土表面处理技术 5
1.4.6 混凝土表层密封技术 5
1.4.7 其它技术 5
1.5 适用于砌体结构的直接加固方法一般为： 5
1.5.1 钢筋混凝土外加层加固法 5
1.5.2 钢筋水泥砂浆外加层加固法 5
1.5.3 增设扶壁柱加固法 6
1.6 适用于砌体结构的间接加固方法一般为： 6
1.6.1 无粘结外包型钢加固法 6
1.6.2 预应力撑杆加固法 6
结束语: 6
参考文献 7

6
引 言

在当前,各种类型的钢筋混凝土结构,其构造是复杂多样的,在建筑工程中,钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题,通过工程实践及设计经验,本文将一些加固方法进行总结比较。

1.1 概论
在过去的50多年间,我国的土木工程建设一直没有停过,并且发展很快,尤其是近几年,发展极为迅猛,整个中国几乎成了一个大的建设工地,新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路及桥梁、港口、航道及大型水利工程。
可是,在我们大搞土木基础建设的同时也应该关心已有建筑的维护问题,己有建筑物及构筑物常常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏,甚至自然灾害,造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等,影响建筑物及构筑物的安全和使用功能,从而不得不考虑结构的修复加固问题。
当今社会在基础设施的管理和新建等各个方面都存在着一个可持续发展的问题。随着基础建设的不断发展,愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段,修复加固在建筑业中的比重逐年增加,人们预测,如果没有根本性的技术革新,不能充分重视这些问题,几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。据权威机构调查,预计在今后的十年中我国的建筑业重点将逐步转向已有建筑的修复加固。
1.2 混凝土结构加固设计方法
1.2.1 加大截面加固法
增大截面加固，也称为外包混凝土加固，是通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧新浇筑混凝土以增大构件，来提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性，部分情况也可以用来修补裂缝。这种加固法适用范围较广，可用于加固混凝土受弯和受压构件，如板、梁、柱、基础、屋架等。
根据构件受力特点和加固目的、构件几何尺寸等因素，可设计为单侧、双侧或四面包套的加固。例如梁常用上、下侧加厚层加固，中心受压柱常用四面外包套加固，偏心受压柱常用单侧或双侧加层加固。根据不同的加固目的和要求，此法又可分为加大截面为主的加固和以加配钢筋为主的加固，或者两者兼备的加固。为了保证后加混凝土正常工作，以加大截面为主的加固亦需适当配置构造钢筋，对于以加配钢筋为主的加固，为了保证配筋的正常工作，需按钢筋的间距和保护层等构造要求适当增大截面尺寸。加固中应将新、旧钢筋加以焊接，增强新、旧混凝土结合能力。
增大截面加固技术关键在于新、旧材料能否共同工作，核心是结合面剪力能否有效地传递。新、旧混凝土结合面往往是一个薄弱环节，其抗剪强度远远低于整浇混凝土的抗剪强度，新混凝土的收缩、弹性变形、塑性变形等与旧混凝土存在差异，甚至出现裂缝，结合面上抗渗、抗冻性能均会降低。因此结合面混凝土所具有的粘结抗剪力，有时远低于受剪承载力要求，需配置一定数量的贯通结合面的剪切—摩擦筋，来抵抗结合面所出现的剪力。为了确保新、旧混凝土共同工作的可靠性、耐久性，设计时需对加固结构的结合面进行抗剪验算，同时在施工工艺上采取适当的措施。
1.2.2 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，既采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体，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。
外包角钢结构兼有钢结构和钢筋混凝土的优点：既能增大结构承载力但不会引起刚度较多增加而导致地震作用的增大，同时又能利用型钢套箍和缀板对混凝土进行有效约束提高混凝土的极限应变和抗剪能力，使结构的变形能力大大提高；如果在框架柱上外包钢，可以转变弱柱为强柱，易实现“强柱弱梁”，亦可部分降低核心柱混凝土的轴压比。此外，外粘型钢还能与节点一起进行加固，有利于实现“强节点弱构件”的设计原则，因此具有广阔的使用前景。
1.2.3 置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相比，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。
1.2.4 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）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；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。
1.2.5 绕丝加固法
绕丝加固法是在被加固构件表面缠绕退火钢丝，使构件受到约束作用从而提高其承载能力和延性的一种加固方法。
绕丝加固法适用于提高钢筋混凝土柱的位移延性的加固。采用绕丝法时，原构件按现场检测结果推定的混凝土强度等级不应低于C10级，但也不得高于C50级。采用绕丝法时，若柱的截面为方形，其长边尺寸与短边尺寸之比，应不大于1.5。
1.2.6 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。
胶粘剂插入直径与新增纵筋相同的短钢筋。锚入基础的深度一般不小于15倍钢筋直径，伸出基础的长度根据与新增纵筋的连接形式而定，可以采用焊接、机械连接或绑扎连接。
新增纵筋穿过楼层时，其中间的钢筋容易与楼层梁相碰，一般四面或三面加围套就可以绕梁而过。单侧或双侧加固就较为困难，当楼层梁宽度较大时更难以穿过，可在梁端做钢套，难以穿过的新加纵向受力钢筋可与钢套的角钢焊接，钢套侧面钢板截面强度应不小于未穿过的钢筋强度。
1.3 间接加固的一般方法有：
1.3.1 预应力加固法
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。
1.3.2 增加支承加固法
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。
1.4 与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有：
1.4.1 托换技术
系托梁（或桁架，以下同）拆柱（或墙，以下同）、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。
1.4.2 托换技术
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。
1.4.3 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。
1.4.4 碳化混凝土修复技术（还不成熟）
是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。
1.4.5 混凝土表面处理技术
是指采用化学方法、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。
1.4.6 混凝土表层密封技术
是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。
1.4.7 其它技术
如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。砌体结构加固方法：
砌体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。
1.5 适用于砌体结构的直接加固方法一般为：
1.5.1 钢筋混凝土外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强，砌体加固后承载力有较大提高，并具有成熟的设计和施工经验；适用于柱、带壁墙的加固；其缺点是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。
1.5.2 钢筋水泥砂浆外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但提高承载力不如前者；适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
1.5.3 增设扶壁柱加固法
该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近，但承载力提高有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非地震区应用。
1.6 适用于砌体结构的间接加固方法一般为：
1.6.1 无粘结外包型钢加固法
该法属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠；适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
1.6.2 预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠；适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固；其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。砌体结构构造性加固与修补：
1、增设圈梁加固
当圈梁设置不符合现行设计规范要求，或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷，或房屋的整体性较差时，应增设圈梁进行加固。
2、增设梁垫加固
当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时，应增设梁垫进行加固。
3、砌体局部拆砌
当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时，可将破裂墙体局部拆除，并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。
4、砌体裂缝修补
在进行裂缝修补前，应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素，确定造成砌体裂缝的原因，以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
结束语:
　 在建设中,我们应该选择合适的加固方法,同时还应考虑其是否具有良好的施工性、是否经济等方面。随着现代建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,混凝土结构加固技术会有更大发展,加固方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
参考文献
[1] 崔京浩主编.建筑工程事故分析与处理［M］.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2] 中华人民共和国国家标准.建筑工程施工量验收统一标准(GB50210-2001)［S］.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 王赫.建筑工程事故分析手册［M］.北京:中国建筑工业出版社,第2版.1998.
[4] 王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003
[5] 崔京浩.建筑工程事故分析与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.