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[摘要]结合钢筋混凝土结构工程加固案例，介绍了钢筋混凝土结构加固技术，通过加固案例的分析，探讨了加固技术在钢筋混凝土结构工程中的应用。
[关键词]钢筋混凝土结构 加固技术 应用
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720071－01
钢筋混凝土结构是目前建筑中使用最广泛的一种结构，由于施工质量、设计、功能等多种原因，需要进行加固来保证结构安全性和可靠性。钢筋混凝土的加固问题一直是国内外致力研究的一个课题，即使是在科技高度發达的今天，其研究仍处于探索和发展阶段。加固技术的应用涉及的问题很多，不仅要遵循现行的规范、标准，还牵涉到过去的工程做法、标准的材料。因此，合理、有效的开展钢筋混凝土加固技术的工程应用研究，具有重要的经济和社会意义。
一、工程概况
某医院急救中心及中心医院门诊综合楼为地下一层、地上九层的现浇钢筋混凝土框架结构。该工程为改扩建工程，总建筑面积为2.1万平方米，结构总高度为33.4米。地下室为停车库，基础为泥浆护壁钻孔灌注桩。该工程设计中框架混凝土柱混凝土设计强度等级为C30，梁、板混凝土强度等级为C20，当该工程施工到四层时，在拆模过程中发现有多处柱子根部混凝土疏松、漏振、蜂窝等质量问题。检测工程依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的规定，初步发现大量框架柱混凝土强度达不到设计要求。在构件回弹法测试的对应位置每层各站取18个混凝土芯样进行抗压强度试验，综合检测结果，可看出梁、板的混凝土强度均能满足设计要求，框架柱却存在大量的混凝土强度不能满足设计要求。
二、湿式外包钢加固混凝土结构技术
（一）湿式外包钢加固法的受力机理
湿式外包钢加固法是一般以角钢和扁钢等型钢外包在构件(主要是等压构件如柱)的四角或两角，外包型钢与构件间用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结，从而使型钢骨架与原结构能共同作用整体工作，它在受力上既注重发挥新加型钢骨架的承载力，又能通过结合面与原结构共同受力协同变形受力，同时由于包外钢架形式封闭的紧箍，对原结构起到一定约束作用，从而使原结构混凝土形成三向受压应力的核心混凝土，从而大大提高原结构混凝土的拉压强度。
（二）柱的加固
1．加固思路。加固时本着经济适用原则，根据结构实际情况进行加固设计，并与原设计进行对比。加固后的结构应能满足相关设计规范要求，如柱轴压比限值等。在设计加固方案时也要考虑到施工可行性，并采用成熟、可靠且易质量检测的加固方案。加固过程中尽量减少对上部结构施工的影响。
由于本工程主要是框架柱的轴压比不满足要求，柱的截面形式分为矩形和圆形两种，如采用碳纤维缠绕的加固方法，施工较为简便，且不影响建筑空间。碳纤维布约束混凝土可以提高混凝土的极限压应变，因此可使轴压比限值和框架柱的延性得到提高，尤其在加固圆柱时，效果要远好于矩形柱。但在实际工程中考虑到框架柱在较高轴压比工作下，约束用的碳纤维布一直处在较高应力状态下，而碳纤维布强度在持续高应力作用下会降低。混凝土徐变等影响较大，对碳纤维布约束性能也有较大影响，另外碳纤维布约束的框架柱如破坏具有很大脆性，而且不能有效提高框架柱的抗侧刚度。如要保证加固效果，就要增加较多的碳纤维加固量，而碳纤维加固的费用却又较高，如大量用于此工程加固则又不经济。由于碳纤维加固是利用其抗拉性能，在框架节点处受力较为复杂，用碳纤维加固不能充分利用其抗拉性能。
因此，结合考虑造价、施工进度及加固质量当多项因素，研究决定：对于矩形框架柱采用湿式外包钢加固法进行加固；对于圆形框架柱采用碳纤维布缠绕粘贴法进行加固。
2．矩形框架柱湿式外包钢的加固设计。对于矩形框架柱，采用四角外包角钢，横向用钢箍进行焊接连接。角钢和钢箍规格和数量的确定根据已推定的柱混凝土强度和轴压比，按照规范中的计算公式，进行合理的分析计算，保证加固后的柱的轴压比小于规范要求的0.8。最后确定角钢为Ll00×6mm,扁钢箍为-75×6mm,间距为250mm,角钢贯穿强度不足柱子的上下楼板，在上下层的节点处进行可靠连接。为了更好地使原混凝土柱可靠的将剪力传递给外包钢，在原基础上对钢箍施加一定的预应力。要求在对钢箍施加预应力时，先将扁钢一端固定在柱角钢上，然后对扁钢用手工割枪加热，湿度应控制在扁钢颜色由黑色变为暗褐色之前(470℃以下)，将扁钢另一端立即焊在柱角钢上，这样就使钢箍冷却后就产生了一定预应力。对扁钢的加热、施焊同一圈上应对称进行。框架节点是柱加固的关键部位，对该工程的节点上下我们采用了L100×6mm角钢钢箍和-150×6mm扁钢箍进行了加强，同时减少节点处的钢箍间距。针对角柱、边柱、中柱节点的不同情况，采用了不同的处理方式，梁柱交接处由于角钢不能整体穿过，需要剧掉部分角钢翼缘，通过焊扁钢于角钢另一翼缘作为保证受力截面面积不减少。具体的矩形中柱加固图加固做法见下图2－1所示。
由于加固施工属特种施工，对于该工程的施工要求如下：
（1）加固施工应由具有加固施工资质的单位来进行施工，并且加固施工单位应具备完备的质量保证体系。加固施工单位在施工前应进行详细的施工组织设计。
（2）框架柱加固时先将柱结合面打磨平整，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，用水冲洗干净。角钢及箍板结合面应除锈，并打磨出金属光泽，然后用洗涤剂擦净。
（3）角钢应调直，并在内侧刮抹5毫米的乳胶水泥（乳胶水泥采用425号以上水泥，乳胶含量6%），用卡具从两个方面将角钢卡贴于构件预定部位，并校准。
（4）将钢箍与角钢固定，让钢箍进行预加热，分段施焊，焊接工作在胶浆初凝前完成。
（5）型钢就位后，在框架结点处，凿穿的现浇楼板洞用C25的细石混凝土掺微膨胀剂填实。
三、结语
随着国民经济的不断发展，基本建设规模的不断扩大和现有建筑的改建使用，混凝土加固技术仍将是我们今后要面对的一个十分严峻的课题。为此我们要不断地在理论研究和实践中探索出一套成熟的经验和方法，这对国民经济的发展具有极大的经济和现实意义。
参考文献：
[1]李惠强著.建筑结构诊断鉴定与加固修复.武汉:华中科技大学出版社，2002.
[2]李视令，梁发云.钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固.建筑技术，2000,32(6).
[3]江见鲸.建筑工程事故分析与处理.北京:中国建筑工业出版社，1998.
[4]刘匀，张林绪，姜维山.钢筋混凝土柱外包钢加固试验报告.西安建筑科技大学结构所，1998,1-15.
[关键词]钢筋混凝土结构 加固技术 应用
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720071－01
钢筋混凝土结构是目前建筑中使用最广泛的一种结构，由于施工质量、设计、功能等多种原因，需要进行加固来保证结构安全性和可靠性。钢筋混凝土的加固问题一直是国内外致力研究的一个课题，即使是在科技高度發达的今天，其研究仍处于探索和发展阶段。加固技术的应用涉及的问题很多，不仅要遵循现行的规范、标准，还牵涉到过去的工程做法、标准的材料。因此，合理、有效的开展钢筋混凝土加固技术的工程应用研究，具有重要的经济和社会意义。
一、工程概况
某医院急救中心及中心医院门诊综合楼为地下一层、地上九层的现浇钢筋混凝土框架结构。该工程为改扩建工程，总建筑面积为2.1万平方米，结构总高度为33.4米。地下室为停车库，基础为泥浆护壁钻孔灌注桩。该工程设计中框架混凝土柱混凝土设计强度等级为C30，梁、板混凝土强度等级为C20，当该工程施工到四层时，在拆模过程中发现有多处柱子根部混凝土疏松、漏振、蜂窝等质量问题。检测工程依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的规定，初步发现大量框架柱混凝土强度达不到设计要求。在构件回弹法测试的对应位置每层各站取18个混凝土芯样进行抗压强度试验，综合检测结果，可看出梁、板的混凝土强度均能满足设计要求，框架柱却存在大量的混凝土强度不能满足设计要求。
二、湿式外包钢加固混凝土结构技术
（一）湿式外包钢加固法的受力机理
湿式外包钢加固法是一般以角钢和扁钢等型钢外包在构件(主要是等压构件如柱)的四角或两角，外包型钢与构件间用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结，从而使型钢骨架与原结构能共同作用整体工作，它在受力上既注重发挥新加型钢骨架的承载力，又能通过结合面与原结构共同受力协同变形受力，同时由于包外钢架形式封闭的紧箍，对原结构起到一定约束作用，从而使原结构混凝土形成三向受压应力的核心混凝土，从而大大提高原结构混凝土的拉压强度。
（二）柱的加固
1．加固思路。加固时本着经济适用原则，根据结构实际情况进行加固设计，并与原设计进行对比。加固后的结构应能满足相关设计规范要求，如柱轴压比限值等。在设计加固方案时也要考虑到施工可行性，并采用成熟、可靠且易质量检测的加固方案。加固过程中尽量减少对上部结构施工的影响。
由于本工程主要是框架柱的轴压比不满足要求，柱的截面形式分为矩形和圆形两种，如采用碳纤维缠绕的加固方法，施工较为简便，且不影响建筑空间。碳纤维布约束混凝土可以提高混凝土的极限压应变，因此可使轴压比限值和框架柱的延性得到提高，尤其在加固圆柱时，效果要远好于矩形柱。但在实际工程中考虑到框架柱在较高轴压比工作下，约束用的碳纤维布一直处在较高应力状态下，而碳纤维布强度在持续高应力作用下会降低。混凝土徐变等影响较大，对碳纤维布约束性能也有较大影响，另外碳纤维布约束的框架柱如破坏具有很大脆性，而且不能有效提高框架柱的抗侧刚度。如要保证加固效果，就要增加较多的碳纤维加固量，而碳纤维加固的费用却又较高，如大量用于此工程加固则又不经济。由于碳纤维加固是利用其抗拉性能，在框架节点处受力较为复杂，用碳纤维加固不能充分利用其抗拉性能。
因此，结合考虑造价、施工进度及加固质量当多项因素，研究决定：对于矩形框架柱采用湿式外包钢加固法进行加固；对于圆形框架柱采用碳纤维布缠绕粘贴法进行加固。
2．矩形框架柱湿式外包钢的加固设计。对于矩形框架柱，采用四角外包角钢，横向用钢箍进行焊接连接。角钢和钢箍规格和数量的确定根据已推定的柱混凝土强度和轴压比，按照规范中的计算公式，进行合理的分析计算，保证加固后的柱的轴压比小于规范要求的0.8。最后确定角钢为Ll00×6mm,扁钢箍为-75×6mm,间距为250mm,角钢贯穿强度不足柱子的上下楼板，在上下层的节点处进行可靠连接。为了更好地使原混凝土柱可靠的将剪力传递给外包钢，在原基础上对钢箍施加一定的预应力。要求在对钢箍施加预应力时，先将扁钢一端固定在柱角钢上，然后对扁钢用手工割枪加热，湿度应控制在扁钢颜色由黑色变为暗褐色之前(470℃以下)，将扁钢另一端立即焊在柱角钢上，这样就使钢箍冷却后就产生了一定预应力。对扁钢的加热、施焊同一圈上应对称进行。框架节点是柱加固的关键部位，对该工程的节点上下我们采用了L100×6mm角钢钢箍和-150×6mm扁钢箍进行了加强，同时减少节点处的钢箍间距。针对角柱、边柱、中柱节点的不同情况，采用了不同的处理方式，梁柱交接处由于角钢不能整体穿过，需要剧掉部分角钢翼缘，通过焊扁钢于角钢另一翼缘作为保证受力截面面积不减少。具体的矩形中柱加固图加固做法见下图2－1所示。
由于加固施工属特种施工，对于该工程的施工要求如下：
（1）加固施工应由具有加固施工资质的单位来进行施工，并且加固施工单位应具备完备的质量保证体系。加固施工单位在施工前应进行详细的施工组织设计。
（2）框架柱加固时先将柱结合面打磨平整，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，用水冲洗干净。角钢及箍板结合面应除锈，并打磨出金属光泽，然后用洗涤剂擦净。
（3）角钢应调直，并在内侧刮抹5毫米的乳胶水泥（乳胶水泥采用425号以上水泥，乳胶含量6%），用卡具从两个方面将角钢卡贴于构件预定部位，并校准。
（4）将钢箍与角钢固定，让钢箍进行预加热，分段施焊，焊接工作在胶浆初凝前完成。
（5）型钢就位后，在框架结点处，凿穿的现浇楼板洞用C25的细石混凝土掺微膨胀剂填实。
三、结语
随着国民经济的不断发展，基本建设规模的不断扩大和现有建筑的改建使用，混凝土加固技术仍将是我们今后要面对的一个十分严峻的课题。为此我们要不断地在理论研究和实践中探索出一套成熟的经验和方法，这对国民经济的发展具有极大的经济和现实意义。
参考文献：
[1]李惠强著.建筑结构诊断鉴定与加固修复.武汉:华中科技大学出版社，2002.
[2]李视令，梁发云.钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固.建筑技术，2000,32(6).
[3]江见鲸.建筑工程事故分析与处理.北京:中国建筑工业出版社，1998.
[4]刘匀，张林绪，姜维山.钢筋混凝土柱外包钢加固试验报告.西安建筑科技大学结构所，1998,1-15.