论文部分内容阅读
摘要：本文通过分析建筑结构加固方法，讨论各加固方法的特点，并以工程实例提出在加固处理中应该注意的问题，供设计研究者参考运用。
关键词：加固、建筑结构、混凝土、配筋、预应力
1 前 言
随着建筑结构寿命增加，混凝土构筑物因出现功能性改变，或出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等，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。
2加固方法
混凝土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。其中，直接加固的一般方法有：加大截面加固法，即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。此外还有置换砼加固法，外粘型钢加固法，粘钢加固法，本方法不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家《混凝土结构设计规范》规定的最小配筋率的构件加固。间接加固的一般方法有预应力加固法，预应力水平拉杆固法，预应力下撑拉杆加固法，增加支承加固法。以框架结构为例，梁较为合理、经济的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法，柱子则常采用外包钢加固法，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求较大提高其承载能力的混凝土结构加固。
混凝土结构的加固中必然需要使用到与混凝土结构加固改造配套技术，一般有托换技术，植筋技术，裂缝修补技术，混凝土表层密封技术等等。其中就植筋技术而言，规范规定单根植筋锚固的Ld ≥ ψN*ψae*Ls。
式中，Ld为植筋锚固深度设计值；Ls为植筋基本锚固深度；ψae为考虑植筋位移延性要求的修正系数；Ls = 0.2*aspt*d*fy/fbd。
综上所述，Ld主要跟构件的钢筋强度、混凝土等级，胶粘剂等级以及结构受力状态等等因素有关。经计算如果钢筋为HRB335(ψ),则非悬臂的重要构件的植筋锚固深度设计值见下表。
3 工程实例
3.1工程概述
广州市白云区一中学教学楼，四层框架结构，该工程建于九十年代，原来为单跨结构，采用天然基础。建筑面筋为1060平方米，根据国务院办公厅《关于印发（全国中小学校舍安全工程实施方案）的通知》，对房屋进行鉴定，鉴定报告显示，未发现房屋有因地基基础不均匀沉降引起上部结构构件损坏的现象，局部楼板面有裂縫，多处山墙和女儿墙有开裂现象。根据《建筑工程抗震设防类别分类标准》GB 50223-2008,该建筑为重点设防类(乙类),应按高于设防烈度一度要求加强抗震措施，且不应采用单跨结构，既原来的结构不能满足新的抗震设计规范要求，需进行加固。
3.2加固方案
在教室走廊外新加结构柱，将原来的单跨结构改成双跨结构，结构平面布置见图1，根据工程鉴定报告提供的原结构的实测数据，采用PKPM计算软件进行计算分析，计算结果表明部分梁柱承载力不满足要求。
图1结构平面布置图
梁柱加固：考虑到梁柱实际配筋与计算配筋相差不是很大，柱的加固采用外粘型钢加固法，梁采用粘贴钢板加固法，新加梁与原结构柱之间的钢筋连接采用植筋。
图2 柱加固截面示意图图3 梁加固截面示意图
此法施工较为简单，施工时首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理，对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2～3㎜厚表层，露出新面和平整，将粉尘清除干净；对于混凝土表面较好的，则可直接对粘合面进行打磨，去掉1～2㎜厚表层，使之平整，清去粉尘，再用丙酮擦试表面即可；钢板表面处理应根据其绣蚀情况，可用喷砂、砂布、砂轮机打磨，使钢板出现金属光泽，打磨纹路尽量与受力方向垂直，然后用丙酮擦试干净。
楼板的加固：在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm，灌浆前应对裂缝表面进行处理，用钢丝刷等工具清除表面污物，保持干燥，填充完成后应检查是否密实，待以上完成后，对楼板底、板面贴碳纤维加固。
4 结 语
加固设计不能仅仅考虑提高局部承载力，还要考虑结构的整体性能。比如：框架结构加固时，同样存在节点处内力重分配问题，（如弯矩分配系数，传递系数均发生改变，一根梁的加固使相关的梁柱内力均发生改变）使用钢板及碳纤维进行受弯构件加固时，不能只考虑承载力的理论提高值，还必须考虑构件的实际应变状况，总之，加固设计必须充分考虑结构的实际工作状况，实际荷载情况，加固后结构各方面的改变及整体工作性能。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准. 混凝土结构加固设计规范 ( GB50367-2006).北京：中国建筑工业出版社 , 2006[2] 曹双寅,邱洪兴,王恒华.结构可靠性鉴定与加固技术.北京： 中国水力水电出版社 ，2002
[3] （日）日本土木学会，向上译， 混凝土结构耐久性设计指南及算例 北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] 过镇海， 时旭东.钢筋混凝土原理和分析.北京： 清华大学出版社，2006
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
关键词：加固、建筑结构、混凝土、配筋、预应力
1 前 言
随着建筑结构寿命增加，混凝土构筑物因出现功能性改变，或出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等，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。
2加固方法
混凝土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。其中，直接加固的一般方法有：加大截面加固法，即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。此外还有置换砼加固法，外粘型钢加固法，粘钢加固法，本方法不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家《混凝土结构设计规范》规定的最小配筋率的构件加固。间接加固的一般方法有预应力加固法，预应力水平拉杆固法，预应力下撑拉杆加固法，增加支承加固法。以框架结构为例，梁较为合理、经济的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法，柱子则常采用外包钢加固法，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求较大提高其承载能力的混凝土结构加固。
混凝土结构的加固中必然需要使用到与混凝土结构加固改造配套技术，一般有托换技术，植筋技术，裂缝修补技术，混凝土表层密封技术等等。其中就植筋技术而言，规范规定单根植筋锚固的Ld ≥ ψN*ψae*Ls。
式中，Ld为植筋锚固深度设计值；Ls为植筋基本锚固深度；ψae为考虑植筋位移延性要求的修正系数；Ls = 0.2*aspt*d*fy/fbd。
综上所述，Ld主要跟构件的钢筋强度、混凝土等级，胶粘剂等级以及结构受力状态等等因素有关。经计算如果钢筋为HRB335(ψ),则非悬臂的重要构件的植筋锚固深度设计值见下表。
3 工程实例
3.1工程概述
广州市白云区一中学教学楼，四层框架结构，该工程建于九十年代，原来为单跨结构，采用天然基础。建筑面筋为1060平方米，根据国务院办公厅《关于印发（全国中小学校舍安全工程实施方案）的通知》，对房屋进行鉴定，鉴定报告显示，未发现房屋有因地基基础不均匀沉降引起上部结构构件损坏的现象，局部楼板面有裂縫，多处山墙和女儿墙有开裂现象。根据《建筑工程抗震设防类别分类标准》GB 50223-2008,该建筑为重点设防类(乙类),应按高于设防烈度一度要求加强抗震措施，且不应采用单跨结构，既原来的结构不能满足新的抗震设计规范要求，需进行加固。
3.2加固方案
在教室走廊外新加结构柱，将原来的单跨结构改成双跨结构，结构平面布置见图1，根据工程鉴定报告提供的原结构的实测数据，采用PKPM计算软件进行计算分析，计算结果表明部分梁柱承载力不满足要求。
图1结构平面布置图
梁柱加固：考虑到梁柱实际配筋与计算配筋相差不是很大，柱的加固采用外粘型钢加固法，梁采用粘贴钢板加固法，新加梁与原结构柱之间的钢筋连接采用植筋。
图2 柱加固截面示意图图3 梁加固截面示意图
此法施工较为简单，施工时首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理，对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2～3㎜厚表层，露出新面和平整，将粉尘清除干净；对于混凝土表面较好的，则可直接对粘合面进行打磨，去掉1～2㎜厚表层，使之平整，清去粉尘，再用丙酮擦试表面即可；钢板表面处理应根据其绣蚀情况，可用喷砂、砂布、砂轮机打磨，使钢板出现金属光泽，打磨纹路尽量与受力方向垂直，然后用丙酮擦试干净。
楼板的加固：在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm，灌浆前应对裂缝表面进行处理，用钢丝刷等工具清除表面污物，保持干燥，填充完成后应检查是否密实，待以上完成后，对楼板底、板面贴碳纤维加固。
4 结 语
加固设计不能仅仅考虑提高局部承载力，还要考虑结构的整体性能。比如：框架结构加固时，同样存在节点处内力重分配问题，（如弯矩分配系数，传递系数均发生改变，一根梁的加固使相关的梁柱内力均发生改变）使用钢板及碳纤维进行受弯构件加固时，不能只考虑承载力的理论提高值，还必须考虑构件的实际应变状况，总之，加固设计必须充分考虑结构的实际工作状况，实际荷载情况，加固后结构各方面的改变及整体工作性能。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准. 混凝土结构加固设计规范 ( GB50367-2006).北京：中国建筑工业出版社 , 2006[2] 曹双寅,邱洪兴,王恒华.结构可靠性鉴定与加固技术.北京： 中国水力水电出版社 ，2002
[3] （日）日本土木学会，向上译， 混凝土结构耐久性设计指南及算例 北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] 过镇海， 时旭东.钢筋混凝土原理和分析.北京： 清华大学出版社，2006
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看