混凝土在工程补强加固中的技术

　　本文以某建筑物结合工程加固为例，介绍了混凝土在工程中的优缺点及其补强加固施工分析，阐述了化学植筋加层，碳纤维布加固梁柱的设计施工方法，提高上部结构整体刚度和承载力的加固补强措施,使加固后的房屋满足设计承载力及可靠性要求。

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　　由钢筋混凝土材料建造的建筑物、构筑物、桥梁、隧道等结构在使用一段时间后，由于老化、地震、战争或设计施工质量不满足要求，或使用不合理缺少维护保养，以及改变用途等原因，其安全性、适用性和耐久性都有一定程度的降低，这就需要采取适当的技术措施，进行补强与加固处理。目前，工程上常用的钢筋混凝土结构的补强和加固方法有：①加大截面加固法。通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸，来达到提高承载力的目的。其优点是可以同时增大构件的刚度承载力和变形能力，部分情况下也可加强连接的可靠性。②外包钢加固法。用乳胶水泥、环氧树脂化学灌浆或焊接等方法对梁柱外包型钢进行加固。该方法主要是通过约束原构件来提高其承载力和变形能力。③体外预应力加固。通过预应力钢筋对构件施加体外预应力，以承担梁屋架和柱所承受的部分荷载，从而提高构件的承载力。④粘钢加固。在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶黏贴钢板，是提高结构承载能力和变形能力的一种加固方法。其优点是简单、快速，施工时对生产活动和居民生活影响较小。缺点是会增加构件自重、节点不易处理、施工难度大等。⑤喷射混凝土技术。借助喷射机械，利用压缩空气或其它动力，将一定比例配合的拌合料通过管道输送并以高速喷射到受喷面上，凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土具有较高的力学性能和良好的耐久性，特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的黏结强度，可在结合面上传递拉应力和剪应力。⑥纤维复合材料加固。近年来，随着纤维类材料研究的日益广泛，应用于混凝土结构加固的高科技纤维材料(简称ERP)也日益增多,ERP材料具有极好的比强度、比刚度，几乎无腐蚀性和磁性较好的耐热性，并可以与其它结构加固的方法同时使用。结构加固工程中常用的纤维品种有：玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)及芳纶纤维(AFRP)其中碳纤维材料是迄今为止，应用于工程最早、技术最成熟、用量也最大的一种高科技材料。由于碳纤维具有优异的物理力学性能，良好的黏合性、耐热性及抗腐蚀性等特点，并且不会增加构件的自重及体积，因而广泛的适用于各种结构类型、结构形状和结构中的各种部位，且不会改变结构形状及不影响结构外观，同时施工方便，工效很高。

　　1加固工程实例

　　1.1工程背景

　　某学校原有三层框架结构教学楼，总建筑面积约3100m2，各层混凝土强度等级分别为：梁柱均采用C30，板采用C25;基础采用柱下独立基础，基础埋深2.2m，该教学楼于2002年建成后投入使用，现在由于使用功能的需要，拟对原结构增加一层，作为学生及教师的阅览室。

　　1.2加层改建可行性

　　论证对既有建筑物加层主要应满足以下几方面的要求：一是必须满足地基基础强度及变形的要求;其次是上部结构构件必须满足承载能力及正常使用极限状态的要求;其三，必须处理好新旧结合面的连接问题，使新旧结构之间能够协同工作。这几方面的要求应分别通过结构计算分析、结构检测以及使用新型建筑材料、施工工艺的方法来综合解决。使用结构计算软件PKPM进行计算，并在计算过程中做了以下假设：①不考虑楼梯间对结构整体刚度的贡献;②新旧结构构件按整体现浇考虑计算结果表明，加层后大部分结构构件承载力满足要求，仅底层转角位置柱(Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6，如图1所示)的承载能力不能满足要求;③同时，由于新增层的使用功能要求(阅览室)，部分楼面的荷载较大，原三层肋梁楼板中部分梁的承载力也不能满足要求，故在加层的同时必须对上述构件进行加固处理，通过对原结构基础及主体结构进行检测观察，检测结果表明：

　　原结构混凝土强度均达到C25～C30的设计强度;梁、柱、板等构件的配筋数量及截面尺寸等均符合设计要求;且混凝土构件外观完好，地基无不均匀沉降问题，结合结构计算分析，确定基础可继续直接使用，不需加固。

　　1.3加层加固方案

　　鉴于目前常用的加层改造和结构加固方法，对原结构采取了下述加层加固方案：新加层的柱钢筋采用钻孔植筋技术，直接将钢筋从原柱的节点位置引出;对底层柱采用截面增大的方法，即通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸，来达到提高承载力的目的;对原结构的三层梁则采取黏贴碳纤维布加固的方法处理。

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