浅谈钢筋混凝土结构的加固补强胡润生

胡润生

肇庆市代建项目管理局526040

摘要：众所周知，钢筋混凝土结构是建筑行业中的主要结构形式。无论工业与民用建筑工程、道路桥涵、水利工程、海港码头等工程项目中，都离不开钢筋混凝土结构。经过几十年的基本建设后，我国已有钢筋混凝土结构的建筑物的维修、改造和加固成为亟须解决的问题之一。本文概述了钢筋混凝土结构加固补强的目的及特点，阐述了钢筋混凝土结构加固补强的原则；为了使加固钢筋混凝土结构中新旧材料能共同工作，施工时应采取适当措施；另外，还简单介绍了所采取的几种加固处理方法，以提高结构的承载力，满足正常的使用要求。

关键词：钢筋混凝土；加固结构；补强结构

前言：随着钢筋混凝土结构加固及补强理论研究方面的不断深入，各种新型建筑材料不断涌现，更多旧楼的改造加固利用也将进一步得到更好的提升，以满足现代使用要求。建筑物改造与病害处理应用越来越广泛，其加固施工及加固方案的制定尤为重要。

1加固补强的目的及特点

1.1加固补强的目的

部分钢筋混凝土结构由于种种原因不能满足现在安全性、适用性、耐久性的要求。我国从20世纪50年代起就开始了结构的加固处理，几十年来，在许多钢筋混凝土结构加固工程实例中，积累了丰富的实践经验。

目前已颁布的《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）总结了我国成熟的加固技术，适用于多种原因造成的结构、构件损坏的加固处理，对推动加固技术的发展起到很大作用。其目的主要是提高结构、构件的强度、稳定性、刚度及耐久性。

由于加固的要求、目的不同，结构、构件的损坏程度也不同，需针对不同情况选用不同的加固方法，采用不同的补强处理。

1.2加固补强的特点

综合近年的建筑结构加固补强的设计和施工经验，加固补强工程主要有以下特点：①加固补强工程是针对已建成的工程，受客观条件的约束，且只能针对具体存在条件进行加固补强设计与施工。②加固补强工程一般要求施工速度快，工期短。③施工现场条件受限制，不能采用大型设备进行施工。④清理、拆除工作量大，存在许多不安全因素。⑤因设计中包括原结构的验算和加固补强设计计算，故要求考虑新、旧结构强度、刚度以及新旧结构的协调工作。

2加固补强的的原则

2.1实际出发原则

对钢筋混凝土进行加固前，不仅要对钢筋混凝土本身结构的可靠性进行严格的鉴定，而且还要对钢筋混凝土本身结构的材料以及它的作用力进行实际调查研究，全方位地分析原有结构存在的缺陷以及被损害和破坏的状态。进行钢筋混凝土结构的加固设计工作时，要使材料、设备和计算简图尽可能地符合实际条件，同时，要尽可能地结合钢筋混凝土结构的加固方案。

2.2全面比较原则

确定结构的加固方案，应该对钢筋混凝土自身结构构件的破损程度、自身建筑所占用的空间、各方面的技术因素（包括功能要求、加固的技术等）和非技术因素，以及加固后的效果等各种因素进行评估，将所有方案进行比较分析，选择出最合适的方案，而不能仅根据自己的印象以及经验做出选择。

2.3协同受力原则

对结构加固方案的确定，除了要全面比较分析外，还应该保证它的协同受力情况。通常采用的方法是要尽量保证新添加的部件、构件或者截面能与原有钢筋混凝土自身结构构件没有受到破损的部位共同受力、共同工作、共同承受加固后应承受的变形和荷载。如果我们在技术上不能达到让增添部分和自身原有部分协同受力，那么也必须在连接上让加固的部分能够承受一定的变形及荷载，使被加固的部分的负荷减轻到可以被允许的程度。

2.4保留完好原则

在钢筋混凝土结构加固截面、构件或部件时，要尽可能地不损伤它的自身结构，并且能将它有利用价值的部分保留下来，应该避免不必要的拆卸、更换、凿损等。这样，一方面能节约成本，另一方面能保证结构坚固，毕竟加固所增添的构件等与它自身结构相连的部分相对薄弱。

3加固补强结构中新旧材料共同工作问题

3.1新旧材料受力分析

钢筋混凝土加固结构实属二次组合结构，受力时，尤其是当结构临近破坏时结合面会出现拉、压、弯、剪等复杂应力，特别是受弯或偏压构件，结合面的剪应力可能是相当大的，新旧材料能否共同工作，关键在于结合面的剪应力能否有效地传递。许多实验表明，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，新混凝土的凝缩、弹性变形、塑性变形、徐变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。

3.2新旧材料结合措施

施工时应采用适当措施，提高结合面粘结抗剪能力，各部位及各阶段相应施工措施如下：

（1）旧混凝土施工措施

旧混凝土表面的抹灰层应铲去，旧混凝土质量较好时，应根据对粘结强度需要将结合面凿糙处理，露出石子，或作一般刷糙处理，旧混凝土表面已软化、风化、变质、严重破坏时，应尽量清除彻底，直至坚实层。

（2）结合面上施工措施

浇混凝土前，在旧混凝土结合面上涂刷水泥净浆，涂刷掺有107胶水或铝粉（约为水泥重的0.5%～2%）的水泥净浆或抹一层高强度等级水泥砂浆，均能大大提高新旧混凝土的粘结强度，并增强结合面的抗渗能力。

（3）新混凝土施工措施

①新浇的混凝土强度愈高，混凝土的水灰比和坍落度愈小，则结合面的粘结力就愈大，因此新浇混凝土宜采用流动性低、水灰比小、强度高的混凝土。如果新浇混凝土厚度较大，可考虑在结合面附近浇一层流动性低、水灰比小、强度高的混凝土作为过渡层。

②振捣密实：由于加固层厚度都不大，钢筋布置又较密，均给振捣带来困难。尤其新混凝土在旧混凝土下部的水平方向振捣最困难，粘结效果最差，必要时配以喇叭浇捣口，使用膨胀水泥等措施，仔细振捣使之密实。

③加强养护：浇筑12h内就开始养护，养护期为14d，如果养护不及时，早期脱水，过早受振动，除降低粘结强度外，甚至还可能造成结合面开裂。

4加固补强方法

4.1加大截面法

通过增大原混凝土结构截面面积，配置受力钢筋达到提高结构承载能力的目的。优点是工艺简单，适用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土建筑结构的加固；缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有一定影响，截面增大对外观及房屋净空也有一定影响。加大截面法的加固效果与原结构在加固时的应力水平、结合面构造处理、施工工艺、材料性能，以及加固时是否卸荷等因素直接有关。当在梁板上作混凝土后浇层时，还会增加结构自重。

4.2外加预应力拉杆撑杆加固法

预应力拉杆可用来加固受弯构件，如屋面板、屋面梁、楼板、框架梁。也可用来加固受拉杆件等。

预应力拉杆一般采用水平拉杆和下撑式拉杆两种形式。必要时也可采用水平拉杆和下撑式拉杆相结合的组合式拉杆。在构件受拉边安装水平拉杆，并施加预应力后，构件受拉区受到压力作用，该压力产生的偏心力矩与荷载产生的弯矩反向，抵消了一部分荷载弯矩。因此，可提高构件的正截面抗弯强度，同时，可减小梁的挠度、缩小原梁的裂缝宽度。当采用下撑式拉杆时，还可提高构件的斜截面强度和减小梁腹中的斜裂缝宽度。

预应力撑杆加固法适用于提高轴心受压以及偏心受压钢筋混凝土柱的承载能力，它可分为双侧预应力撑杆加固法和单侧预应力撑杆加固法两种，其优点是可以预先制造，然后再到现场安装，另外这种撑杆占地小，柱子宽度只增加几厘米；利用结构本身施加预应力，方法简便。施加预应力能使撑杆有效地参加受力，分担柱子部分荷载，起到加固效果。

4.3粘钢加固法

用粘结剂（建筑结构胶）将钢板粘贴在已开裂构件需要加固的部位上，以提高结构承载力的一种方法，这项技术简称粘钢加固技术。该方法的应用研究始于20世纪60年代。在国际上它是一种适用面较广的加固方法，不仅用于建筑，而且用于公路桥梁的加固补强。与传统加固方法比较，它有以下特点：①工艺简便，只需对被加固构件的表面进行处理，用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体，使钢板和原构件很好地共同工作。②加固施工所需的场地、空间都不很大，且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用，对生产和生活影响很小，特别适用于应急的加固工程。③粘钢加固所用的钢板厚度，一般为2mm～6mm，所以，加固后不影响结构外观，重量增加也不多。④加固效果比较明显。因为粘钢加固不仅补充了原构件的钢筋不足，而且还通过大面积的钢板粘贴，有效地保护了原构件的混凝土不再产生裂缝。

4.4增加支承加固法

增加支承加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的弯矩，进而分散构件承载力的目的。依据支承构件受力性能的不同可分为刚性支点和弹性支点两种加固办法。该法简单可靠，但易影响建筑物的原貌和使用功能，并且会减小使用空间；该方法适用于梁、板、桁架、网架等构造的加固。

4.5碳素纤维布加固法

高强度类碳素纤维布相对于钢筋具有10倍以上的抗拉强度，除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

5注意事项

1.钢筋混凝土结构加固补强设计前，业主需提供房屋原建筑、结构等图纸和地质资料等，资料越多越好；如无房屋检测鉴定报告，需先进行原钢筋混凝土结构鉴定，然后根据鉴定报告进行加固、施工。

2.钢筋混凝土结构加固补强施工前，一般需要对原结构进行卸荷，尽量减少二次受力的影响。

3.钢筋混凝土结构加固补强施工时，应尽量少对原结构进行扰动、破坏，条件允许可优先选用粘贴碳纤维、粘钢加固法。

6结语

钢筋混凝土结构加固补强设计方法有多种，应根据具体工程情况和加固部分增加的荷载大小、施工条件等来选择适合的加固方法。同时应考虑选择适宜的加固材料，优化加固设计方案，使加固补强方法既能满足结构安全和使用功能要求，也能满足建（构）筑物的设计使用年限，保证工程质量，降低加固补强工程成本，提高工程的经济效益。

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