混凝土框架结构加固改造方法分析

潘国智

武汉朗乾建筑工程有限公司湖北 武汉430000

摘要：随着我国各地建筑逐步老化，各种旧式建筑物面临改造利用趋势日益明显，特别是混凝土结构在长期负荷、材料老化以及各种灾害作用下出现承载力下降、安全性降低等问题。基于此，文章主要分析了混凝土框架结构加固的改造方法，为今后加固改造工程提供参考借鉴。

关键词：混凝土；框架结构；加固改造；方法

1混凝土框架结构加固改造的意义

（1）增强结构的抗震能力。混凝土框架结构在地震中容易受到破坏，加固改造可以提高结构的抗震性能，减少地震灾害对建筑物和人员的损失。通过加固改造，可以增加结构的刚度和强度，提高抗震承载能力。（2）延长建筑物的使用寿命。随着时间的推移，混凝土结构可能会出现老化、劣化和损坏的现象。加固改造可以修复和加强受损部位，延长建筑物的使用寿命，保护投资。（3）提高结构的稳定性和安全性。混凝土框架结构在受到外力作用或长期使用过程中可能出现变形、开裂等问题，影响结构的稳定性和安全性。加固改造可以修复和加强受损部位，提高结构的整体稳定性和安全性。（4）适应新的使用要求。随着建筑物用途的变化，例如改建、改造或改变用途，原有的结构可能无法满足新的使用要求。加固改造可以对结构进行调整和改进，以适应新的使用要求。

2工程概况

某工程项目目前有一栋一层厂房已建成并投入使用，剩下一栋主要墙面与内部未施，该主楼为四层现浇混凝土框架结构，基础形式为柱下独立基础。建筑性质为多层公共建筑（办公楼），建筑面积为2431.57m2，建筑总高度为16.40m，主体结构于2017年2月开始建造，同年5月上部结构主框架基本完工后停工至今，在改造方面应业主方要求，建筑使用功能保持不变。

3加固设计

3.1加固方式

目前对于混凝土结构构件的加固方法主要包括粘贴碳纤维法、包钢加固法、增大截面法和水泥砂浆修补法。粘贴碳纤维法大多是利用环氧树脂或是特定的结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土结构构件表面，从而让有裂缝缺陷的构件形成一个整体的受力构件，以保证其合理的受力特性，因其具有操作简单、施工工期短等优势被广泛使用；包钢加固法主要是利用特定的钢板或角钢包裹在受损构件表面，对于竖向构件，包裹在四周的钢板或角钢主要起到约束混凝土的作用，从而提高竖向构件的抗压强度，而对于水平构件，包裹在构件表面的钢板或角钢主要承担类似构件内抗拉压钢筋的作用，钢板与混凝土构件共同承担外部荷载作用，从而达到提高构件承载力的目的；增大截面法主要是在混凝土构件外部包裹钢筋混凝土，对于受弯构件，一般在受压侧包裹混凝土，在受拉侧增加钢筋量，从而使得构件的有效截面高度增加，受拉区钢筋量增大，从而提高构件的斜截面抗剪、正截面抗弯的能力；水泥砂浆修补法主要是利用高标号水泥砂浆对混凝土构件表面有缺陷的部位进行修补，经常用于混凝土构件出现蜂窝、麻面、孔洞、露筋等缺陷处，对于修补完成的混凝土构件，其受力性能得到提高，大大降低构件在受力时出现应力集中、脆性破坏的现象。根据以上的加固方法，对不同工况、不同构件采取相应的加固方法，以达到安全、耐久、高效、经济的加固目的。

3.2原结构缺陷加固

针对原结构存在的蜂窝麻面、露筋等安全问题分别采取以下加固措施。对于蜂窝麻面情况，当麻面程度较小时，考虑到构件表面孔洞小，石子很难附着，因此选择采取水泥砂浆抹平压实处理；当麻面程度较大时，应凿去薄弱松散颗粒，此时构件表面孔洞较大，冲洗干净后，用比原构件混凝土强度高一级的细石混凝土填塞捣实。对于露筋情况，加固措施分为以下四个步骤：对旧混凝土进行凿毛处理，以保证新混凝土与基底混凝土具有良好的粘结力；对外露锈蚀钢筋进行喷砂除锈处理，并涂刷钢筋防锈剂，降低钢筋的氧化速度；用高压水枪将混凝土表面碎屑、灰尘冲洗干净，并使表层混凝土达到饱和状态且表面无明水，同时在工作基面上涂刷聚合物界面改性剂；待界面剂用手摸感到似粘非粘时，应及时并快速压抹高延性混凝土。另外，针对不同修补厚度应采取相应修补措施，当修补厚度超过3cm小于5cm时，应分层施工，层与层之间应间隔4h进行施工；当修补厚度大于5cm时，应先采用聚合物混凝土进行修补，养护3～5d后，再压抹高延性混凝土。

3.3改造加固设计

3.3.1梁、柱、基础加固

梁、柱、基础是框架结构的主要受力构件。由于增大截面法相对于粘贴碳纤维法、包钢加固法具有更好的耐久性，因此出于保证结构的设计工作年限以及安全性的考虑，主楼改造后，梁、柱、基础构件刚度、强度不满足设计安全要求的，采用增大截面法进行加固。梁下净高在满足建筑设计要求的情况下，梁加固首先考虑加大梁高。本工程在与建筑师沟通后，最终选择通过增大梁底高度的方法来加固不满足设计安全要求的结构梁。采用增大截面法对梁进行加固时，首先在模型中进行结构计算，在保持原结构梁截面不变的情况下，计算出梁实际所需配筋值。之后将计算梁底纵筋全部置于新增截面的底部。对于新增截面的箍筋，在满足计算要求的情况下，宜增设同原结构相同间距、相同直径的箍筋，且与原结构箍筋进行焊接连接。对于结构柱的加固，本工程结构柱强度基本满足设计安全要求，但结构扭转位移比不满足规范要求，因此选择增大角柱的方式对原结构进行加固。在对结构柱进行加固时，首先在结构模型中调节出所需柱截面，之后再进行配筋计算，在调节柱截面时应尽量沿着较少的方向进行尺寸加大，以避免对原结构柱产生较大改动，从而达到在满足结构安全的情况下缩短工期、节约成本的目的。对于基础的加固，由于建筑改造时增加了隔墙、消防水箱等荷载，从而导致原结构部分基础不能满足承载力的要求，需要增大基础截面。另外，对于柱截面增大的位置，基础也需要相应增大截面。在对基础进行加固时，应在模型中计算出基础所需宽度及高度，以保证基础满足承载力和抗冲剪的设计要求，之后再计算出基础所需配筋值。

3.3.2板类构件加固

从检测报告及模型验算结果中得知，主楼板类构件损伤较小，只有在增设隔墙、电梯井周边等处出现强度不足的情况。因此出于节约成本的考虑，本工程对板类构件强度不满足设计要求的，采用粘贴碳纤维法进行加固。当采用粘贴碳纤维法对构件进行加固时，应注意以下几点：在进行粘贴碳纤维片材前，首先对需要加固的结构板面进行清除松散颗粒、找平胶修补处理；其次碳纤维片材应沿受力方向进行粘贴，搭接长度不应小于200mm，碳纤维布之间搭接长度也不应小于200mm；最后在粘贴好的碳纤维布表面涂抹20mm厚的1：3水泥砂浆作为保护层；在后期使用方面，应避免外物直接损坏碳纤维布，并禁止在加固板面处开设洞口。

4结语

综上所述，在建筑物混凝土框架结构工程的实际加固设计中，需要有关工作人员依据工程实际情况，严格依照国家有关标准要求进行，对与之相适应的加固技术进行合理的选择，并严格管控每个关键阶段，从而科学编辑建筑混凝土框架结构工程加固方案，确保建筑混凝土框架结构的安全稳定性。

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