结合工程实例探讨混凝土构件加固方案的适用*

2014-03-31刘冰

湖北科技学院学报 2014年1期

关键词：承载力钢板构件

刘冰

(盘锦职业技术学院，辽宁盘锦 124010)

*收稿日期：2013-11-04

一、常用的加固措施

1. 外贴钢板补强法

在构件表面附上钢板共同承受外界作用是外贴钢板加固的主要手段，此种方法可以有效将混凝土受力有效分担，最终实现提高结构承载力的目的。这种加固方法主要特点就是对混凝土构件外观和截面尺寸影响轻微，施工方便,整体可靠性高,工作量小，承载力提高较大。而钢板外贴在混凝土构件上采取的主要手段包括锚接、焊接和粘结。

2. 加大断面补强法

当有蜂窝、空洞或者是混凝土强度不能到达设计要求时，必须对混凝土构件进行加固，应该采用原有构件相同的材料来对混凝土构件的截面面积和配筋进行相应的增强。采用加大断面补强法可以有效提高原有混凝土构件承载力，与此同时也可以使得轴压比和长细比降低，提高混凝土柱子刚度，特别适合在抗震设防区使用。

3.锚接钢筋法

膨胀螺栓和冲击钻的成功应用,使得混凝土构件加固补强可以通过将钢构件与混凝土构件相互锚接而得以实现。锚接钢筋法与粘结钢板法相比较,具备很多优点：锚接构件可立即承受外力作用，锚接速度快,有效发挥钢材的延性性能。型钢等很厚的钢板是锚接钢板主要采用的材料，通过锚接钢板可以将混凝土构件的结构承载力有效增强。当由于空洞较多或者破损面积较大导致混凝土构件无法使用粘结钢板时，采取锚接钢板会取得更好的效果。锚接钢筋法也有一些相应的不足,首先由于钢材孔径位置加工精度要求较高，因此当混凝土构件在用此种方法加固之后很难保证构件平稳，存在锚栓困难，当施工区域为钢筋密集区时，当采取的方式不合理时会适得其反。常需要用水泥砂浆或环氧砂浆找平,当混凝土表面不够平整时,通过这种方法可以有效加强加混凝土面和钢板的紧密程度。

4.粘结钢板法

粘结钢板法作用机理是将钢筋砼构件和钢板用高强粘结剂粘结在一起，以此使得构件需要加固的部分增强其承载力。对于某些跨度较大的梁结构，可以用高强粘结剂将钢板粘结在梁的跨中部位下边缘；而如果梁结构的支座处承载力不够，可以在上边打出一定长度的槽形孔, 在其中粘结扁钢，或者在梁的支座截面处上边缘贴钢板; 梁结构的抗剪能力达不到设计要求，采取的方法是在其两侧粘贴钢板。

这种方法在美国等发达国家早已开始使用，在1971年,经历过圣弗兰多大地震后，美国在对建筑物的震后修复过程中,建筑结胶就开始广泛使用；1983年,为了将6.3Inm厚的钢板粘贴加固在一座公路桥上，英国谢菲尔德的专家们应用FDSOS结构胶,最终成功使得原本极限载量为110吨的桥梁其结构的承载力大大提高，可以成功地通过超过500吨的载重卡车。

5.预应力加固法

预应力加固主要采取的方式是将混凝土构件拉结预加应力的钢拉杆或撑杆来进行加固。预应力能使后加杆件的材料强度得到充分利用，有效消除或减少后加杆件的应力滞后现象,在加固受弯构件和柱子时，这种方法已经被广泛的应用，对于处在高温环境下的混凝土构件不宜使用预应力加固法。

6.焊接钢筋或钢板法

焊接钢板法适用于整体构件加固，主要手段是将钢筋, 钢板或型钢与原构件主筋相焊接。焊接钢板的主要工序是: 1) 将钢板与原构件主筋焊接在一起( 可用断续焊接)，用药是采用直径大于20 mm 的短筋; 2) 使主筋外露，将混凝土保护层凿开; 3) 用砂浆或者混凝土等材料将钢筋封闭。

7.FRP 加固技术

纤维复合材料( Fiber Reinforced Polymers，简称FRP) 加固技术采取的方式是将纤维材料粘用粘结剂贴于构件表面，从而使得纤维材料和原构件共同工作，用以实现结构构件的抗剪性能，抗弯能力的提升。FRP 加固技术具有诸多优点：施工工效高,施工便捷, 高强高效，使用面广,具有极佳的耐腐蚀性,能够保证施工过程的质量，混凝土的构件尺寸不会发生变化，适用对象比较广泛。

8.其他加固方法

混凝土构件加固方法有很多种类,上述介绍的主要是工程中使用较多的应用，还存在其它一些加固方法也在不同的工程情况中有所使用，如:(1) 增加支点量法。为有效减少混凝土构件计算跨度可以采取增设支点的方式得以实现，这种方法是通过使得构件力学分布的改变来实现加固，具备以下特点：简单可靠,适用于跨度比较大的板和梁等的水平结构，同时也有一定限制，特别是空间方面。(2) 增加圈梁, 拉杆, 增加支撑加强房屋的整体刚度。(3) 植筋技术。植筋技术采用的方法是将钢筋植入到原构件中，从而使得混凝土和钢筋能够胶合到一起，再浇筑新的混凝土, 实现了混凝土构件加固的目的。其特点是: 施工工序方便、所需工作面比较小、价格较低, 效率高、但是也存相应不足，特别是在耐火性方面。(4) 另加平行受力杆件。

二、加固改造方法在某工程实例中的应用

1.工程概况

江西省南昌市某办公大楼位于南昌市红谷滩区某所属单位的预留地，由于建筑功能需要,该办公楼报告厅结构为大空间和大跨度形式，框架梁局部截面高度大，采用井字楼盖的形式，主体结构为框架结构形式，四层。

2006年11月30日晚23:00，江西省南昌市某办公大楼在进行混凝土结构浇筑施工时，报告厅观众厅屋面部位(17.21m)标高出现屋面部位整体坍塌，主要是由于脚手架支撑体系失稳导致,造成直接经济损失数十万元。

2.加固方法选择和方案设计

混凝土构件各种类型的加固方法在上文已经介绍过,笔者结合本工程的实际情况,对存在的结构质量问题进行定性分析，得到了构件损伤情况。最后针对损伤报告选择适合的加固方法。

(l)四楼柱头混凝土结构

在对混凝土柱进行专业检测之后，发现其整体结构性能没有破坏，依然能够满足设计需求，主要只是存在两个方面的质量缺陷：一是未振捣的松散混凝土撒落在柱头周边,当观众厅坍塌事故发生时,最终对柱头混凝土的咬藕力造成影响;二是未振捣的松散混凝土撒落在柱头周边,当观众厅坍塌事故发生时,最终对柱头混凝土的咬藕力造成影响;针对存在的上述混凝土缺陷,采用以下的修复方法:其一混凝土构件出现了细微裂纹和脱落现象:应将钢筋周边混凝土全部凿除,为了满足混凝土与钢筋之间的握裹力要求，当剥落位置在钢筋中线位置;应与上部柱子混凝土同时浇捣施工，当混凝土凿除干净后。其二撒落的松散混凝土必须要凿除到满足原来混凝土构件的密实度，最后用清水冲洗干净。

其三新旧混凝土面结合应当保证其可靠性，四楼梁和柱必须要对其进行接头处的凿毛处理，必须要严格控制混凝土浇捣质量。将构件表面存在松散混凝土残渣，应当清理干净，然后对处理面增刷界面剂;为了有效避免部分位置出现分层现象,混凝土外皮向内凿除10cm以上的范围应。

(2)悬臂梁、板混凝土结构

主体结构和悬臂部分交接部位发生严重断裂，板混凝土结构为事故发生时破坏,对此采用的加固方式是首先清除破坏的混凝土结构，然后对悬臂部分进行重新加固。为了增大新老混凝土之间的咬合力，要按10cm间距水平凿出5cm深，10cm宽的凹槽;在对其进行混凝土浇捣前要保证结合部位清洁干净，之后再刷界面剂;悬臂梁的抗剪性能，特别是梁根部一定要充分保证:由于新浇筑混凝土主体结构与悬臂结构间存在施工缝, 此时施工缝的位置正好是承受剪力最大的根部位置，因此必须要重新设计以保证其抗剪能力达到设计要求，此时主要采取的措施包括：一是加密悬臂梁箍筋特别是根部箍筋,间距修改为中8@100/140;二是对已拆除的悬臂梁的下排钢筋下部各植入4根直径25的螺纹三级钢钢筋，加大纵向受力钢筋;三是增加悬臂梁的截面尺寸。

三层KL6(3一J交3一6～3一7)部位在倒塌之时由于梁的撞击产生了一道裂缝，而在很长一段时间内，这道裂缝都在持续扩展中，而该处混凝土强度达到设计要求，因此可以判断梁承载力能够满足使用功能要求和设计要求。考虑到这些因素，在兼顾混凝土结构耐久性和承载力的同时，为了使得工程尽快完工，解决加固所需费用，应当采用粘钢加固法,同时对裂缝进行封闭灌胶处理。

3.钢筋工程

(1)四楼柱裸露钢筋

存在部分钢筋裸露并且被压弯，在坍塌事故发生后,，甚至存在压弯幅度达到90多度。为了尽量利用现有材料，节约加固费用，对压弯部分钢筋进行力学性能检测，发现其抗弯性能能够满足规范要求，进行X光材料探伤检测发现其内部无损伤。因此在经过综合判断之后，该部位钢筋修复方案主要包括以下两点:其一直螺纹接头如果出现损伤，应当首先进行切除，切除之后采用冷挤压套筒方式(n级接头)连接施工；其二柱裸露钢筋在施工前均应进行除锈处理。

(2)四楼悬臂梁、悬臂板裸露钢筋

1)四楼悬臂梁部位上部钢筋将受弯变形部位切除,然后采用冷挤压套筒方式连接施工;

2)四楼悬臂板部位钢筋均保存完好,在施工前进行除锈即可。