分析钢筋混凝土框架结构加固技术的研究与应用

魏冬冬

【摘要】本文研究的主要内容是既有建筑的可靠性鉴定及其加固技术。我国房屋建筑用地资源有限、原有建筑不满足目前的使用要求、地震灾害造成既有建筑存在安全隐患、偶然作用使得建筑部分构件出现损伤等等多重原因造成建筑物急需进行加固维修，促使近年来我国建筑加层、加固技术发展越来越快，对既有建筑进行加固施工已经成为政府部门及建筑行业广泛关注和研究的问题。影响建筑物加固的因素有很多，如建筑结构形式不一、施工难易程度不同、加固改造要求不同、后期使用条件不同等。

【关键词】钢筋混凝土；框架结构；加固技术

我国经济水平不断提高，城市大规模扩建、人口迅速膨胀，人们对居住的卫生环境、周边的教育规模、交通通畅情况等也要求越来越高，这使得本就已经受到限制的城市用地更加紧张。土地资源有限使得人们越来越多的把目标投向了对既有建筑物的修缮与改造，通过在已有建筑上加层设计达到增加使用面积的目的。建筑物自身性能渐渐老化、结构功能慢慢衰减是建筑物的一个不可逆转的客观规律，科学地评估建筑物的损伤规律及其程度，并及时采取有效措施进行加固和修缮，可延缓既有建筑的结构损伤进程，达到延长建筑物使用寿命的目的。所以对建筑结构的加固技术进行研究并使之发展应用，具有重要的理论意义和巨大的经济效益。

一、建筑结构加固技术

1.增大截面加固法

增大截面加固法是较为经典的一种建筑物加固技术，主要是借助在建筑物的构件外表面增大其截面面积或增配钢筋来提高建筑物的构件承载能力和整体刚度的目的，增大截面加固法可广泛的应用于一般的梁、板、柱、墙等混凝土受弯、受压构件，其工艺简单、适用面较广泛，是目前建筑行业最为广泛的一种建筑结构加固形式。根据结构构件受力特点、加固目的、构件尺寸等，可将既有建筑结构的增大截面加固方案设计分为单侧加固、双侧加固、三侧加固、四面包裹四种；根据不同的加固目的和要求又可分为以增大截面面积为主要形式的加固方式和以增加钢筋用量为主的加固方式以及增大截面同时增加钢筋的加固形式。较早的民间运用增大截面加固技术对自己房屋等进行加固，具有相对成熟的设计理论和丰富的实际工程经验，并且增大截面加固的工程成本较低，但加固时候的施工工艺较复杂，现场施工的湿作业时间长、会增大结构的自重、会减少建筑物的净空的和实际使用面积。

2.外贴型钢加固法

外贴型钢加固法是一种在既有混凝土结构构件四周包以型钢进行加固的方法，分干式外贴型钢和湿式外贴型钢两种施工形式[54]。外贴型钢法主要是通过在既有混凝土结构的外表面粘贴型钢，让新增的型钢与被加固的原构件共同作用形成一个受力体系，以增强被加固构件的抗弯能力和抗剪能力，从而进一步提高结构的安全度。外贴型钢加固法适用承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯构件的加固，是近年来发展最快的一种加固方法。这种方法适用于需要大幅度提高承载力、增大延性和刚度，但不允许过大的增大结构构件截面尺寸的混凝土结构构件的加固。一般较适用于混凝土柱、梁、屋架、特别是大型结构和大跨度结构的加固。

3.粘贴碳纤维复合材料加固法

纤维聚合物具有强度高、刚度大、优异的耐腐烛、抗疲劳性能并且剪裁方便，碳纤维的主要组成部分是碳元素（一般为90%以上），不同种类的碳纤维含碳量个不相同，碳纤维耐高温、耐腐烛、具有显著的各向异性、可加固各种形状的构件。碳纤维的比重仅为铁的1/4-1/5，但是它的强度和重量比却是钢板的3-5倍，碳纤维拥有与钢材相近甚至比钢材更高的的强度和刚度，而且具有钢材所不能比拟的耐腐烛性和各向异性、耐螺动性、耐热性、抗疲劳能力，碳纤维增强材料能在具有高腐烛危害的环境中使用，碳纤维复合材料在延续了碳纤维材料各种性能的同时添加了部分新新材料（树脂、陶瓷、特殊金属等）以提高材料自身性能，因其具有的优越性而越发受到土木工程行业的重视。碳纤维复合材料加固既有的混凝土结构构件，使得新、旧组合构件的后期强度大幅度提高，并且加固的施工速度也大幅度上升，加固后的组合结构构件比钢材具有更好的的耐腐烛性、耐久性；碳纤维复合材料加固技术适用面广、施工质量容易保证，对结构的影响小。

二、工程概况

西安某高校运动场占地12022.20m2，附属建筑面积为3502.97m2，观众席固定席位为8200座，建筑耐火等级为2级，建筑耐久年限为50年，结构类型为框架结构，建筑抗震设防烈度为8度。由于设计变更，看台原结构设计中舞台位置的钢筋混凝土柱不能够满足承载力要求。该工程中需要加固的钢筋混凝土柱高7.29m，其上立有一根长10.5m的钢柱。钢筋混凝土套箍加固技术是我国另一种应用较多的增大截面加固技术，其主要是通过套箍加固层来约束、限制核心混凝土（即原有混凝土柱构件）的横向变形，提高核心混凝土的强度与延性，充分发挥混凝土材料的抗压性能；新增钢筋混凝土套箍可以封闭既有结构构件出现的裂缝，使原有的结构构件裂缝变成新构件的内部裂缝，使裂缝开裂处的应力强度因子降低约40%左右，抑制了裂缝的进一步扩展。钢筋混凝土套箍加固技术主要是通过沿原结构构件的环向增加新的钢筋混凝土套箍层，使其形成新旧构件组合的结构共同受力，从而增大结构构件的刚度、强度，达到提高结构整体性能和承载力的目的。本工程实例中，钢筋混凝土柱构件因承载力不足而需加固，且需保证加固过程不会影响运动场的正常使用，采用套箍加固技术能达到有效加固的效果，故可采用。原有建筑结构其形式各有不同，针对不同使用要求的原有建筑结构应采取不同的加层、加固措施。综合考虑加层加固方案的合理性、经济性和安全性后，小食堂改、扩建项目初步计划采取直接在原结构上加层加固设计的方案有以下几种：

第一，增加两层钢筋混凝土全框架结构。此方案的优点是造价相对比较低，新加的结构能和原有建筑结构相同并有很好的连接，立面也比较容易处理，维护简单方便。缺点是新增重量相对较大，当遇见跨度大的空间时其所用的梁、柱截面等都需要较大的增加，影响加层加固后的实际空间的使用，对原有结构的影响也大，上下节点连接的处理比较麻烦。

第二，增加两层轻钢结构。此种结构的优点是施工周期短、重量轻、工业化程度高、加层结构形式多选。不足之处是造价较高，同时钢结构与下部钢筋混凝土结构连接处节点构造复杂，对现有结构影响大，下部现有结构为钢筋混凝土结构，上部采用钢结构，上下刚度不一致，结构体系复杂

结束语：我国目前因土地资源有限，使得人们越来越多地把目光投向了对既有建筑的修缮与改造，通过在己有建筑上加层以达到增加建筑使用面积的目的。与新建建筑物相比，对原有建筑物进行加层、加固和现代化改造不仅见效快，而且其造价仅为新建建筑物的30%-60%，經济效益和社会效益显而易见。

参考文献

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[4]苏三庆，丰定国，王清敏.用钢筋网水泥砂浆抹面加固砖墙的抗震性能试验研究[J].西安建筑科技大学学报，2013，30（3）：228-232.