钢筋混凝土异形截面柱加固方法综述

吕宗澄 李奇 吴彦成 张雨菲 王彩

【摘要】本文对混凝土异形截面柱的加固方法进行总结，归纳综述了几种常用的和最新的加固方法，并针对它们的优劣进行了比较，通过阅读近年以来的加固文献和各大高校的科研成果，重点总结了碳纤维和黏贴钢板加固法。

【关键词】钢筋混凝土柱；异形柱；加固方法；碳纤维布；黏贴钢板

1、引言

混凝土异形柱是指以钢筋混凝土作为主要材料制作而成，截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢长与其厚度之比不大于4的柱[1]。异型截面柱的研究应用起始于20世纪70年代，目前已经在土木工程行业广泛使用，主要用于解决小开间的外露框架不能被业主所接受的问题。在20世纪90年代以后，我国，政府也对异型截面柱广泛重视。21世纪初，《混凝土异形柱结构技术规范》（JGJ 149-2006）正式发布，这是我国第一本关于异形柱的规范，促进了我国异形柱的发展。本文对各种加固方法进行了总结归纳。

2、异形截面柱加固方法

增大截面加固法：也被称为外包混凝土加固法，它是通过增加配筋和填充混凝土来增大截面面积来提高柱子的强度，可以根据具体的要求进行一侧，双侧，三侧和四侧加固。

置换混凝土加固法：适合用于受压构件的强度不够或者局部有缺陷的构件。

外加预应力加固法：对构件施加预应力，改善其原構件的受力状态。

黏贴钢板加固法：用环氧树脂等胶体把钢板黏贴在破坏位置，使其与构件形成整体，共同受力来提高承载能力[3]。

碳纤维布加固法：这种方法也是使用环氧树脂把碳纤维布黏贴在构件破坏位置，使其共同受力，提高强度。碳纤维加固方法见图3所示。

（a） 十字形柱加固 （b） T形柱加固

（c） L形柱加固 （d） 十字形柱圆截面加固

图1 碳纤维加固法

3、各种加固方法的优劣势

增大截面加固法：施工工艺简单，使用面积广，但是现场湿作业较大，对生产、生活和结构外观、净空有较大影响。

置换混凝土加固法：能否广泛应用取决于新旧混凝土在粘结面上是否能够协同，不至于在结合面上破坏。对于承重构件混凝土强度偏低的，工程中全构件已经可以托换的，保留柱芯的置换方法已经成熟。但对于有严重缺陷的混凝土柱进行加固时，施工复杂且经费较高，此方法不适用。

外加预应力加固法：施工简单，主要通过对钢筋施加预应力来实现加固效果，但是对于处于复杂受力状态下的构件很难进行加固[4]。

复合截面加固法：包括黏贴钢和碳纤维布加固法，加固材料比强高，因此这种方法几乎不增加结构自重和截面尺寸，且施工简单，操作性低，对空间要求低。

展 望

钢筋混凝土异形柱的加固方法已经越来越成熟，CFRP和黏贴钢板加固方法在实际运用中性能良好。利用abaqus等有限元软件可以真实的模仿加固的极限承载状态。

近几年加固方法的研究随着也越来越来成熟，增大截面法，置换混凝土加固法等已经能广泛运用于实际工程中，CFRP加固法和外包刚加固法作为新型的加固方法，很多高校都已经开始研究，随着CFRP的成本的下降，他们的运用将更加广泛。

随着异形柱的广泛运用，新的问题难免会出现，要求更适用的加固方法和材料的出现。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.JGJ149-2006 混凝土异形柱结构技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006

[2] 中华人民共和国建设部.GB50367-2013 混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013

[3] 任兴旺. 粘钢与碳纤维布复合加固混凝土异形柱抗震性能试验研究[D][硕士学位论文].河北工业大学.2009

[4] 王景全， 张瑞云， 孙宝俊. 钢筋混凝土柱的预应力加固方法研究[J]. 建筑结构， 2004， 34（9）， 14～17

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[基金项目] 江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目（201413985006Y）

（指导教师：蔡新江1，2）