混凝土构件加固方法的应用与选择

摘要：加固改造工程常用的结构加固技术包括加大截面加固法、外粘纤维复合材加固法、外包型钢加固法等。熟练掌握这些加固方法的特点与适用范围，能使建筑物经加固改造后提升结构的承载力。然而面对不同混凝土构件，加固的方法也不尽相同，文章通过工程实例对混凝土构件加固方法的应用与选择作了介绍。

[作者简介]罗福（1992—），男，本科，助理工程师，从事建筑结构加固工作。

近年来，随着大量混凝土结构的老化和人们生活需求的提高，混凝土结构的改造、加固工作在逐年的发展完善中已经成为了建筑业的一个细分领域。混凝土结构的改造、加固工作的本质目的是改变既有建筑的使用功能满足人们的生活需求和提高既有建筑承载能力。如今混凝土构件的改造加固成了土木工程新发展的一个方向。随着国家倡导旧房改造，加固改造设计、施工等相关领域开始发展，结构改造工程、加固修复工程等社会需求激增，这样的市场环境下，加固设计、加固施工的技术发展显得至关重要。本文将通过工程实例对混凝土构件加固方法的应用与选择作总结，以期为相关研究提供借鉴。

1 混凝土构件常见的加固方法

混凝土结构加固主要分为体系加固和构件加固2大类，当结构体系加固和结构构件加固同时存在时，应该优先考虑体系加固，然后再考虑构件的加固，不同类型的构件需要同时加固，应该优先考虑关键构件、重要结构的加固，再考虑次要构件或次要结构。工程实际中大部分情况是结构构件的加固处理，本文主要探讨结构构件的加固方式。单个构件的加固应根据构件的不同类型、受力状态和使用需求采用不同的加固方式，如果单一加固方式不能满足要求时，可考虑多种方式结合的综合加固方法。

1.1 加大截面加固法及应用

加大截面加固法是指增大原构件截面面积并增配钢筋，以提高其承载力和刚度，或改变其自振频率的一种直接加固法[1]。加大截面法适用面广、施工工艺簡单，设计和施工经验相对成熟，可靠性已经得到验证，适用于梁、板、柱等构件和其他普通构筑物的加固，特别适用于承载力相差较大且刚度也无法满足使用要求的梁、板、柱构件的加固处理。但其施工现场的作业时间较长，现场会产生湿作业，并且随着加固完成，原有混凝土构件截面增大，可能会影响到正常的生产和生活，并且会减少建筑物的使用空间[2]。

混凝土构件在增大截面加固时，应当根据施工现场具备的实际条件和不同工程特有的情形选择施工方式，具体可采用自密实、喷射、人工浇筑等技术进行施工，若采用灌浆料进行施工，则需具备多次可靠的工程经验。加大截面法在施工时，新老混凝土结合面的结合质量需达到规范要求。其适用于钢筋混凝土受弯和受压构件的加固，一般构筑物的梁、板、柱、墙都可以广泛使用，门槛较低，对于空间有严格要求的结构体系则不适用。

1.2 外粘纤维复合材加固法及应用

外粘纤维复合材加固法是采用高强度的连续纤维按一定规则排列，经用胶粘剂浸渍、粘结固化后形成的具有纤维增强效应的复合材料来加固结构构件的方法[1]。碳纤维布主要用在抗震、抗拉、抗剪的建筑结构中，通常配合碳纤维浸渍胶共同使用。其施工作业对于施工环境要求较高，粘贴碳纤维复合材前，应尽可能的卸除作用在加固部位上荷载，由于施工中常遇转角部位，为保证碳纤维复合材完整，避免被破坏，在转角处应打磨转角处棱角，经处理后的部位，其倒角半径满足规范要求。施工完成后，应检查碳纤维复合材空鼓率，不得出现大面积空鼓。

碳纤维复合材质地柔和，且碳纤维复合材在施工时下料方便，可根据现场实际情况制作各种规格的用料，从而保证碳纤维复合材与需补强构件的契合。碳纤维复合材自身质量轻、抗拉强度高、施工节奏快、工期要求低，对于曲面或者转折的加固构件，仍能良好的进行粘贴，加固完成后，对于构件的尺寸影响很小，不会增加构件的重量，但是碳纤维造价偏高，且对于胶粘剂的耐久性和耐火性有较高要求。适用于受拉构件、受弯、偏心受压构件的加固，也可以用在框架梁、柱等构件的抗震加固中。对于素混凝土构件或者长期使用环境温度超过60 ℃的环境不适用。

1.3 外包型钢加固法及应用

外包型钢加固法是对钢筋混凝土梁、柱外包型钢及钢缀板焊成的构架，以达到共同受力并使原构件受到约束作用的加固方法[1]。钢材与原结构留出空隙填筑结构胶，并进行封边处理，确保结构胶在灌注时无渗漏，受力型钢利用缀板进行连接，使型钢与加固构件形成整体，提高构件的承载能力。

该方法适用于承受静荷载的普通受拉或受弯构件。其优点是对于结构性能的改善显著，能够可靠受力，并且相较于加大截面法，该加固方法对于使用空间的影响较小。为增加型钢耐久性，加固完成后需要在型钢外表面进行防腐、防火等防护措施。型钢需要定期检查保养，确保在使用期间不产生锈蚀等问题。

1.4 其他种类加固法

除上述3种加固方式外，常用加固方式还有局部置换混凝土加固法、体外预应力加固法、增设支点加固法、预张紧钢丝绳网片-聚合物砂浆面层加固法、绕丝加固法等，针对不同工程特性，选择最适合的加固方式，对于构件加固后，受力性能和整体性才能得到保障。

2 工程实例

2.1 工程概况

本工程位于四川省德阳市旌阳区，为15层框架结构办公楼，其建筑平面呈“一”字形，总建筑面积约为27 235.39 m2。其工程修建年份为2002年，业主委托成都市某工程检测技术有限责任公司对该房屋进行了结构安全性鉴定。本工程加固原因：

（1）该房屋在 2019 年8—9月暴雨期间，受极端天气影响，部分主体结构构件出现不同程度的损伤，根据现场检查结果，部分梁在跨内梁身侧面出现竖向分布的裂缝、部分现浇板在跨内出现斜向或平行于轴线方向的裂缝。鉴定结论建议：应对出现损伤的构件按修复设计图纸进行修复或封闭处理。

（2）据业主使用功能需求（原部分办公室将改为资料室）和结构抗震要求，需对原结构进行结构加固改造设计。本次加固设计仅针对部分承载力不满足要求的构件进行加固。本次加固改造不改变房屋原设计正常使用年限。本次加固针对部分框架柱采用加大截面法和外包型钢法加固，部分梁、板采用先修补裂缝后粘贴碳纤维的方式加固。

2.2 该工程采用的加固改造方法

2.2.1 加大截面加固法

本工程原结构中部分框架柱需要进行加固处理（图1、图2），选择的加固方式为加大截面法，柱子截面尺寸由700 mm×700 mm增大为900 mm×900 mm，新增纵向受力钢筋为16C 20，箍筋C8@100/150，新增部分采用C40混凝土浇筑成型。需要注意的是：施工作业过程中加固部分植入钢筋后24 h内，不能对其产生扰动以及碰撞该部分钢筋，梁柱结合区域，使用等代箍筋穿主次梁互焊。

2.2.2 外粘纤维复合材加固法

该工程原结构部分混凝土梁、板采取外粘碳纤维布加固法加固，加固梁采用2U-100@100，1Y-100（梁顶、梁中各一道），加固板采用单层双向粘贴碳纤维布加固，碳纤维布的间距200 mm，碳纤维布粘贴前，全数检查了梁、板构件的裂缝情况并进行了裂缝修补：当裂缝宽度大于0.3 mm时，在构件结构层表面以一定的压力将低粘稠度、高强度的裂缝修补

胶液注入裂缝腔内，保证连续灌胶后的封闭深度不小于20 mm。當裂缝宽度不大于0.3 mm时，采用裂缝胶对裂缝进行表面封闭，裂缝处理完成后，再进行碳纤维布的粘贴。图3～图6为部分梁、板构件裂缝处理及碳纤维布粘贴完成后效果图。

2.2.3 外包型钢加固法

该工程原结构部分框架柱选择了外包型钢法处理，外包型钢采用等边角钢2L100×6+2L150×6，缀板100×4@200 mm，化学锚栓M10@400 mm，现场施工作业时连接型钢采用的缀板采用围焊，焊缝应平直，焊波应均匀，无虚焊、漏焊;焊缝的质量应符合现行国家标准GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收规范》的要求[3]。封缝胶固化后，进行通气试压，若发现有漏气处，应重新封堵[4]，对外包型钢的注浆质量检测，应按规范要求检查其注浆质量，空鼓率指标不大于规范规定，施工过程见图7、图8。

2.3 该工程加固后取得的成效

该工程在各方配合下，于2020年顺利完成加固施工作业，经过加固改造后，该工程使用年限能达到原设计使用年限，其中梁、板、柱等结构构件承载力已得到较大提高，已满足现行使用要求，业主原部分办公室经改造后，现已作为资料室使用，科学地选择、应用加固方法对于建筑物的帮助效果显著。

3 结束语

本文着重介绍了加固工程中的加大截面加固法、外粘纤维复合材加固法、外包型钢加固法的应用，每一种加固方法都有特定的适用环境，具体采用何种加固方法，应该根据建筑物的实际情况进行选择，比较各类加固方法对于工程实际的适用程度，不能盲目选择，对确有加固需求的建筑物，应根据具体情况制定具体的施工流程、方案等，选择施工方案时应当本着施工方便、安全、操作简单、经济实用等原则，如此，加固、改造工程才能取得满意的经济效益和良好的社会综合效益。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部， 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 建筑结构加固工程施工质量验收规范： GB50550-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2] 马晓冬. 加固技术在改造工程中的应用[J]. 中国新技术新产品， 2011（4）：1.

[3] 殷惠君. 建筑结构加固、改造综合技术研究[D]. 上海：同济大学， 2009.

[4] 肖建豪. 包钢灌胶补强加固在工程中的应用[J]. 企业科技与发展：下半月， 2015（3）：3.