西部建筑抗震勘察设计研究院 陕西西安 710054
摘要:对于既有建筑，多种原因可能导致结构的安全性、适用性或耐久性不能满足结构可靠性的要求。当结构的可靠性鉴定评级为C级或D级时，应对结构采取加固补强措施。本文就工程中常用的几种加固方法进行归纳总结。
1 钢筋混凝土受弯构件的加固方法
(1) 粘贴钢板法
粘贴钢板法是在混凝土构件表面用结构胶粘贴钢板(如图1)，用来提高构件承载力的一种加固方法。粘贴钢板法与其他加固方法比较，有许多独特的优点和先进性。主要有：坚固耐用、施工快速、简洁轻巧、灵活多样、经济合理。
图1 粘贴钢板法加固示意图
采用粘贴钢板加固钢筋混凝土结构构件时，应将外粘钢板的受力方式设计成仅承受轴向应力作用。在对结构进行粘钢加固施工时，应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
为了避免因加固量过大而导致超筋性质的脆性破坏，确保加固构件有一定的延性。《混凝土结构加固设计规范》GB50367规定受弯构件加固后的相对界限受拉区高度应按加固前控制值的0.85倍采用，即
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式中：——构件加固前的相对界限受压区高度，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定计算。
在实际工程中，常常会遇到原结构的混凝土强度低于现行设计规范规定的最低强度等级的情况。如果原结构的混凝土强度过低，它与钢板的粘结强度也必然比较低。此时，极易发生呈脆性的剥离破坏。因此，粘贴剂在粘贴效果和加固计算有很大的影响，应谨慎选择结构胶的种类以及刚才强度，并非越高越好。
(2) 粘贴碳纤维法
与粘贴钢板加固法类似，外粘碳纤维加固是以结构胶为粘料，将碳纤维织物或碳纤维板材外贴于被加固构件表面(如图2)。利用碳纤维材料的高抗拉强度和受拉弹性模量达到提高结构承载力和延性的目的。
图2 粘贴碳纤维加固示意图
粘贴碳纤维法适用于钢筋混凝土结构的受弯、轴心受拉、大偏心受压及受拉构件的加固。通粘贴钢板加固法一样，粘贴碳纤维不适用于加固素混凝土构件和纵向受力钢筋一侧配筋率小于0.2%的钢筋混凝土构件。碳纤维加固与传统的增大截面或粘钢加固法相比，具有节省空间，施工简便，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。此外，采用碳纤维加固该工法可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。
在设计外粘碳纤维加固钢筋混凝土构件时，一般不考虑碳纤维材料的抗压能力，将碳纤维的受力方式设计成仅承受拉应力的作用。在加固工程中，混凝土构件破坏会先于碳纤维材料达到其极限强度。为减少二次受力引起的应力、应变滞后程度。加固时， 应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
用碳纤维加固法加固混凝土结构时，不适用于长期使用温度高于60℃的环境中。粘贴在混凝土结构表面的纤维复合材料，不得直接暴露于日照或有害介质中，应对其表面进行防护处理。表面防护材料应与胶粘剂有可靠的粘结强度及相近的线膨胀系数，而且应该对碳纤维和粘接剂无反作用。
2 钢筋混凝土柱的加固
(1) 外包钢加固法
外包钢加固法是在混凝土柱的四角包以型钢或钢板，并用结构胶粘结成整体的一种加固方法。最常用的是在方形或矩形柱的四角粘以角钢，并在横向以钢缀板施加约束的做法(如图3)。这种加固方法可以大幅度提高原构件的承载能力，且无上限的控制，又不影响建筑空间，因而为大跨、重型工业厂房结构加固所首选，但须由熟练的钢结构专业人员施工。
图3 外包钢加固示意图
外包型钢加固方法是一种使建筑物在使用功能上基本不受影响的加固方法。外包钢加固结构兼有钢结构和钢筋混凝土结构的优点：一方面增大了结构承载力，另一方面不会引起结构刚度增大从而导致结构地震反应增大。同时外包的钢材对混凝土产生横向约束，有效的提高了核心区混凝土的极限应变和抗剪能力，使结构的变形能力大大提高。对框架柱进行外包钢加固，易于实现“强柱弱梁”的抗震措施。还可以降低框架柱的轴压比，从而增大框架柱的延性。
如图3所示，角钢存在一个内圆角，这就要求在加固工程中需将原构件的棱角打磨。这样会造成很大的工程量，而且会削弱原构件的截面强度。所以在实际工程中通常都是用钢板焊接成L形钢进行外包钢加固。
(2) 增大截面加固法
增大截面加固法是通过在构件截面外围新浇混凝土，并加配受力钢筋和构造钢筋(如图4)，以达到提高原构件承载力、刚度、稳定性和抗裂的目的。对受压构件还可降低其长细比和轴压比。因此，常用于梁、柱、板和基础等的加固。
图4 增大截面加固示意图
增大截面法具有施工工艺简单、使用经验丰富、受力可靠、加固费用较低等优点，很易被人们所接受。但其施工时湿作业工作量大，养护期长，对生产和生活有一定影响，且占用建筑空间较多等缺点，也使其应用受到一定限制。这种加固方法的施工要点，在于如何保证新、旧材料的共同工作，其关键是新旧混凝土界面上的剪应力能否有效地传递。为此，在施工工艺上应充分了解和贯彻设计的意图，采取适当的技术措施，以确保新、旧混凝土共同工作的可靠性。
3 总结
混凝土结构的加固方法有很多，在针对具体工程中应该选择哪一种加固方法，应根据被加固结构的承载力、刚度、裂缝或耐久性等方面的不足，综合分析各种加固方法的利弊，进行合理选择。
参考文献：
[1]GB 50367-2013.混凝土结构加固设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.2013.
[2]姚继涛,马永欣,董振平,雷怡生.建筑结构可靠性鉴定和加固—基本原理和方法[M].北京:科学出版社,2003.
论文作者:成浩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/26
标签：构件论文; 碳纤维论文; 结构论文; 钢板论文; 混凝土论文; 方法论文; 截面论文; 《防护工程》2018年第19期论文;