結構加固與修復

1、<p><b>　　結構加固與修復</b></p><p>　　摘要：本文首先總結了結構加固所用的主要材料，其次，列舉出來結構加固的幾種方法，其各種方法在設計過程的各種規(guī)定。 </p><p>　　關鍵詞：結構加固 鋼筋混凝土 </p><p>　　中圖分類號：TU375文獻標識碼： A </p><p>　　

2、StructuralStrengtheningandRestoration </p><p>　　Yang Junrong </p><p>　?。˙eris Engineering and Research Corporation, Qingdao 266555,China） </p><p>　　E-mail：yjrong111@yeah.net </p&

3、gt;<p>　　Abstract: Firstly this article summarizes the dominating materials made in the process of structural fortification .Secondly this essay enumerate several methods of reinforcing structure，which are require

4、d strictly in the process of designing. </p><p>　　Key words: structural fortification reinforced concrete </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　現(xiàn)實生活的很多因素有時會造成混凝土結構不再滿足使用功能的要求，而重

5、新建造建筑物不僅是對資金的一種浪費，而且需要大量的材料，消耗大量的資源，其中的許多資源是不可再生的。因此，對建筑物進行維修與加固，盡可能地延長其使用壽命符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并具有廣闊的前景。舊建筑的加固改造減少了城市建筑垃圾的排放，為保護生態(tài)、保護城市文脈起到了積極的作用。 </p><p><b>　　一加固材料的選取 </b></p><p><b>　

6、　1.鋼材 </b></p><p>　　加固用的鋼筋宜選用HPB235、HRB33鋼筋。必要時可選用HRB400、RRB400或其他高強度鋼材。加固用的型鋼，鋼板、扁鋼和鋼管宜選用Q235或16錳鋼。植筋：應采用熱軋帶肋鋼筋，不得使用光圓鋼筋。當錨固件為鋼螺桿時，采用全螺紋螺桿。 </p><p><b>　　2.水泥 </b></p>&

7、lt;p>　　根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，加固用的水泥宜優(yōu)先選用硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥，因為火山灰硅酸鹽水泥和礦渣硅碳酸鹽水泥拌制的混凝土，常出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，應加強養(yǎng)護。水泥標號不應低于32.5號，以便與加固混凝土強度等級不得低于C20相適應，最好采用微膨脹水泥。加固過程中嚴禁使用過期，受潮及安定性不合格的水泥。 </p><p><b>　　3.混凝土 </b></p><

8、;p>　　一般混凝土強度均小于C30，為了保證新澆混凝土與原混凝土間的粘結，加固用的混凝土強度應比原結構構件混凝土強度等級提高一級且不低于C20，若原結構構件混凝土強度較高(如高于C40)時，可采用與原結構相同的強度等級，加固用混凝土中不應摻入粉煤灰等混合材料。 </p><p><b>　　4.纖維復合材料 </b></p><p>　　分聚丙烯腈基碳纖維，瀝

9、青基纖維（性能質量較差），粘膠基碳碳纖維。18k以下為小絲束纖維，18k以上為大絲束纖維，結構加固嚴禁使用大絲束纖維，宜使用12k以下的小絲束纖維。 </p><p>　　5.結構加固使用膠： </p><p>　　依據(jù)韌性和耐濕、熱，老化性能不同分為A級和B級。對重要構件，如懸臂構件，承受動力作用的結構應使用A級膠。粘貼纖維復合材料必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑。為保證加固用的材料

10、與原結構材料很好的連接，要求粘結材料可灌性好，收縮小，粘結強度高，固化時間可調(diào)整，耐久性好，且材料是無毒或低毒的漿液，漿液固化后，其與混凝土的粘結強度應高于被粘結結構的混凝土抗拉強度和抗剪強度。 </p><p><b>　　二加固方法 </b></p><p>　　混凝土結構補強加固方法分為兩大類：直接加固法和間接加固法。 </p><p>

11、　　直接加固法是通過一些技術措施，直接提高構件截面的承載力和剛度。 其方法有：1．加大截面加固法；2．置換混凝土加固法；3．外粘貼加固法（包括鋼板加固法和粘貼復合材料加固法） 4．粘型鋼加固法。 </p><p>　　1加大截面加固法：采用與原有構件同類的材料，通過增大截面的面積，提高構件的承載力和剛度，達到對原構件進行加固的目的。這是一種傳統(tǒng)的加固方法，也是一種非常有效的加固方法。該方法可以用來提高構件的抗彎、

12、抗壓、抗剪、抗拉等能力，同時也可以用來修復已經(jīng)損傷的混凝土截面，提高其耐久性。其適用于受彎，受壓構件中（板，梁，柱，基礎等），主要應用于受壓構件。但這種加固方法對原有構件地截面尺寸有一定程度的增加，使原有的建筑使用空間變??；另外施工周期長，對在用建筑的使用環(huán)境有較嚴重的影響。一般在加固期間，建筑是不能正常使用的。 </p><p>　　構造規(guī)定：①新增混凝土的最小厚度：板?60mm（一般在板面）； </p&

13、gt;<p>　　梁，柱：人工澆筑時，h?60mm </p><p>　　噴射混凝土，h?50mm </p><p>　　②鋼筋采用熱軋鋼筋直徑：板?8mm,梁?12mm,柱?14mm,箍筋加錨式d?8mm </p><p>　?、坌略鍪芰︿摻钆c原受力筋間距?20mm，并采用短筋或箍筋與原構件焊接（圖1） </p><p>　　

14、2 置換混凝土加固法：適用于承重構件受壓區(qū)，混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固（主要用于柱）。非置換部分的原構件混凝土的強度等級，按現(xiàn)場檢測結果不應低于該混凝土構件新建時規(guī)定的等級。 </p><p>　　構造要求：①置換混凝土強度提高一級 </p><p>　　②置換混凝土深度，板h?40mm；梁，柱：人工澆搗h?60mm； </p><p>　　噴射施工h?5

15、0mm </p><p>　?、壑脫Q剔除部應在沿構件整個寬度的一側或對應的兩側 </p><p>　　3外粘貼加固法：分為粘貼鋼板固法和纖維加固法，用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位，以提高構件承載力和剛度。如在混凝土受彎構件的受拉區(qū)粘貼鋼板或纖維布，起到了受拉鋼筋的作用，提高了構件的抗彎能力和剛度；又如在混凝土柱截面周邊粘貼封閉式鋼板或纖維箍，在提高柱抗剪承載能力

16、的同時，約束混凝土，提高了構件的強度和延性。 </p><p>　　纖維增加復合材料是把高性能的纖維織物，如玻璃纖維、碳纖維和阿拉米得纖維等，放置在環(huán)氧樹脂等基材上，經(jīng)膠合凝固后形成。優(yōu)點：具有很高的抗化學腐蝕能力和對被加固結構的保護能力，提高了結構的耐久性，且材料強度高，外貼加固用量少（厚度?。?；荷載增加少，幾乎不改變原有結構的外形和尺寸；施工周期短，操作簡單，加固時噪音小、灰塵少，對結構的使用環(huán)境影響小。 &

17、lt;/p><p>　　加固要求被加固的混凝土等級?C15；纖維設計成僅受拉力作用，鋼板設計成僅受軸向應力的作用；長期使用的環(huán)境溫度不應高于60℃。加固時，應采取措施卸除作用在結構上的大部分荷載。適用于鋼筋混凝土受彎，軸心受壓，大偏心受壓及受拉構件的加固，不適用素混凝土構件。粘貼在混凝土構件表面上的纖維復合材料，其表面應進行防護處理（不得直接暴露于陽光下或有害介質中，應做防火處理）。 </p><

18、p>　　4粘型鋼加固法.：把型鋼包在被加固（鋼筋混凝土）構件的外側，通過外包鋼與原有構件的共同作用，提高構件的承載能力和剛度，達到加固的目的。如在鋼筋混凝土或磚柱的四角，設置角鋼，并用綴板將角鋼連成一體，起到了對柱子的加固作用。 </p><p>　　構造要求：角鋼厚度不應小于5mm，長邊對梁不應小于50mm（如圖2），柱不應小于75mm，沿梁，柱軸線方向每隔一定距離設用扁鋼制作的箍版或綴板，箍板或綴板截面

19、不小于40mm×40mm（圖2）。 </p><p>　　加固梁，柱時，應將構件棱角打磨成半徑?7mm的圓角，外粘型鋼的注膠應在型鋼構架焊接完成后進行，膠縫厚度易控制在3―5mm（厚度不超過8mm，長度不超過300mm，更不能出現(xiàn)在端部）。型鋼表面（含混凝土表面）應抹厚度?25mm的高強度等級水泥砂漿。 </p><p>　　間接加固法是根據(jù)原有結構體系的客觀條件，采用技術措施，

20、改變結構傳力途徑，減少被加固構件的荷載效應。其方法有：1.外加預應力法，2.增設支點加固法。 </p><p>　　1.外加預應力加固法：采用高強度鋼筋或型鋼等，在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿，通過施加預應力，使體外的拉桿或壓桿與被加固構件共同受力，克服被加固構件的應力超前現(xiàn)象，改變原有截面的受力特征，提高加固后體系的承載能力和剛度。 </p><p>　　預應力拉桿加固廣泛應用于受

21、彎，受拉構件的加固，在提高構件承載力的同時，對提高截面的剛度、減少原有構件裂縫寬度和撓度、提高加固后構件截面的抗裂能力是非常有效的。預應力撐桿可以應用于軸心，小偏心受壓構件的加固。優(yōu)點：占用建筑空間較小、施工周期較短，缺點：施工技術要求較高、預應力拉桿或壓桿與被加固構件的連接與錨固處理較復雜、難度較大，施工時的側向穩(wěn)定等問題 </p><p>　　2．增設支點加固法：如在梁、板等構件上增設支點，在柱子、屋架之間增

22、設支撐構件，都能減少結構構件的計算跨度和荷載效應，發(fā)揮構件潛力，增加結構的穩(wěn)定性，達到結構加固的目的。按照支撐結構的受力性能，增設支點法分為剛性支點法和彈性支點法。 </p><p>　　剛性支點法是通過支承構件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎或其它承重結構的一種加固方法。例如在梁中間設置一個支撐柱，該柱受壓把荷載傳遞給基礎，支撐構件受壓，變形非常小，可以近似視為不動支點。彈性支點是以支承結構的受彎作用來間接傳遞荷載

23、的一種加固方法。例如在梁中間沿其垂直方向設置一道梁，該新加梁通過受彎把荷載傳遞到梁端的支撐結構上，由于支撐構件受彎，變形較大，不能忽略不計。增設支點法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構的加固。 </p><p><b>　　三裂縫修補技術 </b></p><p>　　混凝土結構裂縫按其形式分三類：a.靜止裂縫：寬度，形態(tài)，數(shù)量均已穩(wěn)定的裂縫；b活動裂縫：寬度在現(xiàn)有環(huán)

24、境和工作條件下始終不能保持穩(wěn)定，時開時閉。修補時，尚先消除其成因，并觀察一段時間，確定已穩(wěn)定再按靜止裂縫修補，可用彈性材料封閉；c.尚在發(fā)展中的裂縫，對此類裂縫應待其停止發(fā)展后，再進行修補。 </p><p>　　裂縫修補方法：a.表面封閉法：利用低稠度且具有良好滲透性的修補膠液封閉裂縫通道。b.以一定的壓力將低黏度高強度的裂縫修補膠液注入裂縫腔內(nèi)，此法適用于0.1mm?w?1.5mm的靜止裂縫，適用于數(shù)量不多的

25、裂縫；c.壓力注漿法：在一定時間以較高壓力將修補裂縫用的注漿料壓入裂縫腔內(nèi)，適用于大型貫穿性的裂縫，大體積混凝土的裂縫（窩狀嚴重缺陷），以及深而蜿蜒的裂縫。d.填充密封法：在構件表面沿裂縫走向鑿出深和寬分別不小于20mm和15mm的U性溝槽，然后用改性環(huán)氧樹脂或彈性填充材料充填，并粘貼纖維復合材料以封閉其表面。 </p><p><b>　　四 結論 </b></p><

26、p>　　結構加固與改造工程是人類歷史發(fā)展的客觀需要，它不但節(jié)約能源，符合科學發(fā)展觀所倡導的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且減少大量固體廢棄物的排放，從而減少對人們賴以生存環(huán)境的污染。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 雷宏剛.土木工程事故分析與處理.華中科技大學出版社，2008 </p><p>　　[2]