钢筋混凝土结构损坏原因与加固方法浅析

摘要：本文介绍了钢筋混凝土结构损坏的主要原因，阐述了几种钢筋混凝土结构常用的加固方法：增大截面法、碳纤维加固法、外包钢加固法、粘钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法和综合加固法，并对加固方法的特点和适用条件进行了分析。

关键词：钢筋混凝土结构；损坏原因；加固方法

中图分类号：TU318文献标识码：A

钢筋混凝土结构是目前我国使用最为广泛的结构形式。受地理环境、自然灾害、运用时间以及设计、人为因素等影响，造成钢筋混凝土构筑物强度、刚度不足，从而引起结构开裂、损坏甚至坍塌等情况频繁出现在混凝土构筑物中。钢筋混凝土结构加固是为了在使用环境下钢筋混凝土结构具备所要求的使用功能，通过采用一些有效的加固措施，恢复受损结构原有的使用性能，或者在已有结构的基础上提高其抵抗破坏的承载能力。

1.钢筋混凝土结构损坏的原因

钢筋混凝土结构加固的主要原因可以分为材料因素、设计因素、使用因素、施工因素和环境因素等。材料因素有水泥质量不合格或选择不当，可能由于水化热过大引起温度应力，导致混凝土开裂，也可能含碱量过大遇膨胀性集料发生膨胀；砂、石质量不佳，可能是泥量高，引起强度不足，硬性集料引起膨胀损坏，也可能海砂含盐量高引起钢锈。设计因素有安全度不足、对环境估计不足，由于超过设计载荷使结构开裂或变形，或者意外载荷作用而破坏，如雪荷载、灰尘荷载等。使用因素有：（1）经过一定使用期后，由于技术改造，需要增加荷载或扩大柱网，改变使用功能；（2）遭受水灾、风灾、火灾及地震等灾害，使结构构件遭到破坏；（3）地基不均匀沉降；（4）既有建筑物的抗震加固。施工因素包括由于配料不准，搅拌不匀导致的混凝土强度不足或匀质性差；浇灌振捣不实或间隔时间太长，留有施工缝，导致的混凝土不密实、蜂窝、空洞和沿施工缝渗水的现象；初期养护不好而干裂或表面失水疏松或早期受冻；配筋偏差导致的承载力下降；模板变形或漏浆导致的构件表面有麻面和结构尺寸不准。环境因素由于冻融循环作用导致冻害；腐蚀介质影响导致的混凝土腐蚀损伤；碳化、海水、海风作用造成的钢筋锈蚀等因素。

2.国内外几个典型的钢筋混凝土结构工程事故

1976年7月28日，我国唐山发生里氏7.8级地震，不仅造成大量的房屋建筑倒塌毁坏，而且造成24.2万人丧生；工程领域中最著名的风灾破坏为1940年美国塔科玛峡谷悬索桥的风毁事故，塔科玛桥在风中整体坍塌；1999年发生的重庆綦江虹桥垮塌事件及广东东莞塌楼事件属工程质量低劣所致；1994年10月21日，韩国汉城圣水桥坍塌事故系中间一段因金属疲劳导致突然坍塌；2007年“九江大桥6·15船撞桥断事故”，系由于船头与九江大桥23号桥墩发生触碰，导致九江大桥23、24、25号三个桥墩倒塌，并引发所承载桥面坍塌所致； 2001年11月7日，宜宾市小南门桥桥塌事故系因吊杆钢绞线腐蚀导致吊杆断裂而不能承受相应的荷载，致使桥面坍塌。

3．钢筋混凝土结构加固方法

设计结构工程的任务不单要做好建筑前的设计工作，还要能科学评估结构损伤的客观规律和程度，并采取有效的方法和措施保证结构的安全使用，提高结构的可靠性。那么，结构检测与加固成为保障结构安全的重要工作，并且严格遵循规范要求是建筑工程检测、加固工作的前提。下面分析几种常见的钢筋混凝土结构加固方法。

3.1增大截面法

增大截面加固法又称为“外包混凝土”加固法，即通过增大混凝土构件的截面和增加配筋，提高构件的承载力和刚度。以增大断面为主时，为了保证补加混凝土正常工作，亦需适当配置构造钢筋；以增配钢筋为主时，为了保证配筋的正常工作，亦需按钢筋的间距和保护层等构造要求决定适当增大截面尺寸。该方法可在构件截面的单侧、双侧、三侧或四周外包加固，广泛应用于梁、柱、板等结构的加固。

该方法可以使用普通混凝土，强度等级建议不要低于C30。新浇混凝土的最小厚度，加固板时不应小于40mm，加固梁、柱时不应小于60mm。加固板的受力钢筋直径宜用6-8mm，加固梁、柱的纵向受力钢筋宜用带肋钢筋。加固的受力钢筋与原构件的受力钢筋间的净距不应小于20mm，箍筋应采用封闭式箍筋或U型箍筋，并按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》对箍筋的构造要求进行设置。

增大截面法具有施工工艺简单，适应性强，技术成熟等特点，但此法的不足之处是：现场施工的湿作业时间长，需要长期养护，对建筑物外观有一定影响，增大了结构自重，且加固后建筑物的净空也有一定的减小。

3.2碳纤维加固法

构件外部粘碳纤维加固法是根据结构构件受力分析计算结果和受力特征，应用配套树脂将碳纤维粘贴于强度不满足受力要求的混凝土构件外部相应部位，以达到构件满足承载力要求的一种补强加固方法。适用于承受静力作用的一般受弯构件。

碳纤维加固特点：（1）强度高：碳纤维加固材料强度普遍较钢材高，一些特制强化碳纤维强度可达钢材的数倍之上；（2）重量轻：比重是钢板的1/5左右，因此加固后基本不增加原结构自重；（3）施工简便：碳纤维重量轻，一般只需手工操作，不受施工空间的限制，施工速度快；（4）不受形状限制：不论方形、圆形及各类不规则形状，加固后均可保持物体原状，不影响表面装饰。

缺点是粘结材料耐老化性能差，不耐火，环境温度、湿度要求较高。

3.3 外包钢加固法

外包钢加固法是以型钢（一般为角钢）外包于构件四周的加固方法，通常是在要求不显著增大原构件截面，同时又可以大幅度提高结构承载力的情况下采用。适用于梁、柱、屋架以及大型大跨度结构。其优点是受力可靠，能够显著改善结构性能，对使用空间影响较小，施工简便。缺点是钢材耗量大，外露钢件应进行防火防腐处理。

3.4粘钢加固法

外部粘钢加固法是在钢筋混凝土受弯构件承载力不足区段( 正截面受拉区、正截面受压区或斜截面) 表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，使其整体工作共同受力，以提高结构构件承载力的一种加固方法。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固。

该方法施工方便快捷，现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对结构的外形、净空等影响较小，在施工过程中对生产和生活无显著影响，因此在房屋建筑和公路桥梁领域中普遍采用。缺点是有机胶的长期持荷强度较低，耐老化性能差，不耐火，环境温度、湿度要求较高，不适宜于承受动力疲劳荷载及设计使用年限较长的新建工程加固。

3.5 预应力加固法

采用外加预应力的钢拉杆或撑杆，对结构进行加固的方法。适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于环境下的混凝土结构，否则应进行防护处理；也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。

3.6 改变结构传力途径加固法

（1）增设支点法

该法是以减小结构的计算跨度和变形提高其承载力的加固方法。按支撑结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。刚性支点法是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其他承重结构的一种方法。弹性支点法是以支撑结构的受弯或桁架作用来间接传递荷载的一种加固方法。此方法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构的加固。

（2）托梁拔柱法

该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。适用于要求厂房使用功能改变增大空间的老厂改造的结构加固。

3.7 综合加固法

钢筋混凝土构件加固方法有许多，并且各有优劣，同时采用多种加固技术可以更换增强结构性能, 即综合加固法。此法能弥补单一加固方法的缺陷，能发挥协同工作的优势。如抗弯加固采取以体外预应力加固为主，辅以粘贴钢板条和碳纤维布的方法；抗剪加固采取粘贴钢板条和碳纤维布共同加固的方法。为满足动荷载下疲劳性能的要求，粘贴钢板的同时施加螺栓锚固，以发挥协同工作的优势。

4结论

钢筋混凝土结构损坏造成许多巨大的工程灾难，给人民的生命财产安全带来巨大威胁，因此应该引起广泛关注。随着建筑结构检测加固设备的日益发展，加之结构的问题也经常出现个性特征，因而检测加固方法也必须不断发展和创新。灵活运用检测加固方法可以取得事半功倍的效果。

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