混凝土结构加固设计及加固方法综述

摘要：建筑物结构在长期使用和自然力影响作用下，其功能必然减弱，设计工程结构时，要评估结构损伤的客观程度，并采取有效的方法保证结构的安全使用，因此，加固混凝土结构、钢结构、砌体结构将成为一项重要的使命。

关键词：混凝土结构的加固；砌体结构的加固；钢结构加固

一、结构设计与计算方面的问题

1.设计构造方面的问题

①框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。

②底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱的下端不小于柱净高的1/3”，设计中应重点说明

③框架梁的纵向配筋率应注意

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。

2.计算方面的问题

①设计基本地震加速度值

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种。

②梁刚度放大系数

SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。

③独立梁箍筋计算结果需复核

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中规定：对集中荷载作用下的独立梁，应按公式进行计算，且集中荷载作用点至支座间的箍筋，应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时，未考虑独立梁这一情况，都按公式进行计算，有时会造成计算结果偏小，设计中若遇到有独立梁存在的情况，应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。

二、混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类

（一）直接加固的一般方法：

1、截面加大加固法

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。

在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。

2、置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

3、有粘结外包型钢加固法

外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。

4、粘钢加固法

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在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）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。该法适用于混凝土强度等级为C20-C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

（二）间接加固的一般方法：

1、预应力加固法

2、增加支承加固法

三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有

1、托换技术

系托梁（或桁架）拆柱（或墙）托梁接柱和托梁换柱等技术的概称；属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成；适用于已有建筑物的加固改造；与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。

2、植筋技术

广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋。

3、裂缝修补技术

根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施内部修补法。

内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补。

4、碳化混凝土修复技术

系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。

5、混凝土表面处理技术

系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。

6、混凝土表层密封技术

系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。

7、其它技术

如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。

四、砌体结构加固

砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。

（一）适用于砌体结构的直接加固方法：

1、钢筋混凝土外加层加固法，该法属于复合截面加固法的一种。

2、钢筋水泥砂浆外加层加固法

适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

3、增设扶壁柱加固法

承载力有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非地震区应用。

（二）适用于砌体结构的间接加固方法：

1、无粘结外包型钢加固法

该法属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠；适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。

2、预应力撑杆加固法

适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固；其缺点是不能用于温度在60℃以上的环境中。

（三）砌体结构构造性加固与修补

1、增设圈梁加固

2、增设梁垫加固

3、砌体裂缝修补

五、钢结构加固

钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。

1、改变结构计算图形

2、加大构件截面的加固

3、连接的加固与加固件的连接

4、裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。

结束语

总之，设计钢筋混凝土框架结构时要注意多方面细节问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的建筑物。

参考文献：

[1]王祖峰.浅谈混凝土结构加固设计方法[J].山西建筑，2011（3）

[2]朱宇.浅谈混凝土结构的加固方法[J].城市建设理论研究，2011（25）