结构加固与修复

摘要：本文首先总结了结构加固所用的主要材料，其次，列举出来结构加固的几种方法，其各种方法在设计过程的各种规定。

关键词：结构加固 钢筋混凝土

中图分类号：TU375文献标识码： A

StructuralStrengtheningandRestoration

Yang Junrong

（Beris Engineering and Research Corporation, Qingdao 266555,China）

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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 required strictly in the process of designing.

Key words: structural fortification reinforced concrete

引言

现实生活的很多因素有时会造成混凝土结构不再满足使用功能的要求，而重新建造建筑物不仅是对资金的一种浪费，而且需要大量的材料，消耗大量的资源，其中的许多资源是不可再生的。因此，对建筑物进行维修与加固，尽可能地延长其使用寿命符合可持续发展战略，并具有广阔的前景。旧建筑的加固改造减少了城市建筑垃圾的排放，为保护生态、保护城市文脉起到了积极的作用。

一加固材料的选取

1.钢材

加固用的钢筋宜选用HPB235、HRB33钢筋。必要时可选用HRB400、RRB400或其他高强度钢材。加固用的型钢，钢板、扁钢和钢管宜选用Q235或16锰钢。植筋：应采用热轧带肋钢筋，不得使用光圆钢筋。当锚固件为钢螺杆时，采用全螺纹螺杆。

2.水泥

根据工程实践经验，加固用的水泥宜优先选用硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥，因为火山灰硅酸盐水泥和矿渣硅碳酸盐水泥拌制的混凝土，常出现泌水现象，应加强养护。水泥标号不应低于32.5号，以便与加固混凝土强度等级不得低于C20相适应，最好采用微膨胀水泥。加固过程中严禁使用过期，受潮及安定性不合格的水泥。

3.混凝土

一般混凝土强度均小于C30，为了保证新浇混凝土与原混凝土间的粘结，加固用的混凝土强度应比原结构构件混凝土强度等级提高一级且不低于C20，若原结构构件混凝土强度较高(如高于C40)时，可采用与原结构相同的强度等级，加固用混凝土中不应掺入粉煤灰等混合材料。

4.纤维复合材料

分聚丙烯腈基碳纤维，沥青基纤维（性能质量较差），粘胶基碳碳纤维。18k以下为小丝束纤维，18k以上为大丝束纤维，结构加固严禁使用大丝束纤维，宜使用12k以下的小丝束纤维。

5.结构加固使用胶：

依据韧性和耐湿、热，老化性能不同分为A级和B级。对重要构件，如悬臂构件，承受动力作用的结构应使用A级胶。粘贴纤维复合材料必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂。为保证加固用的材料与原结构材料很好的连接，要求粘结材料可灌性好，收缩小，粘结强度高，固化时间可调整，耐久性好，且材料是无毒或低毒的浆液，浆液固化后，其与混凝土的粘结强度应高于被粘结结构的混凝土抗拉强度和抗剪强度。

二加固方法

混凝土结构补强加固方法分为两大类：直接加固法和间接加固法。

直接加固法是通过一些技术措施，直接提高构件截面的承载力和刚度。 其方法有：1．加大截面加固法；2．置换混凝土加固法；3．外粘贴加固法（包括钢板加固法和粘贴复合材料加固法） 4．粘型钢加固法。

1加大截面加固法：采用与原有构件同类的材料，通过增大截面的面积，提高构件的承载力和刚度，达到对原构件进行加固的目的。这是一种传统的加固方法，也是一种非常有效的加固方法。该方法可以用来提高构件的抗弯、抗压、抗剪、抗拉等能力，同时也可以用来修复已经损伤的混凝土截面，提高其耐久性。其适用于受弯，受压构件中（板，梁，柱，基础等），主要应用于受压构件。但这种加固方法对原有构件地截面尺寸有一定程度的增加，使原有的建筑使用空间变小；另外施工周期长，对在用建筑的使用环境有较严重的影响。一般在加固期间，建筑是不能正常使用的。

构造规定：①新增混凝土的最小厚度：板60mm（一般在板面）；

梁，柱：人工浇筑时，h60mm

喷射混凝土，h50mm

②钢筋采用热轧钢筋直径：板8mm,梁12mm,柱14mm,箍筋加锚式d8mm

③新增受力钢筋与原受力筋间距20mm，并采用短筋或箍筋与原构件焊接（图1）

2 置换混凝土加固法：适用于承重构件受压区，混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固（主要用于柱）。非置换部分的原构件混凝土的强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土构件新建时规定的等级。

构造要求：①置换混凝土强度提高一级

②置换混凝土深度，板h40mm；梁，柱：人工浇捣h60mm；

喷射施工h50mm

③置换剔除部应在沿构件整个宽度的一侧或对应的两侧

3外粘贴加固法：分为粘贴钢板固法和纤维加固法，用粘结剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位，以提高构件承载力和刚度。如在混凝土受弯构件的受拉区粘贴钢板或纤维布，起到了受拉钢筋的作用，提高了构件的抗弯能力和刚度；又如在混凝土柱截面周边粘贴封闭式钢板或纤维箍，在提高柱抗剪承载能力的同时，约束混凝土，提高了构件的强度和延性。

纤维增加复合材料是把高性能的纤维织物，如玻璃纤维、碳纤维和阿拉米得纤维等，放置在环氧树脂等基材上，经胶合凝固后形成。优点：具有很高的抗化学腐蚀能力和对被加固结构的保护能力，提高了结构的耐久性，且材料强度高，外贴加固用量少（厚度小）；荷载增加少，几乎不改变原有结构的外形和尺寸；施工周期短，操作简单，加固时噪音小、灰尘少，对结构的使用环境影响小。

加固要求被加固的混凝土等级C15；纤维设计成仅受拉力作用，钢板设计成仅受轴向应力的作用；长期使用的环境温度不应高于60℃。加固时，应采取措施卸除作用在结构上的大部分荷载。适用于钢筋混凝土受弯，轴心受压，大偏心受压及受拉构件的加固，不适用素混凝土构件。粘贴在混凝土构件表面上的纤维复合材料，其表面应进行防护处理（不得直接暴露于阳光下或有害介质中，应做防火处理）。

4粘型钢加固法.：把型钢包在被加固（钢筋混凝土）构件的外侧，通过外包钢与原有构件的共同作用，提高构件的承载能力和刚度，达到加固的目的。如在钢筋混凝土或砖柱的四角，设置角钢，并用缀板将角钢连成一体，起到了对柱子的加固作用。

构造要求：角钢厚度不应小于5mm，长边对梁不应小于50mm（如图2），柱不应小于75mm，沿梁，柱轴线方向每隔一定距离设用扁钢制作的箍版或缀板，箍板或缀板截面不小于40mm×40mm（图2）。

加固梁，柱时，应将构件棱角打磨成半径7mm的圆角，外粘型钢的注胶应在型钢构架焊接完成后进行，胶缝厚度易控制在3―5mm（厚度不超过8mm，长度不超过300mm，更不能出现在端部）。型钢表面（含混凝土表面）应抹厚度25mm的高强度等级水泥砂浆。

间接加固法是根据原有结构体系的客观条件，采用技术措施，改变结构传力途径，减少被加固构件的荷载效应。其方法有：1.外加预应力法，2.增设支点加固法。

1.外加预应力加固法：采用高强度钢筋或型钢等，在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆，通过施加预应力，使体外的拉杆或压杆与被加固构件共同受力，克服被加固构件的应力超前现象，改变原有截面的受力特征，提高加固后体系的承载能力和刚度。

预应力拉杆加固广泛应用于受弯，受拉构件的加固，在提高构件承载力的同时，对提高截面的刚度、减少原有构件裂缝宽度和挠度、提高加固后构件截面的抗裂能力是非常有效的。预应力撑杆可以应用于轴心，小偏心受压构件的加固。优点：占用建筑空间较小、施工周期较短，缺点：施工技术要求较高、预应力拉杆或压杆与被加固构件的连接与锚固处理较复杂、难度较大，施工时的侧向稳定等问题

2．增设支点加固法：如在梁、板等构件上增设支点，在柱子、屋架之间增设支撑构件，都能减少结构构件的计算跨度和荷载效应，发挥构件潜力，增加结构的稳定性，达到结构加固的目的。按照支撑结构的受力性能，增设支点法分为刚性支点法和弹性支点法。

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它承重结构的一种加固方法。例如在梁中间设置一个支撑柱，该柱受压把荷载传递给基础，支撑构件受压，变形非常小，可以近似视为不动支点。弹性支点是以支承结构的受弯作用来间接传递荷载的一种加固方法。例如在梁中间沿其垂直方向设置一道梁，该新加梁通过受弯把荷载传递到梁端的支撑结构上，由于支撑构件受弯，变形较大，不能忽略不计。增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构的加固。

三裂缝修补技术

混凝土结构裂缝按其形式分三类：a.静止裂缝：宽度，形态，数量均已稳定的裂缝；b活动裂缝：宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定，时开时闭。修补时，尚先消除其成因，并观察一段时间，确定已稳定再按静止裂缝修补，可用弹性材料封闭；c.尚在发展中的裂缝，对此类裂缝应待其停止发展后，再进行修补。

裂缝修补方法：a.表面封闭法：利用低稠度且具有良好渗透性的修补胶液封闭裂缝通道。b.以一定的压力将低黏度高强度的裂缝修补胶液注入裂缝腔内，此法适用于0.1mmw1.5mm的静止裂缝，适用于数量不多的裂缝；c.压力注浆法：在一定时间以较高压力将修补裂缝用的注浆料压入裂缝腔内，适用于大型贯穿性的裂缝，大体积混凝土的裂缝（窝状严重缺陷），以及深而蜿蜒的裂缝。d.填充密封法：在构件表面沿裂缝走向凿出深和宽分别不小于20mm和15mm的U性沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填充材料充填，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。

四 结论

结构加固与改造工程是人类历史发展的客观需要，它不但节约能源，符合科学发展观所倡导的可持续发展战略，而且减少大量固体废弃物的排放，从而减少对人们赖以生存环境的污染。

参考文献

[1] 雷宏刚.土木工程事故分析与处理.华中科技大学出版社，2008

[2] 中华人民共和国行业标准 《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006. 北京：中国建筑工业出版社，2006

[3] 中华人民共和国行业标准 《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》GB50608-2010.北京：中国计划出版社，2011