房屋建筑混凝土結構加固設計探討

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摘要：房屋建筑結構在經歷長期的使用之后，常常會出現耐久性、穩定性問題，威脅到建筑結構的安全性，因此，必須重視加強對于建筑結構的加固施工，合理運用混凝土結構加固設計，治理房屋結構穩定性。本文重點探討了建筑混凝土結構的加固設計，以供參考。

關鍵詞：混凝土；結構；加固設計

1引言

當前的房屋建筑結構的設計和施工質量，直接決定了房屋建筑工程的整體穩定性和耐久性。我國當前的房屋建筑工程中，老舊混凝土結構開始出現諸多問題，嚴重威脅了房屋建筑結構的穩定性與安全性，如不能及時采取處理措施，勢必嚴重影響居住者人身安全，因此，采用合理的混凝土結構加固技術至關重要。

2建筑工程中的混凝土結構加固設計

2.1基本原則

建筑施工中，通常需要綜合運用多種科學技術，而混凝土結構加固技術的運用就是其中之一，在結合大量先進技術、材料、施工方法的情況下，有效提高了混凝土加固的實際效果，提高了工程建設的經濟效益。在設計混凝土加固工程時，也需要綜合考慮相關的技術指標、經濟指標等因素，從而確保工程設計能夠具備相應的科學性與先進性。在實施混凝土加固時，通常選用強度相較于加固對象更高的混凝土材料，并注意做好加固結構、加固對象連結等細節施工，保證加固件與加固對象能夠維持協調的運作，從而維護建筑結構整體上的一致性。如果將混凝土結構加固技術應用于由于高低溫、化學反應、機械震動等因素所造成的建筑結構破損問題，應當結合破損的實際原因，選擇相應的處理方法，以減輕甚至消除破損原因，達到提高建筑結構安全穩定性的效果。衡量一項工程活動整體質量的重要指標之一，在于其經濟效益的評價，在實際的工作中，混凝土加固施工應當盡可能避免影響到原建筑的正常使用，從而減少加固施工可能對原建筑帶來的負面影響，因此建議盡可能以原本建筑條件為基礎，降低加固施工的成本。

2.2常見建筑結構加固方法的缺陷

直接加固法缺陷直接加固法中有置換混凝土加固法，這一方法的使用不會影響到建筑物凈空，但施工需要花費非常多的時間，將嚴重影響到混凝土強度，并使梁、柱混凝土承重加大，影響建筑結構穩定性；還有一種大截面加固法，這一施工方法現場濕性作業時間長，影響到正常生產與生活，還會使凈空減少；粘結外包型鋼加固法現場需要使用大量鋼筋，需要將混凝土結構強度增大，加固效果與膠黏工藝水平相關，在濕度環境下會使構件出現彎曲或者變形；黏貼纖維增強塑料加固法的使用需要設置防火層，不適合應用在所有的建筑構件中；繞絲法的不足與截面法相似，需要對構件施加較大約束力；錨固法需要對構件混凝土承重改造。

3房建結構新型加固技術

3.1間接加固技術

間接加固技術，通常是根據房屋建筑工程實際的受力情況，合理選擇的加固技術。如果混凝土構件出現受力不均的情況，將會破壞房屋的結構，必須采取相應的調整措施，進行房屋結構的加固設計，例如，通過對受彎混凝土構件采取預應力加固的方法，有效限制外荷載可能對混凝土構件造成的損壞，從而達到防止荷載過大致使房屋結構破壞的目的；或者通過降低外荷載效應的方式，提高混凝土結構本身的抗彎能力。間接加固法中，最為常用的是預應力水平拉桿加固技術，其主要是在混凝土結構上施加預應力，以改善工程混凝土結構抗裂性能，限制裂縫寬度、長度，進而改善混凝土構件的施加預應力，延長房屋結構的使用壽命。另外，預應力拉桿加固技術也是常用的間接加固技術之一，在房屋建筑混凝土結構加固中的應用通常采用臥式組裝，該種方式具有很強的抗壓性和穩定性。

3.2直接加固技術

3.2.1增大截面加固法

當混凝土材料處于三向應力狀態時，三向應變將受到約束，進而將混凝與承載力增強；當側向壓力增大時，約束混凝土構件也會出現橫向變形的增大，促使結構承載力增大。按照三向受力原理，新、舊混凝土結合構件將共同受力，使構件剛度與強度增大，進而使整體承載力增強。這種加固方法優勢是能夠在構件外表面增加一個鋼筋混凝土套箍層，進而將原來的混凝土強度與延伸性增強，提升混凝土抗壓性能。

3.2.2外貼型鋼加固法

外貼型鋼加固法具有現場工作量少、受力穩固、工期短的特點，能夠對原有構件除銹以后應用，濕性作業減少，構件在加固后的1d時間內都可以應用；外貼鋼技術受環境與截面面積影響，能夠將剛度與承載力提高，并且使用成本較低。黏貼過程中對粘結強度與彈性模量有較高要求，如果周圍環境有腐蝕介質時需要使用可靠的耐久性防護措施。

3.2.3黏貼碳纖維復合材料加固法

使用碳纖維復合材料加強混凝土構件穩定性能使新、舊構件后期強度增大，并提升加固速度，加固以后的結構構件會有更高耐腐蝕性與耐久性，對結構影響小，幾乎不會使截面面積增加，耐久性良好，大大提升結構構件受力性能。碳纖維加固技術使用的越來越多已經漸漸取代了粘鋼加固技術，鑒于碳纖維彈性模量低，一般在220GPa左右，高彈性模量在340～560GPa之間，將碳纖維復合材料外貼會使構件加固效果提升.

3.3鋼絲網砂漿加固技術

鋼絲網砂漿加固技術優勢在于自身含有較高鋼材與復合水泥砂漿，并且砂漿具有較強的分散性。研究證明，當鋼絲網水泥砂漿含鋼量達到300kg/m3時，會比普通的水泥砂漿更容易增強砂漿特性。鋼絲網砂漿加固使用的材料彈性好、抗拉強度大、抗滲性與抗裂性好。在實際工程中使用普通鋼筋混凝土構件容易出現開裂、斷裂等問題，并使預應力構件自重降低，延性較弱。而使用鋼絲網水泥復合砂漿則能增強混凝土構件的整體承載力，增強結構穩定性。

3.4注漿加固法

注漿加固法主要針對的是混凝土結構物開裂問題，原理是利用環氧樹脂粘合劑或密封劑，實施加固修補，以不影響實際生產為基本前提，盡可能達到預期的強度要求，從而延長結構使用壽命，效果安全可靠。這種方法主要有以下特點：①灌漿時應延續且慢速，保證樹脂盡量都注入開縫的部位；②這種方法可控制注入量，在需要時也能及時增加灌漿料；③可以依據注入的需要、開裂的大小調整注漿壓力；④能直接用肉眼觀察到注入的情況以及注入量。這種方法主要適用于隧道、橋梁等混凝土結構建筑物的開裂修補上。

4建筑混凝土結構加固工程實例分析

4.1工程概況

某高校體育場占地面積約為11562.2m2，附屬建筑面積達4532.72m2，建筑耐火等級為2級，建筑使用年限為40年，結構類型為框架式結構，抗震度為Ⅶ度，其結構布置如圖1所示。鑒于設計出現變更，原有結構的穩定度與鋼筋混凝土承載力不能滿足標準。該工程需加固鋼筋混凝土柱，高為8.2m，另有一根長度在11.2m的鋼筋混凝土框架柱，如圖2所示。

4.2混凝土結構加固設計

工程使用了外貼鋼加固法，在混凝土構件外貼一層型鋼，與原有混凝土構件一起工作，受力整體均勻，進而將建筑結構的抗彎性能與抗剪性能增加。在使用外貼鋼加固法以后，使混凝土構件剛度與承載力明顯增強，減少了配筋量，使用膠黏劑與黏貼工藝，增強了黏貼穩固性。本工程是一個看臺結構，使用兩個柱作為加固構件，使用外貼型鋼將構件加固，造價低廉，高分子材料使用比套箍加固法少。此外，本工程還使用了套箍加固技術，將原有鋼筋量輸入，使用PKPM軟件對參數分析，加固原配筋面積為3562.2mm2，在不改變截面面積情況下需要加固的配筋面積為1230.63mm2，使用套箍加固技術間距控制在120，考慮到厚度，需要在原有截面面積上增加配筋量。使用PKPM軟件中混凝土構件加固設計軟件，對混凝土構件進行驗算。取中間纖維的設計拉應變取值；縱向受鋼筋極限設置為0.02，單層纖維厚度為10mm直徑。使用不同加固軟件對套箍加固技術進行分析。

5結語

房屋建筑工程中，混凝土結構屬于基本骨架，因此其穩固性將直接關系到整個建筑的堅固。在進行房屋混凝土結構設計的過程中，應當注意切實加強整個設計過程中各個設計環節，嚴格按照相應設計文件開展施工，充分保證房屋建筑的施工質量水平，滿足房屋建筑建設的相應功能。

作者:劉笛 單位:中機中聯工程有限公司

參考文獻:

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