钢筋混凝土结构加固的背景

钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式，尤其是在工业建筑中钢筋混凝土结构所占比重大，但是钢筋混凝土结构在超过使用年限后，会出现明显的损伤。这些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用极限；有的由于建造质量差；在这种情况下，往往不会因此而拆除重建，结构均需要进行增强，补强，改造和维修。混凝土结构的加固可以分为直接加固与间接加固两个种类，在设计人员设计时可根据实际情况选择合适的方法和施工技术。直接加固的一般方法有:加大截面加固法、置换混凝土加固法、有粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强塑料加固法、绕丝法、锚栓锚固法等。间接加固法包括预应力加固法、增设支点加固法等。

常用的加固方法：

粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。它是一种非常简单且优良的加固补强方法，但要求被加固混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa，除了具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

增加支承加固法：

增设支点加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的荷载效应，提高结构承载水平的目的。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。

有粘结外包型钢加固法：

外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法，外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法，采用该方法加固混凝土结构构件时，应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注，把型钢与被加固构件粘结成一整体，以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所；适用于使用上不允许显着增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

粘贴钢板加固法：

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)表面粘贴强度高的钢板，使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力，约束混凝上变形，提高了加固构件的刚度和抗裂度，有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能，且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时，要求被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa，并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用，钢板表面应进行防锈蚀处理，表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特点是施工简单、速度快、上期短；现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小；传力直接，加固效果好，耐久性好；且加固后对原结构外观和原有净空无显着影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；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。

加大截面加固法：

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，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。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明，加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段，结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担；开裂后及极限状态下，则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。

2.6预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法，通过预应力的施加改变了原结构内力分布和应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此后加部分和原结构能共同工作，结构的承载能力可显着提高，并可减少结构的变形、裂缝宽度。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上，在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制，斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。

置换混凝土加固法：

置换混凝土加固法是指对原有结构强度低，韧性差的构件材料用强度高，韧性好的混凝土材料置换的方法。该方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。施工工艺简单方便，上期短，占用空间小，不影响使用功能，而且造价比较低，经济合理。采用本方法加固混凝土结构构件时，其非置换部分的原构件混凝土强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土提高一级且不应低于C25混凝土的置换深度，板不应小于40mm，梁、柱采用人工浇筑时，不应小于60mm,采用喷射法施工时，不应小于50mm，置换长度应根据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果确定，但对非全长置换的隋况其两端应分别延伸不应小于100 mm。置换部分应位于构件受压区内，且应根据受力方向将有缺陷混凝土剔除，剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧，不得仅剔除截面的一隅。

上述混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索，随着建筑科学技术的不断进步，新型建筑材料不断出现，更好的加固施工方法将会有更大拓展，因此，加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。