結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)

1、<p><b>　　結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)</b></p><p>　　摘要：本文首先總結(jié)了結(jié)構(gòu)加固所用的主要材料，其次，列舉出來結(jié)構(gòu)加固的幾種方法，其各種方法在設(shè)計(jì)過程的各種規(guī)定。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)加固 鋼筋混凝土 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　

2、StructuralStrengtheningandRestoration </p><p>　　Yang Junrong </p><p>　?。˙eris Engineering and Research Corporation, Qingdao 266555,China） </p><p>　　E-mail：yjrong111@yeah.net </p&

3、gt;<p>　　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 require

4、d strictly in the process of designing. </p><p>　　Key words: structural fortification reinforced concrete </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　現(xiàn)實(shí)生活的很多因素有時(shí)會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)不再滿足使用功能的要求，而重

5、新建造建筑物不僅是對(duì)資金的一種浪費(fèi)，而且需要大量的材料，消耗大量的資源，其中的許多資源是不可再生的。因此，對(duì)建筑物進(jìn)行維修與加固，盡可能地延長其使用壽命符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并具有廣闊的前景。舊建筑的加固改造減少了城市建筑垃圾的排放，為保護(hù)生態(tài)、保護(hù)城市文脈起到了積極的作用。 </p><p><b>　　一加固材料的選取 </b></p><p><b>　

6、　1.鋼材 </b></p><p>　　加固用的鋼筋宜選用HPB235、HRB33鋼筋。必要時(shí)可選用HRB400、RRB400或其他高強(qiáng)度鋼材。加固用的型鋼，鋼板、扁鋼和鋼管宜選用Q235或16錳鋼。植筋：應(yīng)采用熱軋帶肋鋼筋，不得使用光圓鋼筋。當(dāng)錨固件為鋼螺桿時(shí)，采用全螺紋螺桿。 </p><p><b>　　2.水泥 </b></p>&

7、lt;p>　　根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加固用的水泥宜優(yōu)先選用硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥，因?yàn)榛鹕交夜杷猁}水泥和礦渣硅碳酸鹽水泥拌制的混凝土，常出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。水泥標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于32.5號(hào)，以便與加固混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20相適應(yīng)，最好采用微膨脹水泥。加固過程中嚴(yán)禁使用過期，受潮及安定性不合格的水泥。 </p><p><b>　　3.混凝土 </b></p><

8、;p>　　一般混凝土強(qiáng)度均小于C30，為了保證新澆混凝土與原混凝土間的粘結(jié)，加固用的混凝土強(qiáng)度應(yīng)比原結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)且不低于C20，若原結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度較高(如高于C40)時(shí)，可采用與原結(jié)構(gòu)相同的強(qiáng)度等級(jí)，加固用混凝土中不應(yīng)摻入粉煤灰等混合材料。 </p><p><b>　　4.纖維復(fù)合材料 </b></p><p>　　分聚丙烯腈基碳纖維，瀝

9、青基纖維（性能質(zhì)量較差），粘膠基碳碳纖維。18k以下為小絲束纖維，18k以上為大絲束纖維，結(jié)構(gòu)加固嚴(yán)禁使用大絲束纖維，宜使用12k以下的小絲束纖維。 </p><p>　　5.結(jié)構(gòu)加固使用膠： </p><p>　　依據(jù)韌性和耐濕、熱，老化性能不同分為A級(jí)和B級(jí)。對(duì)重要構(gòu)件，如懸臂構(gòu)件，承受動(dòng)力作用的結(jié)構(gòu)應(yīng)使用A級(jí)膠。粘貼纖維復(fù)合材料必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑。為保證加固用的材料

10、與原結(jié)構(gòu)材料很好的連接，要求粘結(jié)材料可灌性好，收縮小，粘結(jié)強(qiáng)度高，固化時(shí)間可調(diào)整，耐久性好，且材料是無毒或低毒的漿液，漿液固化后，其與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)高于被粘結(jié)結(jié)構(gòu)的混凝土抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。 </p><p><b>　　二加固方法 </b></p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法分為兩大類：直接加固法和間接加固法。 </p><p>

11、　　直接加固法是通過一些技術(shù)措施，直接提高構(gòu)件截面的承載力和剛度。 其方法有：1．加大截面加固法；2．置換混凝土加固法；3．外粘貼加固法（包括鋼板加固法和粘貼復(fù)合材料加固法） 4．粘型鋼加固法。 </p><p>　　1加大截面加固法：采用與原有構(gòu)件同類的材料，通過增大截面的面積，提高構(gòu)件的承載力和剛度，達(dá)到對(duì)原構(gòu)件進(jìn)行加固的目的。這是一種傳統(tǒng)的加固方法，也是一種非常有效的加固方法。該方法可以用來提高構(gòu)件的抗彎、

12、抗壓、抗剪、抗拉等能力，同時(shí)也可以用來修復(fù)已經(jīng)損傷的混凝土截面，提高其耐久性。其適用于受彎，受壓構(gòu)件中（板，梁，柱，基礎(chǔ)等），主要應(yīng)用于受壓構(gòu)件。但這種加固方法對(duì)原有構(gòu)件地截面尺寸有一定程度的增加，使原有的建筑使用空間變?。涣硗馐┕ぶ芷陂L，對(duì)在用建筑的使用環(huán)境有較嚴(yán)重的影響。一般在加固期間，建筑是不能正常使用的。 </p><p>　　構(gòu)造規(guī)定：①新增混凝土的最小厚度：板?60mm（一般在板面）； </p&

13、gt;<p>　　梁，柱：人工澆筑時(shí)，h?60mm </p><p>　　噴射混凝土，h?50mm </p><p>　　②鋼筋采用熱軋鋼筋直徑：板?8mm,梁?12mm,柱?14mm,箍筋加錨式d?8mm </p><p>　?、坌略鍪芰︿摻钆c原受力筋間距?20mm，并采用短筋或箍筋與原構(gòu)件焊接（圖1） </p><p>　　

14、2 置換混凝土加固法：適用于承重構(gòu)件受壓區(qū)，混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的局部加固（主要用于柱）。非置換部分的原構(gòu)件混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，按現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果不應(yīng)低于該混凝土構(gòu)件新建時(shí)規(guī)定的等級(jí)。 </p><p>　　構(gòu)造要求：①置換混凝土強(qiáng)度提高一級(jí) </p><p>　?、谥脫Q混凝土深度，板h?40mm；梁，柱：人工澆搗h?60mm； </p><p>　　噴射施工h?5

15、0mm </p><p>　?、壑脫Q剔除部應(yīng)在沿構(gòu)件整個(gè)寬度的一側(cè)或?qū)?yīng)的兩側(cè) </p><p>　　3外粘貼加固法：分為粘貼鋼板固法和纖維加固法，用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位，以提高構(gòu)件承載力和剛度。如在混凝土受彎構(gòu)件的受拉區(qū)粘貼鋼板或纖維布，起到了受拉鋼筋的作用，提高了構(gòu)件的抗彎能力和剛度；又如在混凝土柱截面周邊粘貼封閉式鋼板或纖維箍，在提高柱抗剪承載能力

16、的同時(shí)，約束混凝土，提高了構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。 </p><p>　　纖維增加復(fù)合材料是把高性能的纖維織物，如玻璃纖維、碳纖維和阿拉米得纖維等，放置在環(huán)氧樹脂等基材上，經(jīng)膠合凝固后形成。優(yōu)點(diǎn)：具有很高的抗化學(xué)腐蝕能力和對(duì)被加固結(jié)構(gòu)的保護(hù)能力，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，且材料強(qiáng)度高，外貼加固用量少（厚度?。缓奢d增加少，幾乎不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的外形和尺寸；施工周期短，操作簡單，加固時(shí)噪音小、灰塵少，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境影響小。 &

17、lt;/p><p>　　加固要求被加固的混凝土等級(jí)?C15；纖維設(shè)計(jì)成僅受拉力作用，鋼板設(shè)計(jì)成僅受軸向應(yīng)力的作用；長期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。加固時(shí)，應(yīng)采取措施卸除作用在結(jié)構(gòu)上的大部分荷載。適用于鋼筋混凝土受彎，軸心受壓，大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固，不適用素混凝土構(gòu)件。粘貼在混凝土構(gòu)件表面上的纖維復(fù)合材料，其表面應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理（不得直接暴露于陽光下或有害介質(zhì)中，應(yīng)做防火處理）。 </p><

18、p>　　4粘型鋼加固法.：把型鋼包在被加固（鋼筋混凝土）構(gòu)件的外側(cè)，通過外包鋼與原有構(gòu)件的共同作用，提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到加固的目的。如在鋼筋混凝土或磚柱的四角，設(shè)置角鋼，并用綴板將角鋼連成一體，起到了對(duì)柱子的加固作用。 </p><p>　　構(gòu)造要求：角鋼厚度不應(yīng)小于5mm，長邊對(duì)梁不應(yīng)小于50mm（如圖2），柱不應(yīng)小于75mm，沿梁，柱軸線方向每隔一定距離設(shè)用扁鋼制作的箍版或綴板，箍板或綴板截面

19、不小于40mm×40mm（圖2）。 </p><p>　　加固梁，柱時(shí)，應(yīng)將構(gòu)件棱角打磨成半徑?7mm的圓角，外粘型鋼的注膠應(yīng)在型鋼構(gòu)架焊接完成后進(jìn)行，膠縫厚度易控制在3―5mm（厚度不超過8mm，長度不超過300mm，更不能出現(xiàn)在端部）。型鋼表面（含混凝土表面）應(yīng)抹厚度?25mm的高強(qiáng)度等級(jí)水泥砂漿。 </p><p>　　間接加固法是根據(jù)原有結(jié)構(gòu)體系的客觀條件，采用技術(shù)措施，

20、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑，減少被加固構(gòu)件的荷載效應(yīng)。其方法有：1.外加預(yù)應(yīng)力法，2.增設(shè)支點(diǎn)加固法。 </p><p>　　1.外加預(yù)應(yīng)力加固法：采用高強(qiáng)度鋼筋或型鋼等，在被加固構(gòu)件體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿，通過施加預(yù)應(yīng)力，使體外的拉桿或壓桿與被加固構(gòu)件共同受力，克服被加固構(gòu)件的應(yīng)力超前現(xiàn)象，改變?cè)薪孛娴氖芰μ卣鳎岣呒庸毯篌w系的承載能力和剛度。 </p><p>　　預(yù)應(yīng)力拉桿加固廣泛應(yīng)用于受

21、彎，受拉構(gòu)件的加固，在提高構(gòu)件承載力的同時(shí)，對(duì)提高截面的剛度、減少原有構(gòu)件裂縫寬度和撓度、提高加固后構(gòu)件截面的抗裂能力是非常有效的。預(yù)應(yīng)力撐桿可以應(yīng)用于軸心，小偏心受壓構(gòu)件的加固。優(yōu)點(diǎn)：占用建筑空間較小、施工周期較短，缺點(diǎn)：施工技術(shù)要求較高、預(yù)應(yīng)力拉桿或壓桿與被加固構(gòu)件的連接與錨固處理較復(fù)雜、難度較大，施工時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定等問題 </p><p>　　2．增設(shè)支點(diǎn)加固法：如在梁、板等構(gòu)件上增設(shè)支點(diǎn)，在柱子、屋架之間增

22、設(shè)支撐構(gòu)件，都能減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度和荷載效應(yīng)，發(fā)揮構(gòu)件潛力，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的。按照支撐結(jié)構(gòu)的受力性能，增設(shè)支點(diǎn)法分為剛性支點(diǎn)法和彈性支點(diǎn)法。 </p><p>　　剛性支點(diǎn)法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其它承重結(jié)構(gòu)的一種加固方法。例如在梁中間設(shè)置一個(gè)支撐柱，該柱受壓把荷載傳遞給基礎(chǔ)，支撐構(gòu)件受壓，變形非常小，可以近似視為不動(dòng)支點(diǎn)。彈性支點(diǎn)是以支承結(jié)構(gòu)的受彎作用來間接傳遞荷載

23、的一種加固方法。例如在梁中間沿其垂直方向設(shè)置一道梁，該新加梁通過受彎把荷載傳遞到梁端的支撐結(jié)構(gòu)上，由于支撐構(gòu)件受彎，變形較大，不能忽略不計(jì)。增設(shè)支點(diǎn)法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)的加固。 </p><p><b>　　三裂縫修補(bǔ)技術(shù) </b></p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫按其形式分三類：a.靜止裂縫：寬度，形態(tài)，數(shù)量均已穩(wěn)定的裂縫；b活動(dòng)裂縫：寬度在現(xiàn)有環(huán)

24、境和工作條件下始終不能保持穩(wěn)定，時(shí)開時(shí)閉。修補(bǔ)時(shí)，尚先消除其成因，并觀察一段時(shí)間，確定已穩(wěn)定再按靜止裂縫修補(bǔ)，可用彈性材料封閉；c.尚在發(fā)展中的裂縫，對(duì)此類裂縫應(yīng)待其停止發(fā)展后，再進(jìn)行修補(bǔ)。 </p><p>　　裂縫修補(bǔ)方法：a.表面封閉法：利用低稠度且具有良好滲透性的修補(bǔ)膠液封閉裂縫通道。b.以一定的壓力將低黏度高強(qiáng)度的裂縫修補(bǔ)膠液注入裂縫腔內(nèi)，此法適用于0.1mm?w?1.5mm的靜止裂縫，適用于數(shù)量不多的

25、裂縫；c.壓力注漿法：在一定時(shí)間以較高壓力將修補(bǔ)裂縫用的注漿料壓入裂縫腔內(nèi)，適用于大型貫穿性的裂縫，大體積混凝土的裂縫（窩狀嚴(yán)重缺陷），以及深而蜿蜒的裂縫。d.填充密封法：在構(gòu)件表面沿裂縫走向鑿出深和寬分別不小于20mm和15mm的U性溝槽，然后用改性環(huán)氧樹脂或彈性填充材料充填，并粘貼纖維復(fù)合材料以封閉其表面。 </p><p><b>　　四 結(jié)論 </b></p><

26、p>　　結(jié)構(gòu)加固與改造工程是人類歷史發(fā)展的客觀需要，它不但節(jié)約能源，符合科學(xué)發(fā)展觀所倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且減少大量固體廢棄物的排放，從而減少對(duì)人們賴以生存環(huán)境的污染。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 雷宏剛.土木工程事故分析與處理.華中科技大學(xué)出版社，2008 </p><p>　　[2]