浅议钢筋混凝土结构加固技术
2015-07-13
1.钢筋混凝土结构加固技术应用原则
根据《工业与民用建筑抗震设计规范》中的相关规定，钢筋混凝土加固施工技术应用原则可归纳为以下几点：
1.1维持性原则
针对抗震安全性系数降低的建筑钢筋混凝土结构，按照原来设计的标准规范，将钢筋混凝土结构的安全系数提升到降低前的水平，通常是对弱化原结构性能或者降低承载力的局部部位进行加固。该原则可参考借鉴的标准规范有《建筑抗震鉴定标准》，适用于按照抗震加固设计规范要求施工的建筑工程钢筋混凝土结构，而该建筑工程钢筋混凝土结构由于主客观原因，抗震水平已经下降，尤其是已经超过40年使用年限的建筑钢筋混凝土结构，需要尽量使其满足现行的国家标准规范。
1.2提升性原则
针对那些抗震设防水平无论是否出现下降，均不符合现行抗震设防标准的建筑钢筋混凝土结构。这种抗震加固不能继续沿用之前的标准规范，而是以现行标准为依据，对存在结构抗震水平差异的部位进行加固，尤其是那些施工时没有严格考虑抗震设防问题的建筑结构。提升性抗震加固施工的难度更大，在加固之前，钢筋混凝土结构已经在一定荷载作用力之下，产生应力压缩或者弯曲变形等，对其加固，并没有卸除原有的荷载，而是新增加的承载能力，减缓荷载的压缩影响，从而起到加固的效果。
2.钢筋混凝土结构加固技术应用的建议措施
鉴于钢筋混凝土结构加固技术应用的基本原则，本文将重点对粘钢加固、碳纤维片材加固、外粘型钢加固三种方法展开分析，在分别了解这些加固方法原理的基础上，对如何应用这些方法，以及这些方法的适用性范围，进行如下探讨：
2.1粘钢加固技术
粘钢加固法的应用，具体的原理是找出建筑钢筋混凝土结构构件表面的受拉区域，然后将一定规格的钢板粘贴其上，利用钢板的粘接能力，将原来混凝土构件的拉力和剪力传递到钢板上，作为建筑钢筋混凝土结构受力钢筋的一部分，提高建筑结构的承载力。这种加固方法在上个世纪60年代末就已经开始应用，不仅施工简单，而且不会影响建筑结构的外观。
（1）粘钢加固技术的应用形式主要有四种：第一种是将钢板粘贴在梁式或者板式钢筋混凝土结构的底部，以增强结构跨中正截面的抗弯水平和承载水平；第二种是将钢板粘贴在梁式结构的梁板上部，或者粘贴在中性轴以上部位，以增强制作部位的正截面抗弯水平和承载水平；第三种是将“U”型的钢板作为锚固钢板，粘贴在梁式建筑钢筋混凝土结构上，增强结构斜截面的抗剪水平和承载水平；第四种是将“U”型以搭接的形式，粘贴在钢筋混凝土结构框架柱上，以环形约束结构加固部位，提高柱的延性水平。
（2）粘钢加固技术的应用要求如下：粘钢加固要求处理好钢板与待加固部位的结合面，对结合面混凝土的粘贴强度要求比较高，我们在加固的时候，要控制好混凝土的强度等级，原则上在C15之上，而且钢板的厚度，也是根据混凝土的强度而定，同时决定了钢板的锚固长度。一般情况下，钢板的厚度越大，钢板的锚固长度就越长，会明显影响粘结的效果，而钢板越薄，用胶量增加，会增加钢板防腐的难度。笔者结合施工经验，认为粘钢加固的钢板有三种最佳的厚度，第一种是混凝土强度等级小于C20时，钢板厚度为2-3mm；第二种是混凝土等级为C20-C25时，钢板厚度为3-4mm；第三种是混凝土等级大于C25时，钢板厚度为4-5mm。至于钢板的锚固长度，是在满足计算规定的同时，根据待加固建筑钢筋混凝土结构的构造要求而定，如果属于受拉区的锚固，锚固长度至少为钢板厚度的200倍，而且不能小于600mm；如果属于受压区的锚固，锚固长度至少为钢板厚度的160倍，而且不能小于490mm。除此之外，在利用环氧树脂化学灌浆外粘钢加固的同时，还要采用防腐材料加以保护，以免结构胶在高温作用下老化剥离。
2.2碳纤维片材加固技术
碳纤维片材加固法，始于上个世纪80年代末，这种加固方法有效避免界面粘结强度的强弱问题，大大提高加固构件的抗弯、抗剪、抗扭、抗拉和承载水平，属于新型的建筑结构抗震加固技术。
（1）碳纤维片材加固的原理是以垂直的方向，将碳纤维的材料包裹在待加固的钢筋混凝土构件上，增强构件的延性水平和承载水平，以及抗震耗能水平。碳纤维片材自重仅有2N，厚度仅有0.167mm，不会增加原来钢筋混凝土结构的自重和截面面积，而且利用手工操作方式就能施工，适用于酸碱盐等腐蚀环境，不需要后期维护，因此应用范围很广。
（2）碳纤维片材加固技术的应用形式，主要有四种类型：第一种是将碳纤维布粘贴在梁式或者板式钢筋混凝土结构构件的底部，增强构件跨中正截面的抗弯水平和承载水平；第二种是将碳纤维布粘贴在梁式钢筋混凝土结构构件的梁板上部，或者构件的中性轴以下，以增强支座正截面的抗弯水平或者承载水平；第三种是将“U”型碳纤维布作为纵向锚固钢板，粘贴在梁式钢筋混凝土构件上，以增强构件斜截面的抗剪水平、承载水平；第四种是“U”型碳纤维布以搭接的方式，粘贴在建筑框架柱箍向，以环形约束结构抗震加固部位，提高柱的延性水平。
（3）碳纤维片材加固施工方法如下：由于碳纤维布具有较大的极限拉应变，因此在加固之后，要控制钢筋的拉应力，尽量控制在钢筋抗拉强度设计值的范围之内，同时保持外贴时的温度，以及保证加固构件混凝土强度在C15之上；碳纤维布在粘贴之前，需要将加固构件表面的剥落混凝土、油污等清除干净，粘贴时则要控制碳纤维布与加固部位方向的一致，以及保持碳纤维布与加固构件轴向的垂直，可采用多条密布的方式粘贴，确保防护材料与碳纤维布之间的可靠粘贴。
2.3外粘型钢加固技术
除了以上两种钢筋混凝土结构加固技术方法，外粘型钢加固技术同样具有一定的加固效果，其加固的部位主要是钢筋混凝土结构构件的表面或者角部，将改性环氧树脂胶粘剂灌注加固，以改善结构的受力性能，适用于钢筋混凝土结构的梁、柱、墙、桁架、框架等部位的加固。在施工的时候，搭配角钢和缀板，全焊接钢板，并用环氧树脂填充不密实的蜂窝、孔洞和裂缝等，使得新旧钢筋混凝土结构的共同受力，但必须在胶浆初凝之前完成所有操作，方可保证粘结的紧固。
3.结束语
综上所述，钢筋混凝土结构加固是当前建筑结构工程施工的重点任务之一，为了进一步提高钢筋混凝土结构的抗震水平，我们可以秉着加固技术应用的基本原则，结合具体钢筋混凝土结构工程的加固需求，选择合适的加固技术。本文以粘钢加固、碳纤维片材加固、外粘型钢加固作为钢筋混凝土结构抗震加固的研究点，通过研究，发现这些加固具有明显的实用性，但具体的应用方法，还需要在实际工作中进行不断的总结，方可不断提高这些方法的适用性水平。
