關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)策略的探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)策略的探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】建筑結(jié)構(gòu)長時(shí)間地受到自然環(huán)境的破壞和人為因素的影響，使得建筑物在外觀、功能的使用上都受到了影響，比如鋼筋露在外面、因潮濕而引起墻皮脫落、樓板出現(xiàn)裂縫等。但是人們的生活居住環(huán)境在發(fā)生改變，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的使用要求也隨之發(fā)生了改變，而因?yàn)閷?duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性的要求越來越高，使得從事建筑結(jié)構(gòu)加固工作的人員需具有的素質(zhì)更好，技能更高。

【關(guān)鍵詞】建筑工程;鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì);分析

人們生活水平的提高使得人們不但關(guān)注建筑的外觀，而且對(duì)建筑物的使用性能的要求也在逐步提高。在建筑結(jié)構(gòu)中，主要是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，而因?yàn)槿藶橐蛩睾妥匀灰蛩氐挠绊?，使得鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了很多問題，比如鋼筋外露、裂縫等問題，這些都不利于建筑的安全性。

1加固設(shè)計(jì)過程

1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)荷載取值

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)荷載取值一般是根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）的規(guī)定來執(zhí)行的，如沒有這個(gè)規(guī)定，則是根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（GB50367-2013）的規(guī)定，來對(duì)鋼筋混凝土的永久荷載進(jìn)行抽樣性的調(diào)查，其中抽樣的數(shù)目要大于5個(gè)，它的荷載標(biāo)準(zhǔn)值是平均值的1.1倍，工藝荷載也要以使用單位的數(shù)值取值為主。

1.2設(shè)計(jì)構(gòu)造方面

（1）框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋配置的要求是根據(jù)上述規(guī)范中的規(guī)定，要求其使用的是在框架柱箍筋加密區(qū)采用的箍率最小化的目標(biāo)，這點(diǎn)很多設(shè)計(jì)人員沒有很留意，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中規(guī)定的要求，一般要滿足一級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，其箍率的特征值要大于0.12，而且體積配箍率要大于0.6%，對(duì)于二級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，其配置的箍率特征值要大于0.10，而且體積配箍率要大于0.5%;對(duì)于三級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，其配置的箍率特征值要大于0.08，而且體積的配箍率要大于0.4%。對(duì)于這些規(guī)定，在設(shè)計(jì)中常常沒有引起足夠的重視，特別是柱軸壓比小的時(shí)候，更要滿足上述這些要求。這些是節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)延性的重要結(jié)構(gòu)特征，要嚴(yán)格地遵守。

（2）框架梁的縱向配筋率主要是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中規(guī)定而制定的，具體包括如果框架梁的兩端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí)，梁箍筋的最小直徑數(shù)應(yīng)該比上述規(guī)定中規(guī)定的數(shù)值要大2毫米。在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)中，因?yàn)槌３：鲆曔@個(gè)規(guī)定，使得梁端的延性不是很適合。

1.3結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

在分析原結(jié)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算的過程中是根據(jù)國家現(xiàn)有的規(guī)范和改造后的功能布局等來進(jìn)行的。如在結(jié)果中通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了柱軸壓比超過了限制、梁超筋等問題，說明原來的結(jié)構(gòu)截面不大，不能滿足改造后的結(jié)構(gòu)上的需求，所以想要采用截面加固法，然后再根據(jù)截面加大后在來計(jì)算并分析結(jié)構(gòu)。當(dāng)然條件不允許的話，就適合采用外包鋼法。這時(shí)對(duì)于新增的混凝土和鋼筋的強(qiáng)度要依照《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（GB50367-2013）中的規(guī)定來進(jìn)行加減，比如對(duì)于柱等受壓結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的受壓區(qū)，在新增混凝土和縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值上，其折減系數(shù)設(shè)為0.9，對(duì)于梁板等受彎結(jié)構(gòu)來說通常采用的是受壓區(qū)加固和受拉區(qū)加固這兩種方式。在受壓區(qū)通過加固的受彎構(gòu)件，其在承載力、抗裂度、鋼筋應(yīng)力、裂縫的寬度和變形計(jì)算驗(yàn)算的時(shí)候要根據(jù)疊合的構(gòu)件來進(jìn)行加固，如采用的是受拉區(qū)的加固模式，其在受彎構(gòu)件的跨中承載力計(jì)算的過程中，新增縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)折減系數(shù)為0.9，如通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)沒有出現(xiàn)梁超筋、柱軸壓比超過限制，說明原有的構(gòu)件大小是適合的。

2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中需要注意的常見問題

2.1對(duì)于在承擔(dān)加固設(shè)計(jì)中，參加了加固設(shè)計(jì)的安全性、可控性的設(shè)計(jì)單位要負(fù)全部的責(zé)任，而對(duì)于沒參加加固設(shè)計(jì)的單位則不需要負(fù)責(zé)。

2.2對(duì)于加固設(shè)計(jì)的構(gòu)件，要盡可能地選擇新材料、新技術(shù)、新工藝，新型的材料和技術(shù)采用的是理性的加固效果，但是采用之前需要加強(qiáng)新技術(shù)的鑒定，新材料要和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

3.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)的基本原則

隨著施工工藝的不斷增強(qiáng)，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)中應(yīng)該要采取加固處理。這樣的效果才會(huì)好。而在鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的過程中，為了加強(qiáng)加固效果，一般需要遵循下面的幾項(xiàng)原則。

3.1綜合性原則

首先，要編制具體的鋼筋混凝土的加固方案。在方案的編制過程中，要從多方面來加以考慮，不但要考慮施工成本、加固的技術(shù)選擇要素，而且還要從經(jīng)濟(jì)效益要素加以考慮，來保證在加固設(shè)計(jì)中的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。

3.2整體性原則

在加固的具體實(shí)施過程中，要鏈接好加固件和加固對(duì)象，協(xié)調(diào)性要好，這也是為了保證鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)在整個(gè)工程中的一致性。

3.3適應(yīng)性原則

在保證鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)不同的基礎(chǔ)上，當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)破損，那么在對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的過程中需深入結(jié)構(gòu)化的破損問題，分析其存在的具體原因，來制定出合理而科學(xué)的加固施工方案。

3.4經(jīng)濟(jì)性原則

在鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)中，加固設(shè)計(jì)是項(xiàng)系統(tǒng)化的工程，而其中如何保證對(duì)經(jīng)濟(jì)效益時(shí)效性的評(píng)價(jià)是其中一項(xiàng)具體的指標(biāo)，所以為了保證建筑的性能的正?；鸵谠械慕ㄖl件基礎(chǔ)上來加強(qiáng)加固處理，有效降低加固成本。

4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的加固設(shè)計(jì)方法

4.1直接加固法

在直接加固法中經(jīng)常采用的有粘貼碳纖維布加固法、粘鋼板加固法和增加截面加固法。在加固施工過程中采用粘貼碳纖維布加固法是有效地把纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過膠結(jié)材料有效地黏貼在被加固的構(gòu)件受拉區(qū)域，和被加固的截面共同來承受受拉作用力，主要應(yīng)用于梁底，板底的及柱子的受剪承載力不足。粘鋼板加固方法類似于粘貼碳纖維布。型鋼加固比鋼板加固的好處是可以利用剛才的抗壓強(qiáng)度。但是兩中粘鋼方法都需進(jìn)行專門的防腐防火處理，這里需要強(qiáng)調(diào)的是《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于兩中粘鋼加固的計(jì)算方法是不同的，型鋼加固的計(jì)算公式類似于柱子，粘鋼板加固的方法類似于單筋矩形截面梁配筋。這是很多人現(xiàn)在一直弄錯(cuò)的地方。長期以來很多人把粘鋼計(jì)算的結(jié)果直接替換為型鋼，用以避開40%承載力提高的限制，這種做法是極其危險(xiǎn)的。

4.2粘貼碳纖維布加固法

粘貼碳纖維布加固法是通過碳纖維復(fù)合材料來加固混凝土的結(jié)構(gòu)，這是新型材料在建筑領(lǐng)域中的問題的新嘗試。最開始是在二十世紀(jì)八十年代早期，日本在碳纖維加固混凝土方面進(jìn)行了大量的研究，隨之歐洲、美國等國家也開始了在這個(gè)領(lǐng)域中的嘗試，并成果顯著。這種加固的方式往往是在被加固的構(gòu)件表面采用樹脂材料和碳纖維布，并通過碳纖維布的拉伸強(qiáng)度來提高原有構(gòu)建的承重力。這種加固方式的特征是操作簡單、周期不長、門檻不高、抗腐蝕、耐久性好、不會(huì)增加原有結(jié)構(gòu)的重量和構(gòu)件的尺寸等。不足之處是不能對(duì)荷載要求增加較大的構(gòu)件進(jìn)行加固。同時(shí)碳纖維板的應(yīng)用也是越來越廣泛。

4.3粘鋼板法

粘鋼板法是在加固的混凝土構(gòu)件表面先用膠類等材質(zhì)粘在已打好孔的鋼板上，再在這個(gè)打好的孔中加入鉚釘，來加固鋼板和通過鋼板構(gòu)件中的鋼筋來承受整個(gè)構(gòu)建的承載力。這種加固法不但保證了加固鋼板和原有的構(gòu)件間相互之間能夠結(jié)合得更加牢固，能夠共同受力，而且這種方式簡單、易操作、加固效果好，加固的質(zhì)量也易得到保證。不好的地方是打孔會(huì)對(duì)原有的構(gòu)件造成二次損傷，而且打孔的位置也易受到梁內(nèi)鋼筋的影響。同時(shí)鋼板的厚度需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，以厚度為5毫米，寬度為100毫米為佳。鋼板厚度越大，所起到的效果越差。同時(shí)此方法只能是提高構(gòu)件的40%承載力。

4.4增大截面加固技術(shù)

在需要增大結(jié)構(gòu)的承載力超過40%的時(shí)候，粘貼鋼板及碳纖維的方法就不再起作用了，需要進(jìn)行采用增加混凝土截面的辦法進(jìn)行設(shè)計(jì)。此方法的好處是可以大范圍的提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，但是缺點(diǎn)是施工周期長，需要對(duì)原結(jié)的破壞大。同時(shí)新增混凝土結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)混凝土的結(jié)和也是一個(gè)需要解決的問題。

4.5高延性混凝土加固

高延性混凝土是最近出來的一種新型材料，現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)村房屋的抗震加固中。對(duì)于一般的磚混結(jié)構(gòu)的加固，是可以替代砂漿進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的。好處是強(qiáng)度大，粘結(jié)性強(qiáng)，對(duì)結(jié)構(gòu)承載的提高明顯。同時(shí)由于此材料的延性大，可以很好的解決磚混結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)制板的磚混結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)倒塌問題。問題是造價(jià)高，這是最大的限制原因。后面需要對(duì)此材料在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用進(jìn)行跟深入的研究學(xué)習(xí)。

5鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)方案的選擇

在結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，很多人容易把體系加固，局部加固，構(gòu)件加固搞混。對(duì)于加固設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該從面到點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。需要有清晰的思路和明確的方向。

在實(shí)際的操作過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)不是只有一種，而是和多個(gè)方案相結(jié)合起來。保證了解每個(gè)加固施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的過程中能夠做好下面幾個(gè)工作，保證加固設(shè)計(jì)的科學(xué)性。一是要綜合分析好鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)，把握好建筑所需的加固度，進(jìn)而保證施工工期、加固施工工期所帶來的影響和在使用中所耗費(fèi)的成本要素等。二是