淺議鋼筋混凝土結構加固技術
2015-07-13
1.鋼筋混凝土結構加固技術應用原則
根據(jù)《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范》中的相關規(guī)定，鋼筋混凝土加固施工技術應用原則可歸納為以下幾點：
1.1維持性原則
針對抗震安全性系數(shù)降低的建筑鋼筋混凝土結構，按照原來設計的標準規(guī)范，將鋼筋混凝土結構的安全系數(shù)提升到降低前的水平，通常是對弱化原結構性能或者降低承載力的局部部位進行加固。該原則可參考借鑒的標準規(guī)范有《建筑抗震鑒定標準》，適用于按照抗震加固設計規(guī)范要求施工的建筑工程鋼筋混凝土結構，而該建筑工程鋼筋混凝土結構由于主客觀原因，抗震水平已經(jīng)下降，尤其是已經(jīng)超過40年使用年限的建筑鋼筋混凝土結構，需要盡量使其滿足現(xiàn)行的國家標準規(guī)范。
1.2提升性原則
針對那些抗震設防水平無論是否出現(xiàn)下降，均不符合現(xiàn)行抗震設防標準的建筑鋼筋混凝土結構。這種抗震加固不能繼續(xù)沿用之前的標準規(guī)范，而是以現(xiàn)行標準為依據(jù)，對存在結構抗震水平差異的部位進行加固，尤其是那些施工時沒有嚴格考慮抗震設防問題的建筑結構。提升性抗震加固施工的難度更大，在加固之前，鋼筋混凝土結構已經(jīng)在一定荷載作用力之下，產(chǎn)生應力壓縮或者彎曲變形等，對其加固，并沒有卸除原有的荷載，而是新增加的承載能力，減緩荷載的壓縮影響，從而起到加固的效果。
2.鋼筋混凝土結構加固技術應用的建議措施
鑒于鋼筋混凝土結構加固技術應用的基本原則，本文將重點對粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固三種方法展開分析，在分別了解這些加固方法原理的基礎上，對如何應用這些方法，以及這些方法的適用性范圍，進行如下探討：
2.1粘鋼加固技術
粘鋼加固法的應用，具體的原理是找出建筑鋼筋混凝土結構構件表面的受拉區(qū)域，然后將一定規(guī)格的鋼板粘貼其上，利用鋼板的粘接能力，將原來混凝土構件的拉力和剪力傳遞到鋼板上，作為建筑鋼筋混凝土結構受力鋼筋的一部分，提高建筑結構的承載力。這種加固方法在上個世紀60年代末就已經(jīng)開始應用，不僅施工簡單，而且不會影響建筑結構的外觀。
?。?）粘鋼加固技術的應用形式主要有四種：第一種是將鋼板粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結構的底部，以增強結構跨中正截面的抗彎水平和承載水平；第二種是將鋼板粘貼在梁式結構的梁板上部，或者粘貼在中性軸以上部位，以增強制作部位的正截面抗彎水平和承載水平；第三種是將“U”型的鋼板作為錨固鋼板，粘貼在梁式建筑鋼筋混凝土結構上，增強結構斜截面的抗剪水平和承載水平；第四種是將“U”型以搭接的形式，粘貼在鋼筋混凝土結構框架柱上，以環(huán)形約束結構加固部位，提高柱的延性水平。
?。?）粘鋼加固技術的應用要求如下：粘鋼加固要求處理好鋼板與待加固部位的結合面，對結合面混凝土的粘貼強度要求比較高，我們在加固的時候，要控制好混凝土的強度等級，原則上在C15之上，而且鋼板的厚度，也是根據(jù)混凝土的強度而定，同時決定了鋼板的錨固長度。一般情況下，鋼板的厚度越大，鋼板的錨固長度就越長，會明顯影響粘結的效果，而鋼板越薄，用膠量增加，會增加鋼板防腐的難度。筆者結合施工經(jīng)驗，認為粘鋼加固的鋼板有三種最佳的厚度，第一種是混凝土強度等級小于C20時，鋼板厚度為2-3mm；第二種是混凝土等級為C20-C25時，鋼板厚度為3-4mm；第三種是混凝土等級大于C25時，鋼板厚度為4-5mm。至于鋼板的錨固長度，是在滿足計算規(guī)定的同時，根據(jù)待加固建筑鋼筋混凝土結構的構造要求而定，如果屬于受拉區(qū)的錨固，錨固長度至少為鋼板厚度的200倍，而且不能小于600mm；如果屬于受壓區(qū)的錨固，錨固長度至少為鋼板厚度的160倍，而且不能小于490mm。除此之外，在利用環(huán)氧樹脂化學灌漿外粘鋼加固的同時，還要采用防腐材料加以保護，以免結構膠在高溫作用下老化剝離。
2.2碳纖維片材加固技術
碳纖維片材加固法，始于上個世紀80年代末，這種加固方法有效避免界面粘結強度的強弱問題，大大提高加固構件的抗彎、抗剪、抗扭、抗拉和承載水平，屬于新型的建筑結構抗震加固技術。
（1）碳纖維片材加固的原理是以垂直的方向，將碳纖維的材料包裹在待加固的鋼筋混凝土構件上，增強構件的延性水平和承載水平，以及抗震耗能水平。碳纖維片材自重僅有2N，厚度僅有0.167mm，不會增加原來鋼筋混凝土結構的自重和截面面積，而且利用手工操作方式就能施工，適用于酸堿鹽等腐蝕環(huán)境，不需要后期維護，因此應用范圍很廣。
?。?）碳纖維片材加固技術的應用形式，主要有四種類型：第一種是將碳纖維布粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結構構件的底部，增強構件跨中正截面的抗彎水平和承載水平；第二種是將碳纖維布粘貼在梁式鋼筋混凝土結構構件的梁板上部，或者構件的中性軸以下，以增強支座正截面的抗彎水平或者承載水平；第三種是將“U”型碳纖維布作為縱向錨固鋼板，粘貼在梁式鋼筋混凝土構件上，以增強構件斜截面的抗剪水平、承載水平；第四種是“U”型碳纖維布以搭接的方式，粘貼在建筑框架柱箍向，以環(huán)形約束結構抗震加固部位，提高柱的延性水平。
?。?）碳纖維片材加固施工方法如下：由于碳纖維布具有較大的極限拉應變，因此在加固之后，要控制鋼筋的拉應力，盡量控制在鋼筋抗拉強度設計值的范圍之內(nèi)，同時保持外貼時的溫度，以及保證加固構件混凝土強度在C15之上；碳纖維布在粘貼之前，需要將加固構件表面的剝落混凝土、油污等清除干凈，粘貼時則要控制碳纖維布與加固部位方向的一致，以及保持碳纖維布與加固構件軸向的垂直，可采用多條密布的方式粘貼，確保防護材料與碳纖維布之間的可靠粘貼。
2.3外粘型鋼加固技術
除了以上兩種鋼筋混凝土結構加固技術方法，外粘型鋼加固技術同樣具有一定的加固效果，其加固的部位主要是鋼筋混凝土結構構件的表面或者角部，將改性環(huán)氧樹脂膠粘劑灌注加固，以改善結構的受力性能，適用于鋼筋混凝土結構的梁、柱、墻、桁架、框架等部位的加固。在施工的時候，搭配角鋼和綴板，全焊接鋼板，并用環(huán)氧樹脂填充不密實的蜂窩、孔洞和裂縫等，使得新舊鋼筋混凝土結構的共同受力，但必須在膠漿初凝之前完成所有操作，方可保證粘結的緊固。
3.結束語
綜上所述，鋼筋混凝土結構加固是當前建筑結構工程施工的重點任務之一，為了進一步提高鋼筋混凝土結構的抗震水平，我們可以秉著加固技術應用的基本原則，結合具體鋼筋混凝土結構工程的加固需求，選擇合適的加固技術。本文以粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固作為鋼筋混凝土結構抗震加固的研究點，通過研究，發(fā)現(xiàn)這些加固具有明顯的實用性，但具體的應用方法，還需要在實際工作中進行不斷的總結，方可不斷提高這些方法的適用性水平。
