房屋建筑混凝土结构加固设计探讨

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摘要：房屋建筑结构在经历长期的使用之后，常常会出现耐久性、稳定性问题，威胁到建筑结构的安全性，因此，必须重视加强对于建筑结构的加固施工，合理运用混凝土结构加固设计，治理房屋结构稳定性。本文重点探讨了建筑混凝土结构的加固设计，以供参考。

关键词：混凝土；结构；加固设计

1引言

当前的房屋建筑结构的设计和施工质量，直接决定了房屋建筑工程的整体稳定性和耐久性。我国当前的房屋建筑工程中，老旧混凝土结构开始出现诸多问题，严重威胁了房屋建筑结构的稳定性与安全性，如不能及时采取处理措施，势必严重影响居住者人身安全，因此，采用合理的混凝土结构加固技术至关重要。

2建筑工程中的混凝土结构加固设计

2.1基本原则

建筑施工中，通常需要综合运用多种科学技术，而混凝土结构加固技术的运用就是其中之一，在结合大量先进技术、材料、施工方法的情况下，有效提高了混凝土加固的实际效果，提高了工程建设的经济效益。在设计混凝土加固工程时，也需要综合考虑相关的技术指标、经济指标等因素，从而确保工程设计能够具备相应的科学性与先进性。在实施混凝土加固时，通常选用强度相较于加固对象更高的混凝土材料，并注意做好加固结构、加固对象连结等细节施工，保证加固件与加固对象能够维持协调的运作，从而维护建筑结构整体上的一致性。如果将混凝土结构加固技术应用于由于高低温、化学反应、机械震动等因素所造成的建筑结构破损问题，应当结合破损的实际原因，选择相应的处理方法，以减轻甚至消除破损原因，达到提高建筑结构安全稳定性的效果。衡量一项工程活动整体质量的重要指标之一，在于其经济效益的评价，在实际的工作中，混凝土加固施工应当尽可能避免影响到原建筑的正常使用，从而减少加固施工可能对原建筑带来的负面影响，因此建议尽可能以原本建筑条件为基础，降低加固施工的成本。

2.2常见建筑结构加固方法的缺陷

直接加固法缺陷直接加固法中有置换混凝土加固法，这一方法的使用不会影响到建筑物净空，但施工需要花费非常多的时间，将严重影响到混凝土强度，并使梁、柱混凝土承重加大，影响建筑结构稳定性；还有一种大截面加固法，这一施工方法现场湿性作业时间长，影响到正常生产与生活，还会使净空减少；粘结外包型钢加固法现场需要使用大量钢筋，需要将混凝土结构强度增大，加固效果与胶黏工艺水平相关，在湿度环境下会使构件出现弯曲或者变形；黏贴纤维增强塑料加固法的使用需要设置防火层，不适合应用在所有的建筑构件中；绕丝法的不足与截面法相似，需要对构件施加较大约束力；锚固法需要对构件混凝土承重改造。

3房建结构新型加固技术

3.1间接加固技术

间接加固技术，通常是根据房屋建筑工程实际的受力情况，合理选择的加固技术。如果混凝土构件出现受力不均的情况，将会破坏房屋的结构，必须采取相应的调整措施，进行房屋结构的加固设计，例如，通过对受弯混凝土构件采取预应力加固的方法，有效限制外荷载可能对混凝土构件造成的损坏，从而达到防止荷载过大致使房屋结构破坏的目的；或者通过降低外荷载效应的方式，提高混凝土结构本身的抗弯能力。间接加固法中，最为常用的是预应力水平拉杆加固技术，其主要是在混凝土结构上施加预应力，以改善工程混凝土结构抗裂性能，限制裂缝宽度、长度，进而改善混凝土构件的施加预应力，延长房屋结构的使用寿命。另外，预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一，在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装，该种方式具有很强的抗压性和稳定性。

3.2直接加固技术

3.2.1增大截面加固法

当混凝土材料处于三向应力状态时，三向应变将受到约束，进而将混凝与承载力增强；当侧向压力增大时，约束混凝土构件也会出现横向变形的增大，促使结构承载力增大。按照三向受力原理，新、旧混凝土结合构件将共同受力，使构件刚度与强度增大，进而使整体承载力增强。这种加固方法优势是能够在构件外表面增加一个钢筋混凝土套箍层，进而将原来的混凝土强度与延伸性增强，提升混凝土抗压性能。

3.2.2外贴型钢加固法

外贴型钢加固法具有现场工作量少、受力稳固、工期短的特点，能够对原有构件除锈以后应用，湿性作业减少，构件在加固后的1d时间内都可以应用；外贴钢技术受环境与截面面积影响，能够将刚度与承载力提高，并且使用成本较低。黏贴过程中对粘结强度与弹性模量有较高要求，如果周围环境有腐蚀介质时需要使用可靠的耐久性防护措施。

3.2.3黏贴碳纤维复合材料加固法

使用碳纤维复合材料加强混凝土构件稳定性能使新、旧构件后期强度增大，并提升加固速度，加固以后的结构构件会有更高耐腐蚀性与耐久性，对结构影响小，几乎不会使截面面积增加，耐久性良好，大大提升结构构件受力性能。碳纤维加固技术使用的越来越多已经渐渐取代了粘钢加固技术，鉴于碳纤维弹性模量低，一般在220GPa左右，高弹性模量在340～560GPa之间，将碳纤维复合材料外贴会使构件加固效果提升.

3.3钢丝网砂浆加固技术

钢丝网砂浆加固技术优势在于自身含有较高钢材与复合水泥砂浆，并且砂浆具有较强的分散性。研究证明，当钢丝网水泥砂浆含钢量达到300kg/m3时，会比普通的水泥砂浆更容易增强砂浆特性。钢丝网砂浆加固使用的材料弹性好、抗拉强度大、抗渗性与抗裂性好。在实际工程中使用普通钢筋混凝土构件容易出现开裂、断裂等问题，并使预应力构件自重降低，延性较弱。而使用钢丝网水泥复合砂浆则能增强混凝土构件的整体承载力，增强结构稳定性。

3.4注浆加固法

注浆加固法主要针对的是混凝土结构物开裂问题，原理是利用环氧树脂粘合剂或密封剂，实施加固修补，以不影响实际生产为基本前提，尽可能达到预期的强度要求，从而延长结构使用寿命，效果安全可靠。这种方法主要有以下特点：①灌浆时应延续且慢速，保证树脂尽量都注入开缝的部位；②这种方法可控制注入量，在需要时也能及时增加灌浆料；③可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力；④能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。

4建筑混凝土结构加固工程实例分析

4.1工程概况

某高校体育场占地面积约为11562.2m2，附属建筑面积达4532.72m2，建筑耐火等级为2级，建筑使用年限为40年，结构类型为框架式结构，抗震度为Ⅶ度，其结构布置如图1所示。鉴于设计出现变更，原有结构的稳定度与钢筋混凝土承载力不能满足标准。该工程需加固钢筋混凝土柱，高为8.2m，另有一根长度在11.2m的钢筋混凝土框架柱，如图2所示。

4.2混凝土结构加固设计

工程使用了外贴钢加固法，在混凝土构件外贴一层型钢，与原有混凝土构件一起工作，受力整体均匀，进而将建筑结构的抗弯性能与抗剪性能增加。在使用外贴钢加固法以后，使混凝土构件刚度与承载力明显增强，减少了配筋量，使用胶黏剂与黏贴工艺，增强了黏贴稳固性。本工程是一个看台结构，使用两个柱作为加固构件，使用外贴型钢将构件加固，造价低廉，高分子材料使用比套箍加固法少。此外，本工程还使用了套箍加固技术，将原有钢筋量输入，使用PKPM软件对参数分析，加固原配筋面积为3562.2mm2，在不改变截面面积情况下需要加固的配筋面积为1230.63mm2，使用套箍加固技术间距控制在120，考虑到厚度，需要在原有截面面积上增加配筋量。使用PKPM软件中混凝土构件加固设计软件，对混凝土构件进行验算。取中间纤维的设计拉应变取值；纵向受钢筋极限设置为0.02，单层纤维厚度为10mm直径。使用不同加固软件对套箍加固技术进行分析。

5结语

房屋建筑工程中，混凝土结构属于基本骨架，因此其稳固性将直接关系到整个建筑的坚固。在进行房屋混凝土结构设计的过程中，应当注意切实加强整个设计过程中各个设计环节，严格按照相应设计文件开展施工，充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。

作者:刘笛 单位:中机中联工程有限公司

参考文献:

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