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摘要：在现代建筑结构设计和施工中，由于原有建筑物的使用要求的改变，或者原有建筑物存在裂缝等，需要对原有建筑物进行加固。在工程建设中加固工程质量的优劣，直接影响着工程质量、安全，对人的使用及居住存在着致命的安全隐患。因此加固工程也就成为了重中之重。本文结合工程实例，从结构加固的原则,方法和技术方面对钢筋砼结构加固方法进行了研究和分析，对类似的加固工程提供了很好的借鉴作用。
关键词：建筑工程；砼结构；加固方法；施工技术；质量控制
中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：
砼结构随着使用年份的久远，会产生明显的劣化与损伤。为提高结构或构件的强度和刚度、稳定性和耐久性，提高结构的安全度以减少事故的隐患，从而延长结构的使用寿命，保证建筑物能继续正常和安全使用，就必须对建筑物进行加固补强处理。建筑物在出现一下情况时，需对建筑物进行加固:①使用不当、年久失修、结构出现损伤破坏。②发生自然灾害与偶然事故如：地震、风灾、火灾、水灾、爆炸、滑坡、地基塌陷等对建筑物造成破坏。③对建筑物进行改建、扩建和加层。④使用功能改变，如建筑物用途变更、工厂技术改造、设备更新以及厂房的改建、扩建等。⑤结构耐久性降低，如构件的裂缝、钢筋的锈蚀、混凝土的炭化和冻融、材料的老化等。
一、砼结构的加固应遵守的原则
（1）选择砼结构的加固方法,应该考虑到安全耐久和经济适用两个条件。结构加固应综合考虑其经济效果，保留有利用价值的结构构件，避免不必要的拆除和更换。
（2）砼结构加固施工时，尽量不损坏原有结构，并采取有效措施保证新结构与原有结构连接可靠、协同工作。
（3）对于可能出现倾斜、开裂或倒塌等不安全结构，应采取临时措施以防止安全事故。
（4）加固后的建筑安全等级应根据破坏后果的严重程度及使用单位的具体要求有设计者按实际情况考虑施工技术确定。
二、砼结构加固常用方法及配合使用的技术
建筑结构的加固可分为直接加固与间接加固两类。设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的加固方法及配合使用的技术。
2．1适用于砼结构的直接加固法
增大截面加固法：此方法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小主要适用于钢筋混凝土受弯构件和受压构件的加固。当现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级大于C10时，可采用该方法对混凝土结构进行加固。
置换混凝土加固法：该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点。主要适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的粱、柱等混凝土承重构件的加固。采用该法施工过程中，置换截面处的混凝土不应出现拉应力。若控制有困难，应采用支顶等措施进行卸荷。
外粘型钢加固法：该法也称湿式外包钢加固法。受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大。主要适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱结构。在使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高混凝土结构承载能力时，可选择该方法对混凝土结构进行加固。
外粘钢板加固法：该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。该方法适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
粘贴纤维复合材加固法：除具有粘贴钢板相似的優点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理。主要适用于对钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压和受拉构件。加固施工时，应采取措施卸除或大部分卸除在结构上的活荷载。
绕丝加固法：该法的优缺点与加大截面法相近：适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。主要适用于提高钢筋混凝土柱的位移延性的加固。采用该法时，原构件现场检测结果推定混凝土强度等级不应低于C10．但也不得高于C50。
2．2适用于砼结构的间接加固法
外加预应力加固法：该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩变大的结构。当原构件截面偏小或需要增加其使用荷载，或原构件需要改善使用性能，以及原构件处于高应力、应变状态．且难以直接卸除其结构上荷载时，可采用该方法对混凝土结构进行加固。
增设支点加固法：该法适用于梁、板、桁架、网架等结构的加固。该方法施工简单可靠．但易损害建筑物的原貌，并有可能减小使用空间。
2.3与砼结构加固改造配套使用的技术分析
托换技术是托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称，属于一种综合性技术。适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点。但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。
植筋技术：可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋。已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救。
裂缝修补技术：根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术。适用于已有建筑物中各类裂缝的处理。
碳化混凝土修复技术是指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到控制的技术。
混凝土表面处理技术：指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
混凝土表层密封技术：指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
三、结合工程实例对砼加固方法和技术的分析
3.1工程背景
某框架结构教学楼，共4层，总建筑面积约3500㎡。梁柱均采用混凝土强度等级C30，板采用混凝土强度等级C25。基础采用柱下独立基础，基础埋深2．2m。该教学楼于2005年建成后投入使用，现在由于使用功能的需要，拟对原结构增加一层，作为学生及教师的阅览室。
3．2加层改建可行性论证
对既有建筑物加层主要应满足以下几方面的要求：①必须满足地基基础强度及变形的要求；②必须处理好新旧结合面的连接问题，使新旧结构之间能够协同工作；③上部结构构件必须满足承载能力及正常使用极限状态的要求。这几方面的要求应分别通过结构计算分析、结构检测、以及使用新型建筑材料、施工工艺的方法来综合解决。
通过对原结构基础及主体结构进行检测观察，检测结果表明：原结构混凝土强度均达到C25～C30的设计强度；梁、柱、板等构件的配筋数量及截面尺寸等均符合设计要求；且混凝土构件外观完好，地基无不均匀沉降问题，结合结构计算分析，确定基础可继续直接使用，不需加固。
通过采用结构计算软件PKPM进行计算，并在计算过程中做了以下假设：①不考虑楼梯间对结构整体剐度的贡献；②新旧结构构件按整体现浇考虑。计算结果表明，加层后大部分结构构件承载力满足要求，仅底层转角位置柱的承载能力不能满足要求；同时，由于新增层的使用功能的要求(阅览室)，部分楼面的荷载较大，原四层肋梁楼板中部分梁的承载力也不能满足要求。故在加层的同时，必须对上述构件进行加固处理。
3．3加层加固方案
工程实际情况的详细分析后，对原结构采取了下述加层加固方案：新加层的柱钢筋采用钻孔植筋技术，直接将钢筋从原柱的节点位置引出；对底层柱采用截面增大的方法，即通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸，来达到提高承载力的目的；对原结构的四层梁则采取黏贴碳纤维布加固的方法处理。
3．4加层处理
本工程是在原结构第4层(即屋顶)上加建第5层，由于原结构屋顶做了女儿墙，各顶层框架柱均做了高出屋面600mm左右的柱头，这就为框架柱的接长提供了有利条件。由于只需要对周边女儿墙中的柱进行接长，同时为了尽量减少对原结构的拆除，故保留女儿墙。具体做法如图1。
图1加层框架柱结构示意图（单位：mm）
植筋植入长度15d，与原柱头内纵筋焊接。施工时，应对混凝土柱表面进行处理，先凿除混凝土表面疏松表层至坚实面层，将构件表面凿毛，同时除去浮渣、尘土，并清洗干净，再刷混凝土保护液并抹HL聚合物砂浆进行保护。
3．5底层柱加固
采用增大截面法加固底层柱，将柱从原截面400mm×400mm增大到500mm×500mm，如图3所示，其中纵向受力钢筋仍采用植筋技术，植入底层柱的基础上。其植筋下部锚入基础长度≥20d；外露长度≥40d和≥1000mm，并分两批焊接纵筋。同时，为了保证增加截面部分与原柱子间的共同工作，沿柱高度方向四面布置锚拉筋(10@600)，在柱侧面的植入深度为15d。
3．6结构第4层梁的加固
對梁的加固采用了碳纤维加固的方案。选用XEC系列碳纤维片材，其技术参数为：弹性模量=2.35×MPa,允许拉应变≤O．01，达到受剪承载力极限状态时碳纤维的应变=×(0.2+0.12)。碳纤维达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生的界限相对受压区高度=0.198，极限拉应变≥0.015。XEC-300单层厚度=0．167mm；抗拉强度2500～3550MPa，弹性模量2．35×10～5．0×10MPa。
四、施工过程应注意的事项
(1)混凝土表面要打磨平整，除去表面浮沉(浆)、油污等杂质，直至完全露出结构新面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥2Omm)，并保持干燥。
(2)按配合比主剂：固化剂按3：1配置底胶。将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后(固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准)再进行下一步工序施工。一般固化时间为6～24h。
(3)浸渍树脂应充分浸透碳纤维布，并且粘贴密实，保证平整无气泡，在碳纤维布上涂刷黏结树脂厚度不小于2mm；碳纤维布沿纤维方向应有不小于100mm的搭接长度。
(4)碳纤维布粘贴完工后，应在表面粉刷20mm厚水泥砂浆或防火材料予以保护。
结束语
对于建筑工程来说，质量安全是第一要务。建筑改造工程加固设计时应对具体工程情况进行分析比较，应尽量使施工方案简单方便、并且尽量减少对原结构的损伤，选择合适的加固方法。为了保证其质量，我们必须在施工过程中严抓技术关，保证新旧构件的连接，使整体结构能够共同工作。严格做好施工质量控制工作以达到设计要求，使整个大楼最终获得良好的加层加固效果
参考文献
[1]范雷，马涛．试论混凝土结构加固工程的施工措施，黑龙江科技信息．2011．
[2]张正海．工业厂房改造中的砼结构加固[M]，中国科技信息杂志社出版．2010．
[3]柳炳康,吴胜兴,周安．工程结构鉴定与加固改造，中国建筑工业出版社．2008．
关键词：建筑工程；砼结构；加固方法；施工技术；质量控制
中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：
砼结构随着使用年份的久远，会产生明显的劣化与损伤。为提高结构或构件的强度和刚度、稳定性和耐久性，提高结构的安全度以减少事故的隐患，从而延长结构的使用寿命，保证建筑物能继续正常和安全使用，就必须对建筑物进行加固补强处理。建筑物在出现一下情况时，需对建筑物进行加固:①使用不当、年久失修、结构出现损伤破坏。②发生自然灾害与偶然事故如：地震、风灾、火灾、水灾、爆炸、滑坡、地基塌陷等对建筑物造成破坏。③对建筑物进行改建、扩建和加层。④使用功能改变，如建筑物用途变更、工厂技术改造、设备更新以及厂房的改建、扩建等。⑤结构耐久性降低，如构件的裂缝、钢筋的锈蚀、混凝土的炭化和冻融、材料的老化等。
一、砼结构的加固应遵守的原则
（1）选择砼结构的加固方法,应该考虑到安全耐久和经济适用两个条件。结构加固应综合考虑其经济效果，保留有利用价值的结构构件，避免不必要的拆除和更换。
（2）砼结构加固施工时，尽量不损坏原有结构，并采取有效措施保证新结构与原有结构连接可靠、协同工作。
（3）对于可能出现倾斜、开裂或倒塌等不安全结构，应采取临时措施以防止安全事故。
（4）加固后的建筑安全等级应根据破坏后果的严重程度及使用单位的具体要求有设计者按实际情况考虑施工技术确定。
二、砼结构加固常用方法及配合使用的技术
建筑结构的加固可分为直接加固与间接加固两类。设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的加固方法及配合使用的技术。
2．1适用于砼结构的直接加固法
增大截面加固法：此方法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小主要适用于钢筋混凝土受弯构件和受压构件的加固。当现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级大于C10时，可采用该方法对混凝土结构进行加固。
置换混凝土加固法：该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点。主要适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的粱、柱等混凝土承重构件的加固。采用该法施工过程中，置换截面处的混凝土不应出现拉应力。若控制有困难，应采用支顶等措施进行卸荷。
外粘型钢加固法：该法也称湿式外包钢加固法。受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大。主要适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱结构。在使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高混凝土结构承载能力时，可选择该方法对混凝土结构进行加固。
外粘钢板加固法：该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。该方法适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
粘贴纤维复合材加固法：除具有粘贴钢板相似的優点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理。主要适用于对钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压和受拉构件。加固施工时，应采取措施卸除或大部分卸除在结构上的活荷载。
绕丝加固法：该法的优缺点与加大截面法相近：适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。主要适用于提高钢筋混凝土柱的位移延性的加固。采用该法时，原构件现场检测结果推定混凝土强度等级不应低于C10．但也不得高于C50。
2．2适用于砼结构的间接加固法
外加预应力加固法：该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩变大的结构。当原构件截面偏小或需要增加其使用荷载，或原构件需要改善使用性能，以及原构件处于高应力、应变状态．且难以直接卸除其结构上荷载时，可采用该方法对混凝土结构进行加固。
增设支点加固法：该法适用于梁、板、桁架、网架等结构的加固。该方法施工简单可靠．但易损害建筑物的原貌，并有可能减小使用空间。
2.3与砼结构加固改造配套使用的技术分析
托换技术是托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称，属于一种综合性技术。适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点。但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。
植筋技术：可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋。已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救。
裂缝修补技术：根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术。适用于已有建筑物中各类裂缝的处理。
碳化混凝土修复技术是指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到控制的技术。
混凝土表面处理技术：指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
混凝土表层密封技术：指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
三、结合工程实例对砼加固方法和技术的分析
3.1工程背景
某框架结构教学楼，共4层，总建筑面积约3500㎡。梁柱均采用混凝土强度等级C30，板采用混凝土强度等级C25。基础采用柱下独立基础，基础埋深2．2m。该教学楼于2005年建成后投入使用，现在由于使用功能的需要，拟对原结构增加一层，作为学生及教师的阅览室。
3．2加层改建可行性论证
对既有建筑物加层主要应满足以下几方面的要求：①必须满足地基基础强度及变形的要求；②必须处理好新旧结合面的连接问题，使新旧结构之间能够协同工作；③上部结构构件必须满足承载能力及正常使用极限状态的要求。这几方面的要求应分别通过结构计算分析、结构检测、以及使用新型建筑材料、施工工艺的方法来综合解决。
通过对原结构基础及主体结构进行检测观察，检测结果表明：原结构混凝土强度均达到C25～C30的设计强度；梁、柱、板等构件的配筋数量及截面尺寸等均符合设计要求；且混凝土构件外观完好，地基无不均匀沉降问题，结合结构计算分析，确定基础可继续直接使用，不需加固。
通过采用结构计算软件PKPM进行计算，并在计算过程中做了以下假设：①不考虑楼梯间对结构整体剐度的贡献；②新旧结构构件按整体现浇考虑。计算结果表明，加层后大部分结构构件承载力满足要求，仅底层转角位置柱的承载能力不能满足要求；同时，由于新增层的使用功能的要求(阅览室)，部分楼面的荷载较大，原四层肋梁楼板中部分梁的承载力也不能满足要求。故在加层的同时，必须对上述构件进行加固处理。
3．3加层加固方案
工程实际情况的详细分析后，对原结构采取了下述加层加固方案：新加层的柱钢筋采用钻孔植筋技术，直接将钢筋从原柱的节点位置引出；对底层柱采用截面增大的方法，即通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸，来达到提高承载力的目的；对原结构的四层梁则采取黏贴碳纤维布加固的方法处理。
3．4加层处理
本工程是在原结构第4层(即屋顶)上加建第5层，由于原结构屋顶做了女儿墙，各顶层框架柱均做了高出屋面600mm左右的柱头，这就为框架柱的接长提供了有利条件。由于只需要对周边女儿墙中的柱进行接长，同时为了尽量减少对原结构的拆除，故保留女儿墙。具体做法如图1。
图1加层框架柱结构示意图（单位：mm）
植筋植入长度15d，与原柱头内纵筋焊接。施工时，应对混凝土柱表面进行处理，先凿除混凝土表面疏松表层至坚实面层，将构件表面凿毛，同时除去浮渣、尘土，并清洗干净，再刷混凝土保护液并抹HL聚合物砂浆进行保护。
3．5底层柱加固
采用增大截面法加固底层柱，将柱从原截面400mm×400mm增大到500mm×500mm，如图3所示，其中纵向受力钢筋仍采用植筋技术，植入底层柱的基础上。其植筋下部锚入基础长度≥20d；外露长度≥40d和≥1000mm，并分两批焊接纵筋。同时，为了保证增加截面部分与原柱子间的共同工作，沿柱高度方向四面布置锚拉筋(10@600)，在柱侧面的植入深度为15d。
3．6结构第4层梁的加固
對梁的加固采用了碳纤维加固的方案。选用XEC系列碳纤维片材，其技术参数为：弹性模量=2.35×MPa,允许拉应变≤O．01，达到受剪承载力极限状态时碳纤维的应变=×(0.2+0.12)。碳纤维达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生的界限相对受压区高度=0.198，极限拉应变≥0.015。XEC-300单层厚度=0．167mm；抗拉强度2500～3550MPa，弹性模量2．35×10～5．0×10MPa。
四、施工过程应注意的事项
(1)混凝土表面要打磨平整，除去表面浮沉(浆)、油污等杂质，直至完全露出结构新面，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥2Omm)，并保持干燥。
(2)按配合比主剂：固化剂按3：1配置底胶。将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后(固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准)再进行下一步工序施工。一般固化时间为6～24h。
(3)浸渍树脂应充分浸透碳纤维布，并且粘贴密实，保证平整无气泡，在碳纤维布上涂刷黏结树脂厚度不小于2mm；碳纤维布沿纤维方向应有不小于100mm的搭接长度。
(4)碳纤维布粘贴完工后，应在表面粉刷20mm厚水泥砂浆或防火材料予以保护。
结束语
对于建筑工程来说，质量安全是第一要务。建筑改造工程加固设计时应对具体工程情况进行分析比较，应尽量使施工方案简单方便、并且尽量减少对原结构的损伤，选择合适的加固方法。为了保证其质量，我们必须在施工过程中严抓技术关，保证新旧构件的连接，使整体结构能够共同工作。严格做好施工质量控制工作以达到设计要求，使整个大楼最终获得良好的加层加固效果
参考文献
[1]范雷，马涛．试论混凝土结构加固工程的施工措施，黑龙江科技信息．2011．
[2]张正海．工业厂房改造中的砼结构加固[M]，中国科技信息杂志社出版．2010．
[3]柳炳康,吴胜兴,周安．工程结构鉴定与加固改造，中国建筑工业出版社．2008．