钢筋混凝土结构加固方法

钢筋混凝土结构加固方法1.概述2.破坏特征3.加固方法1.概述钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式。在我国建造了一批钢筋混凝土结构的办公楼、住宅、商场等。由于房屋的设计不当、使用维修不当、建造质量以及地震等自然灾害等原因，许多房子就存在这样或那样的问题，有些问题还相当严重，危及结构安全。或是由于新的使用要求，房屋需要改变用途或是进行加层等，都需要对原结构进行加固。地震后，当房屋经可靠性鉴定需要加固时，则必须进行加固。加固设计的内容及范围应根据可靠性鉴定结论和委托方提出的要求确定，可以包括整体房屋，亦可以是指定的区段或特定的构件。加固后的房屋建筑安全等级应根据结构破坏后果的严重程度及使用单位的具体要求由设计者按实际情况确定。钢筋混凝土结构加固方案可根据房屋的实际情况，分别采用主要提高框架抗震能力、主要增强框架变形能力或改变结构体系而不加固框架的方案。并且在加固后中应避免形成短柱、短梁或强梁弱柱。加固结构可按下列原则进行承载力验算：（1）结构的计算简图应根据结构上的作用或实际受力状况确定；（2）结构的计算截面积应采用实际有效截面积，并考虑结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应变滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作的程度；（3）进行结构承载力验算时，应考虑实际荷载偏心、结构变形、温度作用等造成的附加内力；（4）加固后使结构重量增大时，尚应对被加固的结相关构及建筑物基础进行验算。结构的加固应综合考虑其经济效果，尽量不损伤原结构并保留具有利用价值的结构构件避免不必要的拆除或更换。在加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时，应立即停止施工，会同加固设计者采取有效措施进行处理后方能继续施工。对于可能出现倾斜、开裂或倒塌等不安全因素的房屋建筑，在加固施工前应采取临时措施以防止发生安全事故。2.破坏特征地震中，框架柱的主要震害特征有柱端弯剪破坏、柱身破坏、角柱破坏、短柱破坏、施工缝破坏等。某些梁端出现细小裂缝，填充墙破坏，楼板开裂等较为常见。2.加固方法及选用准则2.1混凝土结构加固方法主要有：加大截面加固法；采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积，以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固；外包钢加固法；在混凝土构件四周包以型钢的加固方法（分干式和湿式两种形式）。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固。当采用化学灌浆外包钢加固时。型钢表面温度不应高于60°；当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施；预应力加固法；采用外加预应力的钢拉杆（分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种）或撑杆，对结构进行加固的方法。适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于环境下的混凝土结构，否则应进行防护处理；也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。粘贴碳纤维片材法；在混凝土构件外部粘贴钢板，以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。适用于承受静力作用的一般受弯构件；采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土结构时，应由对该加固修复方法有经验的设计人员进行设计，并应由专业施工队伍进行施工。改变结构传力途径加固法；可分为两种：（1）增设支点法，该法是以减小结构的计算跨度和变形提高其承载力的加固方法。按支承结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。刚性支点法是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其他承重结构的一种加固方法。弹性支点法是以支承结构的受弯或桁架作用来间接传递荷载的一种加固方法。上述方法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构的加固。（2）托梁拔柱法，该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。按其施工方法的不同可分为有支撑托梁拔柱、无支撑托梁拔柱及双托梁反牛腿托梁拔柱等方案。适用于要求厂房使用功能改变增大空间的老厂改造的结构加固，其中双托梁反牛腿托梁拔柱则适用于保留上柱的型钢结构的加固。关于其他加固方法，如增设支撑体系和剪力墙等以增加结构的整体刚度，改变构件的刚度比值，调整原结构内力，改善结构和构件的受力状况。多用于增强单层厂房、底框结构和多层框架结构的空间刚度以提高其抗水平力的能力，可按现行有关规范的规定进行设计，并满足相应尺寸及最小配筋要求。2.2加固方法的选择混凝土建筑恢复性加固，应根据恢复重建阶段结构可靠性与抗震性能鉴定的结论，针对结构存在的具体问题综合选择以下的一种或多种加固手段：1）对单向框架，可通过梁端底部钢筋的锚固改变为双向框架体系，也可同时增强楼盖的整体性和增设抗震墙、抗震支撑等，提高另一方向的抗震能力；2）当构件的纵筋或箍筋不足时，可采用型钢加固或增大钢筋混凝土截面加固，也可采用粘钢或粘贴碳纤维、玻璃纤维复合材加固的方法；3）当结构的总体刚度较弱、地震作用下变形过大、或有显著的扭转效应时，可选择增设抗震墙的方案，也可选用设置翼墙的方案；对厂房还可选择设置柱间支撑的方案；4）当构件有局部损伤时，应首先恢复其原有承载力，然后再做相应的抗震加固，避免原构件内部原有损伤使新增加固措施不能收到预期效果；5）厂房柱间支撑的下节点位置不符合要求时，可采用加固柱子的方案；也可采用加固节点或改变或改善支撑传力体系等方案；6）屋面板支承长度不足，可选择增设支托并采取加强连接处锚固、拉结等措施进行加固；7）砌体墙和柱、梁连接不符合要求，可采取增设拉结钢筋、钢夹套等措施予以加强；8）原墙体或各类平台布置所形成的短柱或柱子附加内力过大时，可采取剔缝、分开、改变布置或加强相应柱子的处理方案；钢筋混凝土框架和框架-抗震墙结构的抗震加固是通过加固后构件提高的抗震承载力来获得结构的加固效果；单层钢筋混凝土柱厂房的抗震加固效果，宜主要以满足构造要求来衡量。对框架梁的上部钢筋不满足承载力要求时，可考虑现浇钢筋混凝土楼板参与作用；对高层剪力墙结构的连梁承载力不满足要求时，可考虑连梁出现塑性铰后剪力墙的内力重分布。钢筋混凝土结构抗震加固后的楼层抗震承载能力应满足要求，且不应显著超过下一楼层的抗震能力，当相差较大时也应同时增强下一楼层的抗震能力。对贴砌在框架柱平面外的围护墙体，当缺少构造柱和圈梁的约束且已损坏时，应予拆除并更换为嵌砌在框架柱平面内的轻质墙体，轻质墙体应与主体结构可靠拉结，并应能适应主体结构的不同方向的位移。对设置抗震缝因碰撞造成损伤的建筑，应局部削减女儿墙顶部厚度及围护墙的厚度，并宜对防震缝顶部相对应的结构构件粘结弹性材料。对破坏严重和设置在拐角处的楼梯以及高层框架-剪力墙结构或剪力墙结构采用的与框架填充墙连接的楼梯，除应加固楼梯本身外，尚应对支撑楼梯的框架柱进行增大承载能力的加固并应对楼梯梁和墙体与框架柱的连接进行加固。加固方法众多，设计人员应当根据工程情况，结合造价、施工条件等因素选择经济合理，技术可靠的加固方案！2.3增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙在房屋适当部位增设纵向、横向钢筋混凝土剪力墙，能有效的提高房屋的整体抗震性能。当增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙时，应符合下列要求：（1）抗震墙宜设置在框架的轴线位置，翼墙宜在柱两侧对称布置；（2）抗震墙和墙体的材料和构造应符合下列要求：a、混凝土等级不宜小于C20，且不应低于原框架柱混凝土的强度等级；b、墙厚不宜小于200mm；竖向和横向分布筋的最小配筋率，均不应小于0.25；以双排布置且之间的拉结筋间距不宜大于700mm；c、墙与原有框架可才采用锚筋或后浇混凝土连接；锚筋可采用直径为10mm或12mm的钢筋。钢筋的一端应采用高强胶锚入梁柱的钻孔中，另一端与墙体的分布筋焊接；（3）增设抗震墙后可按框架剪力墙结构今昔抗震分析，翼墙与柱形成的构件可按整体偏心受压构件计算；增设的混凝土和钢筋的强度均应乘以折减系数0.85；（4）施工时，原有的梁柱表面应凿毛，浇筑混凝土钱应清洗并保持湿润，浇筑后应加强养护；锚孔应钻孔成型，孔内空气采用压缩空气吹净并用水冲洗，浆液应饱满并使锚筋固定牢靠。新增抗震墙或翼墙大样2.4外包钢法当用外包钢加固梁时，应在梁的阳角外贴角钢，角钢并应穿过梁板的型钢缀板和梁底钢缀板焊接；角钢两端应与柱连接。当外包钢加固柱时，应在柱四角外贴角钢，角钢并应与外围的钢缀板焊接，角钢到楼板处应凿洞穿过上下焊接；顶层的角钢应与屋面板可靠连接，底层的角钢应与基础锚固。角钢的构造要求：a、角钢不宜小于L50×6，钢缀板截面不宜小于40mm×4mm，其间距不应大于单肢角钢的截面回转半径的40倍，且不应大于400mm；b、外包型钢应有可靠的连接和锚固，对外包型钢柱，角钢下端应根据柱脚弯矩大小延伸到上层基础顶面或锚固于基础，中间穿过各层楼板，上端伸至加固层的上层上端板底面或屋顶板底面；对外包框架梁和，梁角钢应与柱角钢相互焊接，或用扁钢带绕柱外包焊接；对桁架，角钢应伸过该杆件两端的节点，或设置节点板将角钢焊接于节点板上。c、外包钢与梁柱混凝土之间应采用粘结料粘结。加固后，梁柱箍筋构造的体系影响系数可取1.0，梁柱的抗震验算应符合下列要求：a、梁加固后，角钢可按纵向钢筋，钢缀板可按箍筋进行计算，其材料强度应乘以折减系数0.8；b、柱加固后的初始刚度可按下式计算；式中K------加固后的初始刚度K0------原柱截面的弯曲刚度En-------角钢的弹性模量In---------外角钢对截面形心的惯性矩c、柱加固后的现有截面受弯承载力可按下式计算：Myo----------原柱现有正截面受弯承载力An------------柱一侧外包钢的截面面积h------------验算方向柱截面高度00.8nnKKEI0.7yfyonnyMMAfhφf--------原构件震损修复后承载力折减系数。破坏严重或中等时取0.7~0.9；破坏轻微和基本完好是，无需修复的取1.0；fny-------角钢抗拉屈服强度柱加固后的现有斜截面受剪承载力可按下式计算：Vy----柱加固后的现有斜截面受剪承载力Vy0----原柱现有斜截面受剪承载力fny-----扁钢抗拉屈服强度s------扁钢缀板的间距外包钢施工时，应满足以下要求：a、原有梁柱表面应清洗干净，缺陷应修补，脚步应磨出圆角；b、楼板凿洞应避免损伤原有钢筋；c、角钢应粘贴于原构件，并应采用家具在两个方向夹紧，缀板应待粘结料凝固后分段焊接。d、钢材表面应涂刷防锈漆，或在构架外围抹25mm厚1：3水泥砂浆保护层。0.7nnyAfhyfyoSVV外包钢法大样一外包钢法大样二5.增大截面法一般要求：（1）采用钢筋混凝土增大截面法加固梁时，应将新增纵向钢筋设在梁底和梁上部，并在纵向钢筋外围设置箍筋。加固时，应在柱周围增设纵向钢筋，并在纵向钢筋外围设置封闭箍筋。（2）材料和构造要求：a、宜采用细石混凝土，强度等级不应低于C20，且应高于原构件混凝土的强度等级；纵向钢筋宜采用HRB335级钢筋，箍筋可采用HPB235级钢。b、新增的柱中纵向钢筋遇到楼板时，应凿洞穿过楼板并做好连接，其根部应伸入基础并满足锚固要求，其顶部应在屋面板处封顶锚固;新增的梁中纵向钢筋应与柱可靠连接;c、箍筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm，靠近梁柱节点处应适当加密;新增的柱中箍筋应封闭，梁中箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭。（3）加固后的梁柱可作为整体构件进行抗震验算，但新增的混凝土和钢筋的强度应乘以折减系数0.85。（4）钢筋混凝土增大截面加固法的构造应符合下列要求：a、新增混凝土的最小厚度，加固板时不应小于40mm，加固梁、柱时不应小于60mm,用喷射混凝土施工时不应小于50mm.b、加固板的受力钢筋直径宜用6-8mm;加固梁、柱的纵向受力钢筋宜用变形钢筋，钢筋最小直径对于梁不宜小于12mm;对于柱不宜小于14mm;最大直径不宜大于25mm；封闭式箍筋直径不宜小于8mm,U型箍筋直径宜与原有箍筋直径相同。c、加固的受力钢筋与原构件的受力钢筋间的净距不应小于20mm，并应采用短筋焊接连接，箍筋应采用封闭箍筋或U型箍筋，并按照现行国家标准《混凝土结构设计规范》对箍筋的构造要求进行设置。加