土木工程施工中钢筋混凝土柱加固技术研究

时间：2024-04-24

符斌

（浙江大学，浙江杭州 310058）

在土木工程施工中钢筋混凝土结构往往存在刚度和强度上的问题，该问题会影响到建筑物的美观性和使用性能，严重情况下引发安全事故。造成上述问题的原因在于：工程设计环节与施工环节存在问题；已建的建筑结构使用功能发生变化；建筑设计标准的更新；自然灾害对建筑结构的破坏等［1]。由于对未满足相关标准的钢筋混凝土结构进行拆除重建需要花费大量的财力、物力及人力，因此在一定情况下，需要对这些没有未满足相关标准的钢筋混凝土结构进行加固与改造，让其强度与刚度符合相关标准，进而有效保障钢筋混凝土结构的安全性，使之具备良好的使用性能。

1 提高承载力的加固方法

关于提高承载力的加固方法，该方法能够强化柱的刚度与强度，使之加固后符合有关规范。具体加固方法如下：1）增大截面加固法，该加固方法主要是通过对建筑物的截面面积和配筋进行增大，进而使之具备更好的可靠性、刚度及强度，最终符合相关使用标准；该加固方法的形式包括：双面加固、单面加固、四周包裹，其中单面与双面加固法可应用到承受较大弯矩的柱结构中，来增大其主受力面；四周包裹可应用到柱四周浇筑混凝土中主要承受轴向力的结构之中；2）柱间增设抗震墙，该加固方法主要是对已有结构抗震墙的截面进行增大，或是在柱间增设抗震墙［2]；3）柱间增设钢支撑，该加固方法主要是在在粱柱位设置钢支撑，这就能够使结构体系具备更强的水平抗剪能力，还能够提升侧向刚度，然而因钢支撑杆件自身的延性性能，因此无法有效的提升结构的强度与刚度。

2 提高延性的加固方法

关于提高延性的加固方法，该方法能够使柱子塑性变形能力得以提升，对地震能力加以耗散，降低结构的地震反应。具体加固方法如下：1）外包钢加固法，即把钢筋混凝土柱的外侧包上型钢或是钢板等材料，该方法的优点在于施工便捷且简单，可在一定程度上减轻施工人员的工作量，具有比较可靠的受力；同时，依据不同的施工工艺，可将该方法划分成湿式外包钢和干式外包钢，前者主要在外包型钢与原构件间预留合适的间隙，再将乳胶水泥浆或是细石混凝土填入这一间隙之中，让两者粘结成整体，后者主要把型钢直接外包到原构件上；2）粘钢加固法，即利用建筑结构粘结剂把钢板粘结到钢筋混凝土构件表面，让两者形成一个整体构件，这样就能够增加构件的承载能力；当钢筋混凝土构件粘贴上钢板后，那么粘钢将取代一些箍筋、纵筋，进而具备更强的变形能力与承载力。但刚度提高程度却不够明显，所以当钢筋混凝土构件缺乏良好的承载力时，应选择粘接剂把钢板粘贴到钢筋混凝土构件外部合适的位置，以此来有效提升构件的承载力，使之符合正常使用的要求［3]；3）外粘纤维聚合物加固法，该方法主要是借助树脂类胶结材料把碳纤维织物粘贴到混凝土表面，从而实现结构的补强加固，且低结构的受力性能加以有效改善，当前在土木工程中外粘纤维聚合物加固法中所选用的材料主要是：玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物、芳纶纤维增强聚合物、玄武岩纤维增强聚合物等；通过在混凝土构件的外围缠绕或是包裹纤维聚合物材料，一旦构件承受竖向荷载时而出现横向变形情况时，该材料能够为混凝土被动提供约束力，这就使得核心混凝土具备极限的应变能力和抗压强度，最终对混凝土柱的受力性能进行有效改善；同时，该加固方法可以对混凝土柱的破坏模式加以科学的改变，尽量杜绝出现延性较差的剪切破坏，在极大程度上改善混凝土变形能力；此外，相较于其他传统加固方法，外粘纤维聚合物加固法的优势在于：具备良好的抗扭、抗弯、抗剪、抗震、耐腐蚀等能力［4]；4）预应力加固法，该方法主要是通过对一部分预先设想的变形和力进行施加，能够有效避免发生不希望的力与变形；结合不同的加固对象可将预应力加固法划分成预应力拉杆加固、预应力撑杆加固，前者主要应用到大偏心受压构件的加固之中，在受压构件的受拉侧布置钢拉杆，待预应力施加以后，可以减小构件的内力，使之具有较强的承载力；后者主要应用到要求提高混凝土结构的承载力、抗裂性和刚度的加固之中。

3 新型加固方法

关于新型加固方法，主要包括：1）增设子构件加固法，该方法指通过增加新的构件，来使已有构件的受荷面积、荷载效应进行降低，实现结构的抗震架构；同时，可在建筑结构外附属子结构，比如：外附钢支撑、外附混凝土支撑框架等，这种方法不仅能够实现结构的加固，还能够在建筑物外部开展加固施工，尽可能避免对室内带来干扰；2）结构整体性加固法，该方法指通过对抗测力结构进行增加设置，将柱间支撑、剪力墙、闭合墙段、水平支撑等增设到建筑结构合适位置，从而强化结构的整体性，使之具有更强的抗震能力与侧线刚度；3）消能减震加固法，通过应用该方法可使建筑结构具有良好的刚度与变形能力，并有效提升整个建筑结构的消能减震能力。