浅议混凝土框架结构加固技术应用

浅议混凝土框架结构加固技术应用

朱圣晨

苏州市建研城市更新有限公司               身份证320501199012252256

摘  要：随着早期建筑的年限临近以及改造项目越来越多，需要加固的建筑结构也越来越多。结构加固的技术种类较多，如何区分各加固技术的应用范围以及优缺点就需要经过综合经验进行分析判断。目前框架结构加固的项目相对较多，故本文以框架结构工程为例，分析框架结构加固的施工技术方法和施工注意点。

关键词：框架结构；加固方法；外包钢加固技术；粘贴钢板加固技术；施工技术

1  引言

改革开放至今，建筑发展的速度较快，早期由于质量管理的缺乏、施工质量问题等原因导致房屋开始逐步出现质量安全问题。为了解决安全隐患，降低改建成本，就需要对原结构进行加固处理，确保结构安全。另外随着经济的快速发展，很多原有的建筑功能不能满足现有的功能需要，需要对既有建筑进行改造升级，就会出现因荷载增加、结构改造等原因需要采取加固措施来满足新的功能使用要求。

2  混凝土加固技术概论

现阶段需要加固的结构构件主要是混凝土结构、砌体结构以及钢结构，其中混凝土结构加固的应用是最为广泛的。混凝土结构构件的加固方法主要有增大截面法、外包钢加固法、粘贴钢板加固法以及粘贴碳纤维加固法这四种方法。

增大截面法就是将原有结构构件的截面尺寸扩大，用新形成的截面构件去承受荷载。增大截面法对施工技术的要求相对较低，经过多年的技术发展，以及基本成熟，所以其具有操作简便、应用广泛、提升构件承载力能力强等多种优势，但是由于其是湿法施工，混凝土的养护周期也相对较长，所以会严重影响施工工期。另外由于构件截面增大，也会影响室内空间的使用。

外包钢加固法就是在既有混凝土构件的四角采用钢材进行包裹，使混凝土和钢材一起协同作用抵抗构件所承受的作用。外包钢加固能够提高既有结构构件的承载力较多，具有施工便捷、安全性高、可靠性强等优点。但是其对钢材的用量相对较大，施工成本也因此较高。

粘贴碳纤维加固法和粘贴钢板加固法就是通过结构胶将碳纤维或钢板粘贴在结构薄弱部位，对构件进行补强，让混凝土构件通过结构胶将钢板协同起来一起承受作用。粘贴碳纤维加固法和粘贴钢板加固法的应用广泛，各种受力特性都可以采用此法进行加固。这两种方法施工便捷，工期较短，费用较低，但是其所能提高的承载力相对有限。所以要根据构件所需要补强的承载要求来确认此类方法是否适用。

3  工程案例

3.1 工程概况

某二层的混凝土框架结构厂房，建筑面积约3350平方米，工程总投资为280万元，在主体建筑完成一层后，由于质检部门的检测发现施工过程中使用的钢筋等级是HRB335，与原设计要求的HRB400不符。后经设计院重新按照HRB335等级的钢筋带入模型中核算，发现一层存在较多处的构件承载力不足。为了降低成本，只能对承载力不足的构件采取加固措施。经过设计院的权衡，本工程的框架柱采用的加固方法是外包钢加固法、框架梁采用的粘贴钢板加固法。

3.2 框架柱加固施工方案

根据设计的要求，框架柱采用外包角钢进行加固，角钢采用的是L75x4，缀板采用的是50x4@300/400。按设计要求，本工程框架柱外包角钢加固时需采用结构粘结剂（A级胶），即属于外粘型钢加固法。安装角钢之前需要将框架柱的四个柱角进行磨圆处理，圆角的半径按10mm要求。框架柱四角外包角钢有一点尤其重要，就是关于角钢的上下两端与结构构件应连接可靠。本工程加固的框架柱是一层柱，上端应固定在二层楼板处，下端应固定在基础上。四个角钢直接通过缀板进行焊接连接。加固施工结束后需在型钢表面涂抹防护层，本工程防护层采用的是内配钢丝网的25mm厚混凝土砂浆。

3.2.1 框架柱加固施工工序

框架柱加固的主要施工工序为：（1）先检查混凝土表面是否存在裂缝、空鼓或脱落、油污杂质等情况，若存在对其进行修补处理，裂缝处应采用灌浆进行封闭处理。油污杂质应清理干净，待基本检查和初步处理工作完成后可以对粘贴角钢的位置进行放线。（2）将框架柱的四个柱角进行磨圆处理，圆角的半径按10mm要求，并对角钢和缀板根据安装需要进行加工处理。（3）安装角钢，角钢下端应通过锚板与基础相连，在基础上钻孔并清洁之后应注入植筋胶后用螺帽固定好锚板，角钢与锚板采用焊接连接。角钢上端应通过对拉螺栓与角钢连接，并让角钢贯穿楼板。（4）角钢安装完成后用缀板将角钢焊接连接起来，焊接过程中应采用分段交错的方式进行焊接，焊接质量应满足焊接规范的要求。（5）缀板施焊完成后，可以开始对角钢进行注胶，注胶应从上到下的顺序进行施工，直到相邻的注胶孔有胶体溢出才可以停止注胶，并清理表面的残留胶体。结构胶的强度达到之后可以用小锤对角钢进行敲击来检查粘结的效果，一般不可以存在空洞声，否则需要进行二次注胶。（6）最后就是对加固施工完成后的型钢采用混凝土砂浆对其进行表面保护，本工程的砂浆保护层厚度为25mm，并内配钢丝网。

3.2.2 框架柱加固施工注意点

框架柱外包钢加固施工注意点为：（1）在清洁混凝土表面杂质的时候使用的是丙酮，在施工过程中应注意严禁烟火，避免出现火灾事故。（2）由于层高较高，角钢施工过程中若需要接长，应避免出现接长的位置在同一截面区域。但当对边柱加固的角钢是不可以使用接长的，必须贯通整个柱高。（3）角钢安装完成后应尽快安装缀板，必须在结构胶初凝前将缀板和角钢焊接完成。（4）加固施工过程中应尽量减少外部作用荷载，这样才能降低角钢的应变滞后的现象。（5）为了让结构胶充分发挥作用，应在注胶完成后闲置5天左右，让其充分固化。

3.3 框架梁加固施工方案

根据设计的要求，由于梁的承载力补强需求较大，采用粘贴碳纤维加固无法满足使用要求，故而选用的粘贴钢板加固法。粘贴钢板根据粘贴的方法可以基本区分为涂胶粘结法和压力注胶法。这两种方法的使用区别主要是根据钢板的厚度确定的，当钢板的厚度低于5mm时，可以使用涂胶粘结法，但当钢板厚度超过5mm时，则应使用压力注胶法。本工程施工图纸中指出钢板的厚度为8mm，故本工程的粘贴钢板加固法使用的施工工艺是压力注胶法。

3.3.1 框架梁加固施工工序

框架梁加固的主要施工工序为：（1）先检查混凝土表面是否存在裂缝、空鼓或脱落、油污杂质等情况，若存在对其进行修补处理，裂缝处应采用灌浆进行封闭处理。油污杂质应清理干净，待基本检查和初步处理工作完成后可以对粘贴钢板的位置进行测量定位。并将粘贴钢板的地方表面凿毛，凿毛完成后清除表面灰尘，然后用清水洗刷干燥后再用丙酮清洗一遍。（2）对钢板进行打磨除锈处理，钢板打磨后应具有一定的粗糙度，且打磨产生的纹理应垂直于受力方向。（3）根据设计的详图要求对需要安装锚栓固定的位置进行打孔，打孔尺寸应根据锚栓直径确定，打孔过程中应先慢后快，有助于确保打孔位置的准确度。另外在打孔过程中遇到主筋应立即停止打孔，应在误差允许范围内重新设置打孔点。打孔完成后应将孔洞内的灰尘清扫干净，然后才可以在孔洞内注入胶水。胶水注入完成之后便可将锚栓植入孔洞内，并固定好锚栓的位置和露出长度，为了确保锚栓不会受施工震动的影响，应在锚栓固定完成后维持约30min的养护。（4）根据设计要求和现场施工打孔的实际尺寸对钢板进行钻孔，若钢板存在需要接长的情况应在粘贴钢板前完成接长焊接工作，严禁在粘贴钢板完成后进行补焊。钢板安装时应在增设3mm厚的垫片，并固定螺栓。（5）结构胶配备完成后可以进行压力注胶，注胶施工时应选择天气晴朗干燥的时候进行，注胶完成后应主要注胶的饱满度是否满足要求。通常是当通气管有胶体溢出后即可表明注胶饱满，然后进行密封处理，然后再继续下一个注胶点施工。注胶完成后应养护一天让其充分固化，然后用锤子敲击检查胶体的饱和度，若存在空鼓的回声，应进行二次注胶。（6）应采用冷切施工工艺对外露的螺栓进行剔除处理，严禁采用氧气割，最后在钢材外表面涂抹20mm后的水泥砂浆保护层，防止钢材腐蚀。

3.2.2 框架梁加固施工注意点

框架梁加固施工的注意点与框架柱施工的注意点基本一致，其中有一点比较特殊的就是钢板在接长的位置不能设置在受力较大处，框架梁一般受力较大的位置在跨中。

4  结语

本文首先简要概述了混凝土结构加固的几个主要方法，并通过实际工程案例详细论述了框架柱的外包钢加固施工技术和框架梁的粘贴钢板加固施工技术，以及两者在施工过程中的关键注意点。通过实际工程案例能够更好的掌握加固施工的基本技术，为企业和技术人员提供宝贵的施工经验，有助于提高自身和企业的市场竞争力。

参考文献

[1]丁勇.粘贴钢板加固法在房屋加固中的应用[J]．住宅科技，2011

[2]吴雯.钢筋混凝土框架结构加固技术的研究与应用[D].西安工业大学，2009