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 加固方法與技術在某改造工程中的應用

1、前言
新的國家標準《混凝土結構加固設計規范》GB50367－2006提出了九種加固方法和四種配套使用的加固技術。在加固設計中根據實際工程情況綜合考慮各種因素，選擇采用合適合理的加固方法和加固技術是結構工程師應該重點研究確定的問題，本文結合一改造工程實例，探討加固方法的選擇，以及應用加固技術時注意的問題。
2、某改造工程簡介
本工程原為某醫院門診大樓，四層，磚混結構，根據業主要求，現進行升級改造，主要功能是大堂門診、前臺接待、醫務辦公室等，結構專業考慮的主要工作是：加設電梯兩部；樓梯間位置變動；原部分醫務室的間墻拆除；拆除二層部分梁板，形成內天井；局部加層，增加使用面積；屋面增置設備等。在這一工程的改造與加固設計中采用了增大截面法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法等加固方法和植筋技術、拆除技術、新舊混凝土界面處理技術等配套使用的加固技術。該工程現已施工完成、投入運行，達到了預期的效果。

3、鋼筋混凝土梁的加固
3.1 鋼筋混凝土梁加固方法的選擇
由于改變用途或加層而導致部分鋼筋混凝土框架梁因強度不足需要加固，鋼筋混凝土 框架梁的加固方法的選擇是加固設計的第一步，正確的方法應該是這樣的：根據新荷載驗算梁的抗彎、抗剪能力，當相差不多且梁沒有超筋時，首先選擇粘貼鋼板加固法（或粘貼纖維復合材料加固法）；若根據新的荷載情況原梁斷面已超筋，則只能選擇增大截面加固法和增設支點加固法。而增大截面加固法和增設支點加固法均會對使用空間造成一定的影響，應根據房間凈高凈空要求綜合確定。本工程選擇了粘貼鋼板加固法和增大截面加固法兩種方法，對不同的框架梁進行了加固。
3.2 鋼筋混凝土梁超筋的判斷

3.3　增大截面法加固鋼筋混凝土框架梁
增大截面法主要用于因截面不足、承載力相差較大、剛度不滿足、采用其它外貼方法加固將導致超筋時，是較為簡單的、可靠的加固方法，該方法要求施工時保證處理好新舊混凝土的結合面，只有被加固構件界面處理及其粘結質量符合規范要求時，方可考慮新混凝土與原結構協同工作，按整體截面計算設計。
文獻1給出了當在受拉區加固矩形截面受彎構件時截面受彎承載力的計算公式和受彎構件增大截面加固后的相對界限受壓區高度的計算公式，新增鋼筋的強度利用系數取0.9。當加固后混凝土受壓區高度X與加固前原截面的有效高度之比X/h01大于原截面的相對界限受壓區高度時，應考慮原縱向受拉鋼筋應力尚達不到fyo的情況。
3.4　粘貼鋼板加固法加固鋼筋混凝土梁
當鋼筋混凝土梁截面尺寸足夠時，應首選粘貼鋼板加固法。但規范規定有個提高的限值，即鋼筋混凝土結構構件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度不應超過40％。設計時應考慮二次受力的影響，規范采用折減系數考慮受拉鋼板抗拉強度有可能達不到設計值的情況。
粘貼鋼板的膠粘劑必須采用專門配制的改性環氧樹脂膠粘劑。
當采用纖維復合材料替代鋼板時，總體設計思路上相同的，但應注意纖維復合材料本身的特性，纖維方向與構件受拉方向應一致，應采用專用的匹配的粘結膠粘結。
4、植筋技術的應用
植筋技術是隨著植筋膠的開發利用發展起來的，中國在80年代初已開始應用，九十年代后期，喜力得HY150型植筋膠引入中國，對植筋技術大面積的推廣起了積極作用。
植筋僅承受軸向力，且僅允許按充分利用鋼材強度的計算模式進行設計。承重結構植筋的錨固深度必須經設計計算確定，嚴禁按短期拉拔試驗或廠商技術手冊推薦值采用。膠粘層改善了鋼筋與混凝土的粘結性能，但改善程度不大，采用一般廠商手冊推薦的（10～12）d是不安全的，較為理想的狀態應達到（20～25）d，錨固深度對于懸挑構件等重要構件應乘以修正系數。對于地震區，應考慮植筋位移延性要求的修正系數。
植筋用膠粘劑必須采用改性環氧類或改性乙烯基酯類（包括改性氨基甲酸脂）的膠粘劑。當植筋的直徑大于22mm時，應采用A級膠。
當植筋錨固長度因原有構件尺寸限制而不能滿足時，可采取以下處理方法：
植筋技術不是萬能的，有其適用范圍，在應用植筋技術時還應注意以下幾點：
本工程新加柱鋼筋、新增梁鋼筋等均采用了植筋技術進行處理。當混凝土構件尺寸不滿 足植筋埋深時采取了如圖四所示的處理方法。
5、力學原理在本工程中的應用
運用力學原理，巧妙布置結構構件，可以起到減少結構內力，節約造價的作用。結合本工程兩個局部的結構處理，來進行說明。
6、結語
梁式構件的加固首先要判斷梁的斷面是否符合要求；當截面不足或重要構件應首選增大截面加固法；植筋技術的應用應保證滿足錨固長度；應用力學知識合理確定傳力方式與傳力途徑是結構加固與改造設計中,結構工程師應該重視的問題，巧妙應用處理得當會起到事半功倍的效果。