结构加固方法及其选择

工程加固概述及分类规范既有建筑地基基础加固技术规范JGJ123-2000混凝土结构加固技术规范GB50367-2006混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2004砌体结构加固技术规范钢结构加固技术规范CECS77:96砖混结构房屋加层技术规范CECS78:96建筑抗震加固技术规程JGJ116-2009古建筑木结构维护与加固技术规范GB50165-92碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程CECS146:2003加固工作应按下图所示程序进行。加固工作程序结构加固设计和施工与新建工程不尽相同，加固工程主要有以下特点：1．加固工程是针对已建的工程，受客观条件所约束，针对具体现存条件进行加固设计与施工；2．加固工程往往在不停产或尽量少停产的条件下施工，要求施工速度快、工期短；3．施工现场狭窄、拥挤，常受生产设备、管道和原有结构、构件的制约，大型施工机械难以发挥作用；4．施工往往对原有的结构、构件有不良影响；5．施工常分段、分期进行，还会因各种干扰而中断；6．清理、拆除工作量往往较大，工程较繁琐复杂，并常常存在许多不安全因素；7．设计包括原结构的验算和加固结构设计计算，要求考虑新、旧结构强度、刚度、使用寿命的均衡，以及新、旧结构的协调工作。结构加固基本原则结构构件加固方法有多种且各不相同，但是却共同遵守下述原则：1.先鉴定后加固的原则2.结构体系总体效应原则3.加固方案的优化原则4.尽量利用的原则5.与抗震设防结合的原则6.材料的选用和取值原则7.荷载取值原则8.承载力验算原则9.其它原则与抗震设防结合的原则我国是一个多地震的国家，6度以上地震区几乎遍及全国各地。1976年以前建造的建筑物，大多没有考虑抗震设防，1989年以前的抗震规范也只规定了7度以上地震区的设防。为了使这些建筑物遇地震时具有相应的安全储备，在对它们作承载能力和耐久性加固、处理方案时，应按照现行的抗震规范与抗震加固方案综合考虑。总体效应原则在制定加固方案时，除考虑可靠性鉴定结论和加固内容及项目外，还应考虑加固后建筑物的总体效应。例如，对房屋的某一层柱子或墙体的加固，有时会改变整个结构的动力特性，从而产生薄弱层，对抗震带来很不利的影响。因此，在制定加固方案时，应全面详细分析整个建筑结构的受力情况，不能采用头痛医头，脚痛医脚的办法。材料的强度取值及选用原则（1）加固设计时，原结构的材料强度按如下规定取用：如原结构的材料种类和性能与原设计一致，按原设计（或规范）值取用；当原结构无材料强度资料时，应按实测材料强度等级根据现行规范取值。（2）加固材料的选用：加固材料应尽量选用轻质高强，且与原结构材料共同工作性能好的材料。加固用钢材一般选用I级或Ⅱ级钢；加固用水泥宜选取普通硅酸盐水泥，标号不应低于42.5；加固用混凝土，应比原结构的混凝土强度等级提高一级，加固混凝土中不应掺入粉煤灰、高炉矿渣等混合材料、粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度，应高于被粘结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。粘结材料及化学灌浆材料一般宜采用成品或半成品。当自行配制时，应进行试配，并检验其与被粘结材料间的粘结强度。荷载计算原则对加固结构承受的荷载，应作实地调查和取值。一般情况下，当原结构系按《工业与民用建筑结构荷载规范》荷载规范取值者，在鉴定阶段，对结构验算仍按原规范取值；当需加固时，则加固验算应按新《建筑结构荷载规范》规定取值。对于现行荷载规范中未作规定的永久荷载，可根据情况进行抽样实测确定。抽样数不得少于5个，以其平均值的1.1倍作为其荷载标准值。工艺荷载和吊车荷载等，应根据使用单位提供的数据取值。结构加固设计使用年限结构设计使用年限—设计规定的结构或结构构件在进行正常的维修而不需要进行大修的条件下即可满足预定功能使用的年限。加固结构设计使用年限—加固结构在正常维护条件下能满足预定功能使用的年限。老龄建筑后续使用年限不可能太长，一般5～10年；一般工程20～30年；新建工程应满足原设计要求—50、100年。加固结构耐久性年限估算（仅供参考）加固方法及防腐措施耐久性年限加大截面法，外包型钢法且有效防腐时，置换混凝土法，绕丝法外粉水泥砂浆时，体外预应力法有效防腐时，结构体系加固法，增设支点加固法等。与普通结构相同化学植筋采用无机胶粘锚或“有机胶+锚栓”双重锚固时与普通结构相同有机胶锚固30～40粘贴纤维复合材料加固法，粘贴钢板加固法采用无机胶粘贴或“有机胶+锚栓（或射钉）”双重保险时40～50有机胶粘贴时10～30结构加固方法及其选择加固方法选用准则应根据当地条件，进行多方案比较，按技术先进可靠，经济合理原则，择优选用。体系加固与构件加固并存时，应优先考虑体系，其次才是构件。不同类型构件加固时，应优先考虑重要结构及关键构件。单一方法有效性较差时，应优先考虑综合法。加大截面加固法，即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，即在混凝土构件四周包以型钢的加固方法（分干式、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，即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６０℃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。改变结构传力途径加固法。主要可分为两种：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。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。外部粘钢加固法，即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、受拉构件；且环境温度不大于６０℃，相对湿度不大于７０％，以及无化学腐蚀影响，否则应采取防护措施。粘贴碳纤维加固法，是一项新型的应用外粘高性能复合材料加固结构的技术，即在混凝土构件外部粘贴碳纤维片材，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、受拉构件，也可用于柱的抗震加固；长期使用环境温度不应高于60℃。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。裂缝修补技术，即采用化学灌浆的方法，恢复结构整体性、耐久性、防水性和外观等，灌浆材料可采用环氧树脂、甲基丙烯酸脂和微膨胀水泥浆等。加固方法及配合技术直接加固法间接加固法增大截面法置换砼加固法外粘型钢加固法外粘钢板加固法粘贴纤维复合材加固法绕丝加固法高强钢丝绳－聚合物砂浆外层加固法外加预应力加固法增设支点加固法混凝土结构加固法裂缝修补技术锚固技术阻锈技术加固配合技术优点：工艺简单、经验丰富、受力可靠、加固费用低缺点：湿作业工作量大、养护期长、占用建筑空间多增大截面加固法的优缺点适用范围：钢筋混凝土受弯(梁板)和受压构件的加固原砼要求：不应低于C10(现场检测结果)(无法提供足够的粘结力)新砼要求：高于原砼一个等级且不低于C20界面处理和粘结质量要求：符合规定可按整体截面处理基本假定：同《混凝土结构设计规范》GB50010增大截面加固法加固形式砼构件加固形式四周外包单侧加厚三侧外包双侧加厚柱四面加固四面加固单面加固双面加固梁四面加固压区加固拉区加固双侧加固三侧加固受弯构件正截面加固(压区加固)拉区加固加固方法压区加固现行混凝土结构设计规范叠合式受弯构件抗裂度验算承载力计算裂缝宽度验算挠度验算验算结果表明，仅需增设混凝土叠合层即可满足承载力要求时，也应按照构造要求配置受压钢筋和分布钢筋受弯构件正截面加固(拉区加固)0hh0sAsAxbxfc01sysAf00syAfM'0'0syAf'0sA'a01h0s1scu''0'001000'0'00001222axAfxhAfxhAfMAfAfAfbxfsysysyssysyssyc0'2hxab原受压钢筋受压屈服新增受拉钢筋受拉屈服知识点：增大截面后的相对界限受压区高度0hh0sAsAx11cfsyAf00syAfM''syAf'0sA'a01h0s1scu000100001011187.06.06.11sskssscusscuysbEAhMhhEf新增钢筋位置处按平截面假定确定的初始应变值，当新增钢筋与原钢筋采用短钢筋焊接时，可近似取h01=h0，εs1=εs0初始弯矩标准值M0k作用下原受拉钢筋的应变值推导增大截面后的相对界限受压区高度6.06.1625.0375.0375.0375.0010001010001010100010101001hhhhhhhhhxhxhssssscu01h0h0sA0c0ssysEf/sAnxh1s0xx0c00ssAkM00185.0h原截面初始荷载作用引用苏联标准010101375.08.015.028.0hhxx推导增大截面后的相对界限受压区高度cuscusysssyscucunnbbEfEfhx121121011101h0h0sAcu0c0ssyEf/sAnxh1s0xx0c00ssAkM00185.0h受弯构件正截面加固(拉区加固)010hxb原受拉钢筋不屈服，应重新验算''0'001000'0'00001222axAfxhAxhAfMAfAfAbxfsysssyssysysssc0001018.0yscusfExh新增钢筋强度利用系数，取0.9