关于建筑结构工程钢筋混凝土结构加固设计策略的探析获奖科研报告

关于建筑结构工程钢筋混凝土结构加固设计策略的探析获奖科研报告【摘

要】建筑结构长时间地受到自然环境的破坏和人为因素的影响，使得建筑物在外观、功能的使用上都受到了影响，比如钢筋露在外面、因潮湿而引起墙皮脱落、楼板出现裂缝等。但是人们的生活居住环境在发生改变，对建筑结构的使用要求也随之发生了改变，而因为对建筑结构的安全性的要求越来越高，使得从事建筑结构加固工作的人员需具有的素质更好，技能更高。

【关键词】建筑工程;钢筋混凝土;结构加固设计;分析

人们生活水平的提高使得人们不但关注建筑的外观，而且对建筑物的使用性能的要求也在逐步提高。在建筑结构中，主要是以钢筋混凝土结构为主，而因为人为因素和自然因素的影响，使得钢筋混凝土建筑结构出现了很多问题，比如钢筋外露、裂缝等问题，这些都不利于建筑的安全性。

1加固设计过程

1.1钢筋混凝土结构荷载取值

钢筋混凝土的结构荷载取值一般是根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定来执行的，如没有这个规定，则是根据《混凝土结构加固技术规范》（GB50367-2013）的规定，来对钢筋混凝土的永久荷载进行抽样性的调查，其中抽样的数目要大于5个，它的荷载标准值是平均值的1.1倍，工艺荷载也要以使用单位的数值取值为主。

1.2设计构造方面

（1）框架节点核芯区箍筋配置的要求是根据上述规范中的规定，要求其使用的是在框架柱箍筋加密区采用的箍率最小化的目标，这点很多设计人员没有很留意，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的要求，一般要满足一级框架的节点核芯区，其箍率的特征值要大于0.12，而且体积配箍率要大于0.6%，对于二级框架的节点核芯区，其配置的箍率特征值要大于0.10，而且体积配箍率要大于0.5%;对于三级框架的节点核芯区，其配置的箍率特征值要大于0.08，而且体积的配箍率要大于0.4%。对于这些规定，在设计中常常没有引起足够的重视，特别是柱轴压比小的时候，更要满足上述这些要求。这些是节点核芯区延性的重要结构特征，要严格地遵守。

（2）框架梁的纵向配筋率主要是根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定而制定的，具体包括如果框架梁的两端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋的最小直径数应该比上述规定中规定的数值要大2毫米。在现阶段的设计中，因为常常忽视这个规定，使得梁端的延性不是很适合。

1.3结构计算分析

在分析原结构并进行计算的过程中是根据国家现有的规范和改造后的功能布局等来进行的。如在结果中通过计算发现出现了柱轴压比超过了限制、梁超筋等问题，说明原来的结构截面不大，不能满足改造后的结构上的需求，所以想要采用截面加固法，然后再根据截面加大后在来计算并分析结构。当然条件不允许的话，就适合采用外包钢法。这时对于新增的混凝土和钢筋的强度要依照《混凝土结构加固技术规范》（GB50367-2013）中的规定来进行加减，比如对于柱等受压结构所构建的受压区，在新增混凝土和纵向钢筋的抗压强度的设计值上，其折减系数设为0.9，对于梁板等受弯结构来说通常采用的是受压区加固和受拉区加固这两种方式。在受压区通过加固的受弯构件，其在承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝的宽度和变形计算验算的时候要根据叠合的构件来进行加固，如采用的是受拉区的加固模式，其在受弯构件的跨中承载力计算的过程中，新增纵向钢筋的抗拉强度的设计折减系数为0.9，如通过计算发现没有出现梁超筋、柱轴压比超过限制，说明原有的构件大小是适合的。

2钢筋混凝土结构加固设计中需要注意的常见问题

2.1对于在承担加固设计中，参加了加固设计的安全性、可控性的设计单位要负全部的责任，而对于没参加加固设计的单位则不需要负责。

2.2对于加固设计的构件，要尽可能地选择新材料、新技术、新工艺，新型的材料和技术采用的是理性的加固效果，但是采用之前需要加强新技术的鉴定，新材料要和检验标准相符合。

3.钢筋混凝土结构建筑加固设计的基本原则

随着施工工艺的不断增强，钢筋混凝土的结构建筑在设计中应该要采取加固处理。这样的效果才会好。而在钢筋混凝土的建筑结构加固设计的过程中，为了加强加固效果，一般需要遵循下面的几项原则。

3.1综合性原则

首先，要编制具体的钢筋混凝土的加固方案。在方案的编制过程中，要從多方面来加以考虑，不但要考虑施工成本、加固的技术选择要素，而且还要从经济效益要素加以考虑，来保证在加固设计中的科学性和经济性。

3.2整体性原则

在加固的具体实施过程中，要链接好加固件和加固对象，协调性要好，这也是为了保证钢筋混凝土的结构在整个工程中的一致性。

3.3适应性原则

在保证钢筋混凝土的建筑结构不同的基础上，当结果出现破损，那么在对其进行加固设计的过程中需深入结构化的破损问题，分析其存在的具体原因，来制定出合理而科学的加固施工方案。

3.4经济性原则

在钢筋混凝土的建筑结构中，加固设计是项系统化的工程，而其中如何保证对经济效益时效性的评价是其中一项具体的指标，所以为了保证建筑的性能的正常化，就要在原有的建筑条件基础上来加强加固处理，有效降低加固成本。

4钢筋混凝土结构建筑的加固设计方法

4.1直接加固法

在直接加固法中经常采用的有粘贴碳纤维布加固法、粘钢板加固法和增加截面加固法。在加固施工过程中采用粘贴碳纤维布加固法是有效地把纤维增强复合材料通过胶结材料有效地黏贴在被加固的构件受拉区域，和被加固的截面共同来承受受拉作用力，主要应用于梁底，板底的及柱子的受剪承载力不足。粘钢板加固方法类似于粘贴碳纤维布。型钢加固比钢板加固的好处是可以利用刚才的抗压强度。但是两中粘钢方法都需进行专门的防腐防火处理，这里需要强调的是《混凝土结构加固技术规范》中关于两中粘钢加固的计算方法是不同的，型钢加固的计算公式类似于柱子，粘钢板加固的方法类似于单筋矩形截面梁配筋。这是很多人现在一直弄错的地方。长期以来很多人把粘钢计算的结果直接替换为型钢，用以避开40%承载力提高的限制，这种做法是极其危险的。

4.2粘贴碳纤维布加固法

粘贴碳纤维布加固法是通过碳纤维复合材料来加固混凝土的结构，这是新型材料在建筑领域中的问题的新尝试。最开始是在二十世纪八十年代早期，日本在碳纤维加固混凝土方面进行了大量的研究，随之欧洲、美国等国家也开始了在这个领域中的尝试，并成果显著。这种加固的方式往往是在被加固的构件表面采用树脂材料和碳纤维布，并通过碳纤维布的拉伸强度来提高原有构建的承重力。这种加固方式的特征是操作简单、周期不长、门槛不高、抗腐蚀、耐久性好、不会增加原有结构的重量和构件的尺寸等。不足之处是不能对荷载要求增加较大的构件进行加固。同时碳纤维板的应用也是越来越广泛。

4.3粘钢板法

粘钢板法是在加固的混凝土构件表面先用胶类等材质粘在已打好孔的钢板上，再在这个打好的孔中加入铆钉，来加固钢板和通过钢板构件中的钢筋来承受整个构建的承载力。这种加固法不但保证了加固钢板和原有的构件间相互之间能够结合得更加牢固，能够共同受力，而且这种方式简单、易操作、加固效果好，加固的质量也易得到保证。不好的地方是打孔会对原有的构件造成二次损伤，而且打孔的位置也易受到梁内钢筋的影响。同时钢板的厚度需要进行严格控制，以厚度为5毫米，宽度为100毫米为佳。钢板厚度越大，所起到的效果越差。同时此方法只能是提高构件的40%承载力。

4.4增大截面加固技术

在需要增大结构的承载力超过40%的时候，粘贴钢板及碳纤维的方法就不再起作用了，需要进行采用增加混凝土截面的办法进行设计。此方法的好处是可以大范围的提高结构构件的承载力，但是缺点是施工周期长，需要对原结的破坏大。同时新增混凝土结构与原结构混凝土的结和也是一个需要解决的问题。

4.5高延性混凝土加固

高延性混凝土是最近出来的一种新型材料，现在被广泛的应用于农村房屋的抗震加固中。对于一般的砖混结构的加固，是可以替代砂浆进行加固设计的。好处是强度大，粘结性强，对结构承载的提高明显。同时由于此材料的延性大，可以很好的解决砖混结构，尤其是预制板的砖混结构的整体连续倒塌问题。问题是造价高，这是最大的限制原因。后面需要对此材料在混凝土结构加固中的应用进行跟深入的研究学习。

5钢筋混凝土结构建筑加固设计方案的选择

在结构加固设计中，很多人容易把体系加固，局部加固，构件加固搞混。对于加固设计，我们应该从面到点进行设计工作。需要有清晰的思路和明确的方向。

在实际的操作过程中，钢筋混凝土结构的加固技术不是只有一种，而是和多个方案相结合起来。保证了解每个加固施工技术的优点和缺点的过程中能够做好下面几个工作，保证加固设计的科学性。一是要综合分析好钢筋混凝土的建筑结构，把握好建筑所需的加固度，进而保证施工工期、加固施工工期所带来的影响和在使用中所耗费的成本要素等。二是