混凝基础结构技术 5

第五章混凝土结构的加固理论与技术《混凝土结构全寿命维护与减碳技术》5.1混凝土结构加固的原因、程序与设计原则5.2混凝土结构的加固技术5.3混凝土结构的抗震加固技术《混凝土结构全寿命维护与减碳技术》目录本章要点

主要内容：介绍混凝土结构加固的原因、程序与设计原则，分析加固结构的二次受力、应力滞后及新旧混凝土结合面性能，并介绍常用维修加固方法和既有建筑抗震加固的基本要求。

学习目标：掌握结构加固的基本程序，理解加固结构的受力特点，熟悉常用加固方法及其适用范围，了解抗震验算、连接构造和地基基础加固的主要要求。5.1混凝土结构加固的原因、程序与设计原则（二级标题）5.1.1结构加固的主要原因安全性加固耐久性加固抗震加固结构加固分类服役超限质量缺陷功能变更规范升级灾后修复五类工程需求

结构加固旨在应对既有结构的性能退化与使用需求变化，恢复或提升其安全性、耐久性和抗震能力。5.1混凝土结构加固的原因、程序与设计原则5.1.2结构加固的基本程序•核查设计资料与现状•检测材料强度与损伤•明确薄弱部位与退化程度1.结构可靠性鉴定•统筹结构现状与使用需求•优先成熟、干扰小的工艺•综合评估工期、成本与可实施性2.加固方案制定与选择预评估现场限制因素动态复核结构状态并调控荷载专项验收，确保加固效果4.施工过程控制及验收进行承载力复核优化构造节点与连接明确材料参数、工序与验收标准3.加固设计5.2混凝土结构的加固技术5.2.1加固结构的受力特征1.二次受力状态加固前：原结构已经受力加固后：新旧构件分阶段参与受力

2.应力与应变的滞后性新增加固部分通常只有在后续加载时才开始受力，其应力发展滞后于原结构。加固结构的受力状态5.2混凝土结构的加固技术5.2.2结构加固的计算假定混凝土轴心受压应力-应变关系混凝土非均匀受压应力-应变关系钢筋应力-应变曲线

依据《混凝土结构设计标准（2024年版）》，加固结构计算采用以下假定：平截面假定受拉区混凝土开裂后不参与承载，拉力主要由钢筋或加固材料承担。受压混凝土采用抛物线模型，钢筋理想弹塑性模型。非受压混凝土采用“抛物线＋水平段”模型。5.2混凝土结构的加固技术5.2.3新旧混凝土结合面的抗剪强度

加固结构属于新旧混凝土共同组成的二次组合结构，其性能主要取决于新旧混凝土的界面抗剪强度。混凝土强度等级C20C25C30C35C40C45C50C60界面抗剪强度

标准值0.390.440.50.540.580.620.660.73设计值0.290.330.370.40.430.460.490.54抗剪强度标准值2.12.52.853.23.53.83.94.1设计值1.751.82.352.62.82.933.1新旧混凝土的抗剪强度与界面抗剪强度（MPa）5.2混凝土结构的加固技术配置贯通剪切摩擦钢筋的新旧混凝土结合面的抗剪强度可按式（5-1）进行验算。（5-1）（5-2）式中：

τ

——结合面切应力设计值（MPa）；fv

——结合面混凝土抗剪强度设计值（MPa）；ρsv——贯穿结合面的剪切摩擦钢筋配筋率（%）；Asv——配置在同一截面内贯通钢筋的横截面积（mm2）；b

——截面宽度（mm）；s

——贯通钢筋间距（mm）；fy

——贯通钢筋抗拉强度设计值（MPa）。5.2混凝土结构的加固技术提高结合面抗剪强度的措施基层清理表面凿毛界面处理构造增强表面凿毛基层清理界面处理植筋5.2混凝土结构的加固技术5.2.4混凝土结构的维修加固1.增大截面加固法基本原理：增大截面加固法又称外包混凝土加固法。通过在原混凝土构件外浇新的钢筋混凝土，增大截面面积和配筋。适用范围：所有受弯及受压构件。

增大截面法（梁加固）增大截面法（柱加固）5.2混凝土结构的加固技术1.增大截面加固法混凝土构件加固形式项目控制要求板新增混凝土层厚度≥40mm梁、柱现浇/自密实/灌浆厚度≥60mm喷射混凝土施工厚度≥50mm受力钢筋直径板≥8mm；梁≥12mm；柱≥14mm；加锚式箍筋≥8mm；U形箍筋同原箍筋；分布筋≥6mm新旧受力钢筋净距≥25mm，并采用短筋或箍筋可靠连接施工要点5.2混凝土结构的加固技术2.置换混凝土加固法去除劣质混凝土补浇优质混凝土基本原理：剔除构件中的缺陷混凝土，采用较高强度的新混凝土进行原位置换。适用范围：承重构件受压区混凝土强度偏低；混凝土存在严重缺陷或局部损伤；构件截面尺寸和建筑使用空间不宜改变；柱、墙等受压构件以及部分梁、板构件的修复加固。

5.2混凝土结构的加固技术3.粘钢加固法梁的粘钢加固柱的粘钢加固基本原理：采用高性能环氧类结构胶，将薄钢板粗贴于混凝土构件表面。适用范围：钢筋混凝土受弯构件的正截面、斜截面加固；受拉构件及大偏心受压构件加固；梁、柱等构件需要大幅度的补强与抗震加固。

5.2混凝土结构的加固技术梁面粘钢加固的工艺流程施工要点：需严格把控界面处理流程。3.粘钢加固法5.2混凝土结构的加固技术4.外包型钢加固法板的外包型钢加固柱的外包型钢加固基本原理：在原混凝土构件四周或角部外包角钢、槽钢等型钢，并采用缀板或套箍连接成整体。矩形柱：四角设置角钢，采用横向缀板焊接成整体圆形柱：采用扁钢套箍，并焊接形成整体矩形梁：可在受拉边外包角钢，也可在受拉边设置型钢、受压边粘贴钢板矩形柱构造圆形柱构造矩形梁构造5.2混凝土结构的加固技术4.外包型钢加固法5.2混凝土结构的加固技术5.粘贴纤维复合材加固法基本原理：在结构或构件表面粘贴碳纤维、玻璃纤维等复合材料。常用材料：纤维复合材料可制成片材、棒材和型材等形式，混凝土结构加固中常采用：碳纤维布、玻璃纤维布。

板的加固柱的加固5.2混凝土结构的加固技术6.外加预应力加固法基本原理：通过设置体外预应力钢拉杆或型钢撑杆，对原结构施加预应力，产生与荷载效应相反的弯矩或应力，调整原结构内力分布，是一种间接加固方法。预应力加固混凝土结构示意图5.2混凝土结构的加固技术6.外加预应力加固法构件类型及受力情况加固形式说明正截面受弯承载力不足的梁、板预应力水平拉杆主要提高正截面受弯承载力正截面和斜截面均需加固的梁下撑式预应力拉杆同时改善正截面和斜截面受力性能梁需综合加固，且构造条件允许水平拉杆与下撑式拉杆组合可同时发挥两种拉杆的加固作用轴心受压柱、小偏心受压柱双侧预应力撑杆适用于以轴向压力为主的受压构件弯矩发生正负号变化的大偏心受压柱双侧预应力撑杆适应柱两侧交替受压的受力特点弯矩正负号不变的大偏心受压柱单侧预应力撑杆宜布置在需要重点补强的一侧桁架中的轴心受拉、偏心受拉构件预应力拉杆提高受拉构件的承载能力受拉钢筋配置不足的大偏心受压柱预应力拉杆补充受拉侧承载能力施工方法5.3混凝土结构的抗震加固技术5.3.1抗震加固的基本流程

抗震鉴定条件：抗震设防烈度、抗震设防类别、后续使用年限、建筑结构类型。抗震加固的基本流程

加固方式：全面抗震加固、配合维修进行局部修复加固、改变用途或更新后的适当加固

加固前重点分析结构局部损伤情况原有构件及连接部位的实际性能维修和节能环保改造需求使用布局调整或建筑外观改变5.3混凝土结构的抗震加固技术5.3.2抗震加固的设计原则1.加固方案选择原则抗震加固强调结构整体加固；避免仅对个别构件进行孤立加固，以免形成新的刚度或强度突变；加固方案应结合建筑使用功能、施工条件、环境影响和经济性综合确定；根据抗震鉴定结果，可采用：房屋整体加固、区段加固、构件加固。房屋整体加固区段加固构件加固5.3混凝土结构的抗震加固技术2.结构布置与连接要求加强结构整体性，改善构件受力状态；新增构件与原有构件之间应具有可靠连接；新增抗震墙、柱等竖向构件应设置可靠基础；新旧构件连接施工新增竖向构件基础施工5.3混凝土结构的抗震加固技术5.3.3抗震验算的原则1）

验算参数：根据改造与加固后的结构形式、高度、规则程度及后续使用年限确定：地震作用、抗震计算方法、重力荷载代表值、地震影响系数、地震作用效应组合。相关计算应按《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）或《建筑抗震设计标准（2024年版）》（GB/T50011-2010）执行。2）

抗震等级重新确定：根据：设防烈度＋加固后的结构类型＋建筑高度，按照《建筑抗震加固技术规程》或《建筑抗震设计标准（2024年版）》重新确定，不能直接沿用原结构的抗震等级。5.3混凝土结构的抗震加固技术3）

抗震验算方法：一般采用《建筑抗震设计标准（2024年版）》规定的方法进行验算。

A类建筑：部分参数按《建筑抗震鉴定标准》取值；原有加固构件仍采用原抗震鉴定的承载力调整系数，新增钢筋混凝土构件和砌体墙体可按原构件处理。

B类建筑：设计参数按《建筑抗震鉴定标准》取值；构件承载力抗震调整系数按《建筑抗震设计标准（2024年版）》采用。

C类建筑：材料指标、地震作用及构件承载力抗震调整系数，按《建筑抗震设计标准（2024年版）》执行。4）

抗震变形验算：仅进行抗震加固的建筑，一般可不进行抗震变形验算；增层改造建筑，应按现行标准进行抗震变形验算。5.3混凝土结构的抗震加固技术5）

砖砌体房屋简化规定：采用钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土夹板墙加固后，若层数、墙体间距等措施满足标准要求，一般可不再进行抗震验算。6）可不计入地震作用变化：在原结构体系上进行抗震加固，且结构刚度变化不超过10%、重力代表值变化不超过5%。7）需要进行整体复核：改变原结构体系，或虽未改变体系但加固部分刚度、质量发生明显变化。8）地基基础验算：改变传力路线，或结构质量增加超过5%。5.3混凝土结构的抗震加固技术5.3.4抗震加固的结构布置与连接构造1）

增强结构整体性能：优先采用增强结构整体性能的方案，将不利于抗震的建筑平面形状分割成规则单元。2）

改善构件受力状态：防止脆性破坏，避免承载力和刚度突变。3）

均匀布置加固构件：新增构件应使质量、刚度分布均匀，减小扭转效应。避免局部加强到时刚度或强度突变。5.3混凝土结构的抗震加固技术4）

减少场地不利影响：尽可能选择地震反应较小的结构体系，避免加固后地震作用的增大超过结构抗震能力的提高。5）

减少地基基础加固量：尽量采取增强上部结构整体性等方法，从而提高抵抗不均匀沉降能力。6）

加强抗震薄弱部位：重点处理凸出部位及不同结构的连接部位。5.3混凝土结构的抗震加固技术7）

保证可靠连接：新旧构件应可靠连接，实现协同受力。8）

新增竖向构件应设置可靠基础：新增墙、柱应上下连续，并具有可靠基础，不得直接支承于梁板上。9）

处理易倒塌的非结构构件：不符合鉴定要求时，应拆除或拆矮，或改为轻质材料或栅栏。5.3混凝土结构的抗震加固技术5.3.5主体结构的抗震加固加固类别具体方法适用情况构件补强加固法裂缝损伤修补震前存在裂缝缺陷或震后出现裂缝的结构构件外包加固法构件破坏较严重，或需要较大幅度提高抗震承载力、变形能力和整体性增设构件加固法增设墙体抗震横墙间距超过规定，或原墙体抗震承载力严重不足增设柱子需要提高墙体稳定性、抗倾覆能力或房屋整体抗震能力增设拉杆梁、桁架等受弯构件，以及纵横墙连接薄弱部位增设支承屋盖、天窗架、柱间等支承体系不足增设圈梁原有抗震圈梁设置不符合规定增设支托檩条、屋面板等屋盖构件支承长度不足增设刚架因使用净空或建筑功能限制，无法增设抗震墙增设门窗框承重窗间墙宽度过小或承载力不满足要求主体结构的抗震加固方法5.3混凝土结构的抗震加固技术加固类别具体方法适用情况材料替换加固法钢筋混凝土替换砖原砖构件强度低、韧性差，难以满足抗震要求钢筋混凝土墙替换砖墙原砖墙抗震承载力或变形能力不足钢构件替换木构件原木构件腐朽、强度或连接性能不足增强构件连接法拉结钢筋加固砖墙与钢筋混凝土梁、柱连接不足，或外加柱与墙体连接不足压浆锚杆加固纵横墙连接较差，尤其是马牙槎连接不能可靠传力的部位钢夹套加固隔墙与顶板、梁连接不良，存在平面外倒塌风险综合加固增强连接单一连接措施难以满足整体抗震要求主体结构的抗震加固方法5.3混凝土结构的抗震加固技术1.构件补强加固法常用的构件补强加固法有以下几种：裂缝损伤修补、外包加固法。

裂缝损伤修补外包加固法5.3混凝土结构的抗震加固技术2.增设构件加固法

具体措施有以下几种：增设墙体、增设柱子、增设拉杆、增设支撑或支托、增设圈梁、增设刚架、增设门窗框。增设墙体增设柱子增设拉杆5.3混凝土结构的抗震加固技术3.材料替换加固