岳軍

(中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽 合肥 230000)

工程建筑的形態(tài)在不斷的變化，但支撐結(jié)構(gòu)和框架變動(dòng)較大。因此，必須對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以適應(yīng)建筑使用的要求。相同的框架在進(jìn)行加固后，承載力和受力狀況都要比原來的框架有所變化，這就為施工方提供了更多的施展空間，既能保證施工質(zhì)量，又能滿足相應(yīng)的施工要求。在建筑施工中，質(zhì)量才是最重要的，如果出現(xiàn)了質(zhì)量問題，那么后果不堪設(shè)想。因此，合理運(yùn)用鋼筋混凝土的施工工藝，是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)然，施工單位也要根據(jù)具體情況來確定施工方案，合理使用加固技術(shù)，確保施工質(zhì)量。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)概述

鋼筋混凝土框架是由橫梁、縱梁等構(gòu)件構(gòu)成的框架，按其施工方法可分為三種，包括整體式、裝配式和裝配整體式。整體式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性較好，結(jié)構(gòu)也比較靈活，但是整體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是需要大量的模板，所以施工時(shí)間較長(zhǎng)。裝配式結(jié)構(gòu)的全部構(gòu)件都是預(yù)制構(gòu)件，裝配式結(jié)構(gòu)可以在工地上直接進(jìn)行構(gòu)件的安裝和連接，為機(jī)械化施工提供了更為有利的施工環(huán)境[1]。裝配整體式是在工地上進(jìn)行預(yù)制梁、柱、板的安裝，并在構(gòu)件的連接處采用鋼筋混凝土澆筑，以確保施工質(zhì)量。由于在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，通過控制建設(shè)項(xiàng)目的費(fèi)用，可以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，因此具有很好的經(jīng)濟(jì)性。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)，還可以方便地進(jìn)行平面空間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過對(duì)平面的調(diào)整，可以更好地確保設(shè)計(jì)的合理性，提高整個(gè)平面空間的使用率。由于框架結(jié)構(gòu)采用的大部分構(gòu)件都是標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，所以可以確保工程的規(guī)范性。在施工中，相同尺寸的構(gòu)件可以提高工作效率，確保工程質(zhì)量。

2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直接加固技術(shù)應(yīng)用

2.1 增大截面法

在目前的直接加固方式中，增大截面法是一種比較常見的處理方式，其主要作用是通過在現(xiàn)有的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中增加一定的截面面積，并在原來的基礎(chǔ)上增加鋼筋，從而提高結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。在實(shí)際使用中，主要用于某些受壓構(gòu)件加固作業(yè)，其操作程序十分簡(jiǎn)便，是當(dāng)前建筑工程中普遍采用的結(jié)構(gòu)形式。由于采用這種方法，結(jié)構(gòu)的整體體積會(huì)增大，占用的空間也會(huì)很大，而且會(huì)增加結(jié)構(gòu)的自重，從而給地基帶來更大的壓力[2]。

2.2 混凝土置換法

在直接加固中，混凝土置換的作用是將不符合規(guī)定的鋼筋混凝土拆除，在清理完畢后，在原有的框架上重建模板，進(jìn)行混凝土澆筑，以達(dá)到修復(fù)結(jié)構(gòu)承載力的目的。在工程實(shí)踐中，這種加固技術(shù)是針對(duì)某些結(jié)構(gòu)在施工質(zhì)量不合格或受到外力影響而損壞時(shí)應(yīng)用。另外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)模板重建時(shí)，必須與原有結(jié)構(gòu)的大小保持一致，并且使用的混凝土澆注材料必須與原有的施工材料相適應(yīng)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度[3]。但在工程實(shí)踐中，這種方法不僅工作量大，而且養(yǎng)護(hù)周期也比較長(zhǎng)，從而限制了施工進(jìn)度。

2.3 外粘型鋼法

與上述兩種傳統(tǒng)的施工應(yīng)用技術(shù)不同，外粘型鋼法是一種比較新穎的加固技術(shù)，基本原理是在原有的鋼筋混凝土框架外包覆一層鋼結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到外包鋼骨架的目的，既能有效地避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形，又能提高整體強(qiáng)度。這種方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速加固，對(duì)工期較短的工程具有很好的效果[4]。但這種方法造價(jià)昂貴，耐熱性能差，一旦發(fā)生火災(zāi)，很可能造成結(jié)構(gòu)坍塌。

2.4 粘貼鋼板法

與外粘型鋼法類似，粘貼鋼板法的施工材料也是鋼結(jié)構(gòu)，但與外粘法的區(qū)別在于，這種粘結(jié)法使用的是粘膠劑，在粘膠劑的作用下，可以直接附著在鋼筋混凝土構(gòu)件的表面，取代原有的受力結(jié)構(gòu)，形成新的承載體，提高整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。根據(jù)以往的工程實(shí)踐，這種加固方式主要是針對(duì)某些受拉或受彎的建筑物。但與外粘型鋼相似，其結(jié)構(gòu)在外部環(huán)境、溫度等因素的作用下容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。粘鋼加固必須保證施工環(huán)境中的溫度和濕度，使其免受腐蝕。粘鋼加固施工工藝要求在混凝土結(jié)構(gòu)外施工，采用粘結(jié)劑加固結(jié)構(gòu)，從而提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。另外，混凝土強(qiáng)度不得低于C15規(guī)范，施工質(zhì)量直接影響最終加固施工質(zhì)量，需要專業(yè)技術(shù)人員操作，有效保證最終加固效果達(dá)到工藝要求[5]。粘鋼加固時(shí)，需要對(duì)材料表面進(jìn)行處理，并在加壓固化后及時(shí)檢查，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，才可使用防腐粉末。

2.5 粘貼碳纖維布加固法

在直接加固法中，粘貼碳纖維布基本原理是將預(yù)先制備好的碳纖維直接粘貼到混凝土結(jié)構(gòu)上，從而達(dá)到增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的。這種方法對(duì)梁體的加固具有很好的應(yīng)用價(jià)值。但這種材料具有很低的耐溫性，在高溫環(huán)境下，其強(qiáng)度也會(huì)降低。自80年代以來，碳纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固。由于其密度低，施工方便，強(qiáng)度高，在整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)加固中得到了廣泛的應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)一般采用多種加固材料，TRC是一種新型加固技術(shù)，以玻璃纖維、多軸纖維為主要材料，能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷，同時(shí)具有極強(qiáng)的耐火性和耐蝕性，能與原有混凝土結(jié)構(gòu)形成良好的融合性[6]。另外，纖維本身可以按照設(shè)計(jì)基本方向排列，大大提高了施工效率。因此，這種材料廣泛應(yīng)用于輕型薄壁件或包覆件的修復(fù)和加固。

2.6 預(yù)應(yīng)力加固法

在使用過程中，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力，而預(yù)應(yīng)力加固則是將預(yù)應(yīng)力鋼筋加入到結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)下，使得其內(nèi)部應(yīng)力分布發(fā)生變化，從而改善結(jié)構(gòu)的承壓性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的使用穩(wěn)定性。在工程實(shí)踐中，這種施工方式主要適合于大跨度的梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)也適合于承重分壓結(jié)構(gòu)。在預(yù)應(yīng)力加固法施工中，對(duì)各個(gè)工序的操作都有很高的要求，而且對(duì)設(shè)備和操作者的技術(shù)水平要求較為嚴(yán)格。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)一般適用于鋼筋結(jié)構(gòu)嚴(yán)重腐蝕時(shí)，即使結(jié)構(gòu)已發(fā)生破壞，也可直接應(yīng)用于結(jié)構(gòu)本身。加固前應(yīng)充分了解結(jié)構(gòu)開裂程度、結(jié)構(gòu)腐蝕程度、結(jié)構(gòu)承載能力等情況，并據(jù)此制定相應(yīng)的加固方案。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力加固對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有一定要求，如果強(qiáng)度達(dá)不到要求，應(yīng)及時(shí)采取其它措施。預(yù)應(yīng)力加固的具體工作原理是利用支撐結(jié)構(gòu)將整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力點(diǎn)分散，從而進(jìn)一步提高整體承載能力[7]。為了達(dá)到較好的加固效果，應(yīng)合理設(shè)計(jì)支桿數(shù)量、支座布置、主荷載位置增加支桿數(shù)量。

2.7 噴射修補(bǔ)加固法

噴射修補(bǔ)加固法是目前框架結(jié)構(gòu)中普遍采用的一種加固方式，其應(yīng)用原理是利用高速噴射裝置，將混合好的水泥砂漿噴入混凝土結(jié)構(gòu)的表層，使其凝固，從而達(dá)到加固結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的目的。該技術(shù)的建設(shè)速度大大提高，在新舊建筑的連接處具有很好的應(yīng)用效果。應(yīng)指出，結(jié)構(gòu)所采用的設(shè)備綜合性能要求很高，對(duì)操作者的整體素質(zhì)要求也很高。

2.8 化學(xué)灌漿加固法

化學(xué)灌漿技術(shù)是將相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)注入水泥漿液中，通過壓送機(jī)械將其注入混凝土裂縫，使其擴(kuò)散、固化、連續(xù)膠凝，最終達(dá)到加固的目的。化學(xué)灌漿工藝一般采用甲基丙烯酸甲酯和環(huán)氧樹脂。

3 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中間接加固技術(shù)應(yīng)用

3.1 增設(shè)構(gòu)件法

在間接加固法中，增設(shè)構(gòu)件法是一種比較常見的加固方法，其應(yīng)用原理是在原有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，添加部分構(gòu)件，使原結(jié)構(gòu)的受壓狀態(tài)得到合理的分?jǐn)?，從而減少原結(jié)構(gòu)的承受壓力，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[8]。該加固方法的施工和使用步驟簡(jiǎn)單，施工速度快，適合各種結(jié)構(gòu)的構(gòu)件加固。但與增大截面法相似，在施工后必須考慮結(jié)構(gòu)對(duì)空間的影響。

3.2 增設(shè)剪力墻加固法

增設(shè)剪力墻加固法也是一種間接加固法，其應(yīng)用原理是在適當(dāng)?shù)牟课粯?gòu)造剪力墻，使其與原有的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和抗震性能。一般情況下，這種結(jié)構(gòu)適合于低層建筑，對(duì)梁柱的承載力有顯著提高。但在工程實(shí)踐中，由于剪力墻的存在，會(huì)使建筑占用更多的空間，所以在工程實(shí)踐中必須全面考慮。

4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用

4.1 加固技術(shù)流程

首先，要對(duì)結(jié)構(gòu)的整體可靠度進(jìn)行有效的分析，著重對(duì)結(jié)構(gòu)的材料質(zhì)量、整體承載力、構(gòu)件的力學(xué)性能等進(jìn)行深入的研究和分析，以確保工程設(shè)計(jì)的合理性。如果工程所用的材料與實(shí)際需要有一定差異，對(duì)材料進(jìn)行二次檢驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，為加固技術(shù)方案的編制提供依據(jù)[9]。通過技術(shù)人員的分析，可以通過擴(kuò)大截面加強(qiáng)技術(shù)，套箍加固層來約束鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的所有受力，并限制其橫向變形，從而從根本上改善混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性，優(yōu)化整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用壽命。采用套箍構(gòu)件對(duì)鋼筋混凝土框架基礎(chǔ)進(jìn)行處理，并對(duì)其進(jìn)行表面開裂區(qū)封閉，以達(dá)到控制應(yīng)力強(qiáng)度的目的，避免出現(xiàn)裂縫問題。同時(shí)，將原有的鋼筋混凝土框架與套箍構(gòu)件有機(jī)地結(jié)合起來，有效地提高了整體的承載力和剛度，增強(qiáng)工程的整體施工效應(yīng)。為確保施工的正常運(yùn)行，必須對(duì)加固技術(shù)方案進(jìn)行改造。通過對(duì)方案的經(jīng)濟(jì)性、安全性和適用性進(jìn)行詳細(xì)分析，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保施工的高效地開展。

4.2 加固技術(shù)方案對(duì)比

為了確保工程場(chǎng)地的正常使用，必須在加固過程中進(jìn)行技術(shù)方案的優(yōu)化，并對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和分析，從而提高工程的整體效益。1)在建筑物中增設(shè)兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該方法造價(jià)低廉，與原有建筑物銜接良好，減輕鋼筋混凝土立面施工的困難。但由于技術(shù)使整個(gè)結(jié)構(gòu)的自重增大，不宜用于大型梁、柱當(dāng)中；2)加強(qiáng)輕鋼結(jié)構(gòu)的方法。采用兩層輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，可有效地解決結(jié)構(gòu)自重的問題，而且施工時(shí)間較短，具有較高的機(jī)械化水平。但由于底層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的連接處，對(duì)原有結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生了一定的影響，因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.3 框架鋼筋施工

在綁扎時(shí)，要求在搭接綁扎前按鋼筋等級(jí)確定搭接長(zhǎng)度，并仔細(xì)檢查搭接長(zhǎng)度、綁扎質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度等。如果有不同等級(jí)的混凝土，則需要技術(shù)人員仔細(xì)地計(jì)算鋼筋的連接強(qiáng)度，以確定特定的搭接長(zhǎng)度。技術(shù)人員也要注意按規(guī)定做好預(yù)留部位的處理，以免影響到接頭的連接效果。在施工過程中，可以在同一連接區(qū)設(shè)置接頭，合理安排捆扎結(jié)構(gòu)，防止構(gòu)件過分密集或分散，并按鋼筋結(jié)構(gòu)的特性要求進(jìn)行搭接，適當(dāng)預(yù)留搭接接頭的位置。在鋼筋焊接過程中，首先要模擬相同的施工工況，確定焊接過程，并按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)仔細(xì)檢查焊縫中有無(wú)夾渣、氣孔等不良現(xiàn)象，防止因焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固效果。

4.4 加固技術(shù)管理

加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)培訓(xùn)，增強(qiáng)他們質(zhì)量控制責(zé)任心，確保能夠正確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貓?zhí)行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)，并嚴(yán)格按照操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。在加固工程中，要加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全意識(shí)，對(duì)每一道加固工序的操作進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止違章操作現(xiàn)象的發(fā)生，要在確保施工安全的前提下，盡可能地提高加固效果。

5 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固的注意事項(xiàng)

鑒于與原建筑工程的承載能力相結(jié)合，加固施工方案最終選定應(yīng)具有綜合性，在加層部位要進(jìn)行新的基礎(chǔ)建設(shè)，以保證在施工過程中不會(huì)影響到原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。對(duì)基層混凝土結(jié)構(gòu)的各種粘結(jié)材料進(jìn)行角磨機(jī)處理，混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生的灰塵清理干凈。若使用高壓水洗，應(yīng)在表面完全干透后再進(jìn)行下一階段的施工。混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的各類缺陷，在進(jìn)行下一階段前，必須使用砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。如鋼筋暴露或生銹，應(yīng)首先對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹。此外，在施工中應(yīng)注重新舊交接層的施工質(zhì)量，使其成為一個(gè)整體的受力系統(tǒng)。由于建筑加固工程與新建工程不同，施工過程中有許多不確定性，所以必須加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，特別是在鋼筋焊機(jī)的使用中，要防止鋼筋與酸性物質(zhì)接觸，避免影響到鋼筋的使用。

6 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前的建筑工程建設(shè)中，支撐構(gòu)件是建筑的關(guān)鍵。如果支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生問題，則整個(gè)建筑的安全將會(huì)受到質(zhì)疑。這就要求在采用加固技術(shù)時(shí)，必須通過對(duì)各部位進(jìn)行分析，確定各部位的強(qiáng)度，再選用相應(yīng)的加固工藝，從而提高加固效果，同時(shí)，對(duì)加固工作也要進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，如果達(dá)不到要求，必須立即進(jìn)行返工，直至合格進(jìn)行下一階段的施工，從而避免安全隱患。另外，有關(guān)的施工技術(shù)也要加強(qiáng)，在進(jìn)行加固時(shí)，必須要增強(qiáng)加固技術(shù)與實(shí)際加固部分的契合度，從而提高工程質(zhì)量。