摘要：通過上海能源大屯選煤廠主廠房工程進行加固，對框架梁柱加大截面法、框架柱外包鋼加固法、框架梁底粘鋼、梁板貼碳纖維復合材料加固法等各種混凝土結構加固技術特點及其適用場合的介紹,為實際工程合理地選擇加固方案提供參考。對鋼筋混凝土各種加固方法進行分析，從而為更好完成類似工程結構體系的加固改造方案提供經(jīng)驗。
論文關鍵詞：混凝土結構,框架,加固
1 工程概況
上海能源大屯選煤廠主廠房始建于1979年，為多層框架結構，南北四跨，柱距7米，東西18跨，柱距7米，層高4~9米不等，總建筑高度33.40米。設計混凝土為200號（早期的混凝土強度標號），廠房由于年代久遠，期間經(jīng)歷過多次工藝改造，導致內(nèi)部結構荷載已經(jīng)較原設計布置變化非常大，多處混凝土框架梁柱存在破壞跡象，經(jīng)過中國建筑科學院上海分院進行結構鑒定，必須對該工程混凝土結構進行加固。
2 該工程由于是工業(yè)廠房，內(nèi)部生產(chǎn)設備早已就位，且廠方要求工程加固不能影響生產(chǎn)設備的正常運轉，故該工程根據(jù)廠房內(nèi)部設備空間和部位，采取了不同的加固工藝。
2. 1 混凝土框架柱加大截面加固法
加大截面加固法即包混凝土加固法,是通過在原混凝土構件外疊澆新的鋼筋混凝土,增加構件的截面積和配筋,從而達到提高構件的承載力和剛度,降低柱子長細比,達到對原有構件進行加固的目的。采用加大截面法加固時,可根據(jù)原構件的受力性質、構造特點和加固要求不同,采取了單面加大、兩面加大、三面加大和四面加大等構造形式。加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法,工藝簡單,適用面廣,可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝士結構的加固,其優(yōu)點是可以在提高構件承載力的同時增大其剛度和變形能力,部分情況下也可以加強連接的可靠性。但現(xiàn)場濕作業(yè)工作量較大,養(yǎng)護期較長,對生產(chǎn)和生活有一定影響。另外,截面增大,還存在施工時側向穩(wěn)定等問題,且加固后對原結構外觀及房屋凈空也有一定影響。
在進行混凝土構件截面加大施工中有一關鍵工序就化學植筋技術，植筋新技術是運用高強度的化學粘合劑，使鋼筋、螺桿等與混凝土產(chǎn)生握固力，從而達到預期效果。施工后產(chǎn)生高負荷承載力，不易產(chǎn)生移位、拔出，并且密著性能良好，無需作任何防水處理。由于其通過化學粘合固定，不但對基材不會產(chǎn)生膨脹破壞，而且對結構有補強作用。施工簡便迅速，安全并符合環(huán)保要求，是建筑工程中鋼筋混凝土結構加固的最有效的方法。
2. 2 混凝土框架柱外包鋼加固法
外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固的鋼筋混凝土構件外側,通過外包鋼與原有構件的共同作用,提高構件的承載力和剛度,達到加固的目的。此方法主要是通過約束原構件來提高其承載力和變形能力,可以大幅度提高構件的承載力,多用于柱子加固,也可用于梁的加固。對于矩形截面柱,一般在其四腳外包角鋼,橫向用綴板焊接成整體;對于圓形截面柱,多用扁鋼加套箍;對于梁可僅在受拉邊外包角鋼加固。外包鋼加固法又分為干式和濕式兩種:干式外包法是角鋼直接外包于被加固構件四周;濕式外包法是在角鋼和被加固構件之間留有一定間距,中間澆筑混凝土,這實際上是一種外包鋼和外包混凝土相結合的復合加固方法。濕式外包鋼加固由于可大幅提高構件的承載能力,主要用來加固承受很大荷載的受壓構件。外包鋼加固法受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大;適用于在使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構構件加固。
2.3 混凝土框架梁粘鋼加固法
此法施工較為簡單。一要特別注意對混凝土和鋼板的表面處理。對于舊、臟嚴重的混凝土構件的粘合面，先用硬毛刷沾高效洗滌劑清洗，刷除表面油垢污物后用水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2～3mm厚表層，露出平整新面，將粉塵清除干凈，再用丙酮擦拭表面；對于混凝土表面較干凈的，則可直接對粘合面進行打磨，去掉1～2mm 厚表層，使之平整，清去粉塵，再用丙酮擦試表面。鋼板表面處理應根據(jù)其繡蝕情況，可用噴砂、砂布、砂輪機打磨，使鋼板出現(xiàn)金屬光澤，打磨紋路盡量與受力方向垂直，然后用丙酮擦拭干凈。二要注意對膠粘劑的選擇。目前國內(nèi)市場建筑結構膠粘劑魚龍混雜，對膠粘劑的選擇一定要慎重。三要注意在配膠、粘貼過程中的細節(jié)。膠粘劑要嚴格按照說明書要求的比例配制，尤其是要掌握好固化劑的用量，攪拌要均勻，同時在粘貼時要保證粘貼面的飽滿、密實。四要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動。
結構粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性，主要有：
1、堅固耐用：經(jīng)過多年來的工程實踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質量，結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。施工工藝精巧，質量優(yōu)秀，工程合格率為100%。膠粘劑30年老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。
2、施工快速：在保證粘鋼加固結構質量的前提下，快速完成施工任務，并能根據(jù)業(yè)務要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工，受到用戶的普遍贊揚。
3、簡潔輕巧：與其它加固方法比較，粘鋼加固的施工，干凈利落，比較簡便，現(xiàn)場無濕作業(yè)。完成加固后的結構外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，結構自重增加極微，不會導致建筑物內(nèi)其他構件的連鎖加固。
4、靈活多樣：粘鋼加固法的適應性很強，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關問題。粘貼鋼板的方案多種多樣，靈活巧妙。還可粘貼型鋼、加固鋼結構及磚砌體結構等。
5、經(jīng)濟合理：由于施工快，避免或減少工廠停產(chǎn)時間，節(jié)約加固材料，與其它加固方法比較，粘鋼加固的費用大為節(jié)省，經(jīng)濟效益很高。
2. 4 混凝土框架梁底碳纖維加固技術
碳纖維布加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對建筑構件進行加固處理，該技術采用的碳素纖維布強度是普通二級鋼的10倍左右。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優(yōu)點。厚度僅為2mm左右，基本上不增加構件截面，能保證碳素纖維布與原構件共同工作。是近年來逐漸發(fā)展起來的混凝土結構加固新技術,與傳統(tǒng)混凝土結構加固技術相比具有明顯的優(yōu)越性。
根據(jù)結構鑒定情況，對廠房內(nèi)部分框架梁底和頂部進行粘貼碳纖維布，部分樓面由于工藝改造增加荷載，需要在混凝土板底粘貼碳纖維布。
外貼碳纖維復合材料加固法除具有粘貼鋼板加固法的優(yōu)點外,還具有很高的抗化學腐蝕能力和對被加固結構的保護能力,提高了結構耐久性;材料強度高,外貼加固用量少(厚度小);荷載增加極少,幾乎不改變原有結構的外形和尺寸;施工便捷、施工周期短;加固時噪音小、灰塵少,對結構的使用環(huán)境影響較小。
僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發(fā)揮其強大的力學特性及優(yōu)越的耐久性能，只有通過環(huán)氧樹脂將碳纖維片粘附于鋼筋混凝土結構表面并與之緊密地結合在一起形成整體共同工作，才能達到補強的目的。因此，環(huán)氧樹脂的性能是重要的關鍵之一。環(huán)氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應于各個部位的不同要求。例如底涂樹脂對混凝土具有良好的滲透作用，能滲入到混凝土內(nèi)一定深度；粘貼碳纖維片的環(huán)氧樹脂易于“透”過碳纖維片，有很強的粘結力。依使用溫度的不同，樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。我公司使用的各類樹脂規(guī)格及性能（包括底層涂料的規(guī)格及性能、環(huán)氧膩子的規(guī)格及性能、粘結樹脂的規(guī)格及性能等均有詳細表格資料、以備索�。�。
浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內(nèi)，還具有粘著劑的功能。與膩子、底涂同樣，必須具有把因載荷作用等在混凝土表面上發(fā)生的應變確實傳遞到碳纖維片上的力學性能。
3 結束語
根據(jù)不同加固工藝要求，嚴格控制關鍵節(jié)點和工序，由于廠方生產(chǎn)設備正常運轉施工，施工難度較大，且時間緊迫，因此，各方案的選擇及優(yōu)化就顯得非常重要。在實際施工中，采用本文所述方案既滿足了工期要求，又降低了施工難度，改造后的廠房運行至今，未發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，運行良好，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻：
1、《混凝土結構加固技術規(guī)范》（CECS 25-1990）。
2、《碳纖維片材加固混凝土結構技術規(guī)程》（CECS 146-2003）。
3、趙華瑋，《混凝土結構加固技術》（漯河職業(yè)技術學院學報）2008年第5期。表4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面對稱圖4 120#墩—121#墩跨段主梁L/2截面
布載正彎矩控制截面撓度數(shù)據(jù)結果表對稱布載正彎矩控制截面撓度分析圖
從以上各表和各圖可看出：
（1）在汽-20，掛-100標準荷載作用下，該橋強度和剛度滿足設計要求；
（2）箱梁的實測橫向分布基本與理論計算吻合，說明橋梁的實際橫向剛度符合設計和使用要求；
（3）本次靜載試驗未發(fā)現(xiàn)箱梁與橋墩控制截面產(chǎn)生結構受力裂縫，與該類預應力構件的特性相吻合；
（4）高架橋墩柱應力較小，符合使用和規(guī)范要求。
