建筑结构的加固设计

浅议建筑结构的加固设计

摘要：建筑物随着时间的推移及地震或改造等原因，造成建筑物各部位的承载力不满足要求。因此，建筑物要继续使用，必须进行加固处理，以提高其安全系数。本文根据工程实例，对结构的加固设计进行探讨，以供参考。

关键词：建筑工程；结构加固；箍筋；锚固

abstract: the buildings with the passage of time and the earthquake or modification cause for building the capacity of the each part does not meet the requirements. therefore, the building is to continue to use, the need for strengthening treatment, in order to improve the safety coefficient. in this paper, according to the project examples, the reinforcement of the structure design are discussed for reference. keywords: building engineering; structure reinforcement; stirrup; anchor

中图分类号：tu761 文献标识码：a文章编号： 前言：

随着我国社会经济的不断发展，对建筑功能的多样化需求越来越高。再加上城市人口的不断增多、建筑用地日益紧张，建筑发展加快。随着工程中的不同加固方法，结构设计人员同时分析了个方法所具有的技术特点与使用的建筑范围。让人们对建筑结构加固更

加了解。 一、工程概况

某写字楼项目分为四座，其中只有一座是5层，其它座都是7层，7度抗震设防，ⅱ类场地，混凝土强度等级皆为c25。现改造为小开间，并且在西座还要增加2层。 图1 平面图 二、工程的加固设计

经检测、鉴定及抗震验算，工程部分框架柱、框架梁及部分楼板的抗震承载力不满足要求，其余都符合《建筑抗震鉴定标准》中关于多层钢筋混凝土房屋鉴定的规定。在进行加固设计时，遵循对称加固的原则，使加固后建筑物的质量分布、刚度分布比较均匀，结构楼层综合抗震能力指数、构件的抗震承载力都有所提高，而且满足《建筑抗震鉴定标准》、《建筑抗震加固技术规程》的要求。以下主要介绍柱、梁、板不同加固方法的运用。 （1） 混凝土柱的加固

①原混凝土柱的轴压比不满足设计要求

此情况下采用加大柱截面法。但一部分钢筋混凝土柱由于建筑不允许在某一面加大柱截面。因此曾设计用图2所示的两种加固方法，最后认为图（b）的加固方法更为理想。理由如下：1）图2(b)的方法虽然在建筑限制的方向超出了25mm，但在与建筑专业协商后认为经过后期抹灰后，基本上不影响外观，也不会影响建筑的功能使用； 2）采用一个封闭箍筋在整体性能和对施工质量的控制上都

比采用图2（a）的两个u型箍筋要好得多；3）由于原混凝土柱在施工时会由于种种原因使得柱的箍筋位置及间距出现偏差，这就导致在凿开柱子的混凝土找出原箍筋并与图2（a）新增u型箍筋焊接的过程中，耗费大量的时间和人工；4）图2（b）的新加钢筋混凝土套超出原混凝土柱厚25mm的混凝土层，只是起保护封闭箍筋的作用，可代之以水泥砂浆抹上去，所以不必担心其因厚度太小而出现的蜂窝麻面而影响施工质量。 图2 加大截面法

②原混凝土柱只有箍筋不满足设计要求

此情况下采用封闭式粘贴碳纤维布的加固方法。此时，碳纤维布与原混凝土柱共同承担柱子的剪力。在按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》的有关计算规定把碳纤维换算成柱的体积配箍率时，也必须要满足《混凝土结构设计规范》对柱端箍筋加密区的体积配箍率的要求。应该注意：采用碳纤维加固法时，必须保证原混凝土实际强度不能低于c20。

③原混凝土柱轴压比满足设计要求，但柱的纵向钢筋或箍筋不满足设计要求

这种情况在不能用加大柱截面法加固时，则可采用外加钢构套加固法，如图3所示。此法不但柱截面与原来差别不大，而且施工的进度较加大截面法快、成本较碳纤维加固法低。 图3 外包钢加固法

工程采用的是干式外包钢加固法。即：钢构套与原混凝土柱之

间没有粘结，或仅为水泥砂浆填实。此方法与湿式外包钢加固法相比较，具有施工工艺较简单，进度较快的优点。

采用干式外包钢加固法时，钢构套与原混凝土柱承担的外力按照刚度比例关系分配。钢构套的设计则是根据钢构套所分担的外力，按照《钢结构设计规范》的有关缀板的计算。

钢构套必须锚固在柱上下两端的梁柱节点内，锚固的做法有两种情况：

a.钢构套的竖向角钢（或竖向扁钢板）没有与原混凝土梁相交，而是直接穿过楼板，在领导的混凝土柱周围继续做钢构套，直到满足锚固长度。

d.钢构套的竖向角钢（或竖向扁钢板）与原混凝土梁相交，由于钢构套的竖向角钢（或竖向扁钢板）受到原梁内的钢筋阻挡，不能继续伸长，钢构套的锚固做法应采用图4所示的方法。 图4 钢构套的锚固做法 （2）混凝土梁的加固

工程大多数需要加固的梁的原配钢筋与设计要求相差较大，采用碳纤维加固法成本较高，因此根据不同梁的实际情况，采用不同的加固方法。

①弧形梁的配筋不满足设计要求

弧形梁加固如图5所示，在原结构梁的外围增加一个钢筋混凝土套。施工时沿梁两侧凿开100mm宽的槽，套上箍筋后灌入细石混凝土。此时应注意：因新加的受拉钢筋不能完全发挥其抗拉性能，

故其强度应予以折减，折减系数为0.9。因在梁面上新增加梁端负筋比较困难，如果增大梁的截面后出现梁端所配负筋还没满足计算要求、但梁跨中所配正筋已满足设计要求的情况，则应运用梁内力塑性重分布的原理，适当加大梁跨中新增的纵筋面积。 图5 加大截面法加固梁 ②悬臂梁配筋不满足设计要求

根据悬臂梁所处的实际情况，把粘贴钢板法与外加钢构套法有机地结合在一起，如图6所示。

因悬臂梁的受力钢筋位于梁面，所以采用建筑用的高强粘结胶把钢板粘贴在梁面上，以承担悬臂梁的梁端负弯矩。《建筑抗震加固技术规程》规定：粘贴钢板与原构件宜采用胀管螺栓连接。但因胀管螺栓会影响日后楼面的正常使用，故用钢构套代替胀管螺栓把钢板与原悬臂梁连接在一起，以保证即使钢板与悬臂梁间高强粘结胶老化了，钢板与悬臂梁之间仍能共同协调变形。在施工时把钢板、角钢和钢缀板焊在一起，形成一个钢构套，钢构套与悬臂梁之间再施以压力灌浆，用高强粘结胶把整个钢构套与悬臂梁粘结在一起。梁面钢板在悬臂梁的支座处按图7所示的方法锚固。钢板的设计则是把钢板等效于受拉纵筋，钢缀板等效于箍筋；按《混凝土结构设计规范》的有关规定计算。

图6 粘钢法加固悬臂梁 图7 悬臂梁面钢板在支座处锚固 （3）混凝土板的加固

工程的部分楼板因其上增加了户间隔墙或功能用途变化很大而

导致原配筋不能满足设计要求，为了能在加固楼板时不增加楼层的自重，对板采用的加固方法是：在板底粘贴碳纤维布。 （4） 其他考虑

在对已有建筑进行加固时，在新增钢筋植入原结构时，常会遇到旧有钢筋而植不进去，但此时植入长度又不能满足规范要求的情况。如果在旧有钢筋少的地方还可以用转换植入位置的方法来解决。但在旧有钢筋密集的地方（如梁柱交汇点）就很难解决满足钢筋的植入长度这一问题。所以在加固设计时，应尽量选用小直径钢筋，这样既对混凝土的浇注有利，又能减小钢筋的实际植入长度。 三、结束语

在建筑允许的情况下，对柱的加固尽量采用加大截面法，这样既能体现强柱弱梁的设计原则，又能减小钢筋植入原构件的长度，因为柱新加大的部分也计入钢筋的植入长度中；而且在用粘钢法加固梁时，柱梁相交节点处加大的部分还能对所粘贴的钢板起锚固作用。

对加固后构件进行承载力计算时, 新加截面或钢构套的承载力应按规范进行折减。同时, 还应考虑到原构件与新加截面、钢构套的叠合效应。即在加固前, 原构件已承受了一部分荷载, 叠合后, 剩余的荷载由新旧部分共同分担, 分担分例可根据刚度确定。为了达到新旧构件的协同变形和受力,二者之间的连接非常关键, 设计和施工两个环节都应高度重视。

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