論文刊發(fā)工業(yè)廠房改造中的混凝土結(jié)構(gòu)加固

　　論文摘要：通過上海能源大屯選煤廠主廠房工程進行加固，通過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、梁板貼碳纖維布、外部粘貼鋼板加固法以及外貼纖維復合材料加固法等各種混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)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比較，從而選擇更適合本工程結(jié)構(gòu)體系的加固改造方案，提高廠房的使用功能。

　　論文關(guān)鍵詞：論文刊發(fā),混凝土結(jié)構(gòu),框架梁柱,截面,結(jié)構(gòu)加固,包鋼,粘鋼

　　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(jié)構(gòu)，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(shè)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(jié)構(gòu)荷載已經(jīng)較原設(shè)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(jié)構(gòu)鑒定，必須對該工程混凝土結(jié)構(gòu)進行加固。

　　2該工程由于是工業(yè)廠房，內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)備早已就位，且廠方要求工程加固不能影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，故該工程根據(jù)廠房內(nèi)部設(shè)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(gòu)件外疊澆新的鋼筋混凝土,增加構(gòu)件的截面積和配筋,從而達到提高構(gòu)件的承載力和剛度,降低柱子長細比,達到對原有構(gòu)件進行加固的目的。采用加大截面法加固時,可根據(jù)原構(gòu)件的受力性質(zhì)、構(gòu)造特點和加固要求不同,選用單面加厚、兩面加厚、三面加厚和四面加厚等構(gòu)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(jié)構(gòu)的加固,其優(yōu)點是可以在提高構(gòu)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(cè)向穩(wěn)定等問題,且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響。

　　在進行混凝土構(gòu)件截面加大施工中有一關(guān)機工序就化學植筋技術(shù)，植筋新技術(shù)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(yù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變更、追加、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(gòu)件外側(cè),通過外包鋼與原有構(gòu)件的共同作用,提高構(gòu)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(gòu)件來提高其承載力和變形能力,可以大幅度提高構(gòu)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(gòu)件四周;濕式外包法是在角鋼和被加固構(gòu)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(jié)合的復合加固方法。濕式外包鋼加固由于可大幅提高構(gòu)件的承載能力,主要用來加固承受很大荷載的受壓構(gòu)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(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)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(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)量，結(jié)構(gòu)的強度和剛度都能滿足設(shè)計的要求。施工工藝精巧，質(zhì)量優(yōu)秀，工程合格率為100%。膠粘劑30年老化試驗?zāi)途眯阅軡M足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗，也證明強度和剛度的設(shè)計方法是正確的和可靠的。

　　2、施工快速：在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務(wù)，并能根據(jù)業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，結(jié)構(gòu)自重增加極微，不會導致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固。

　　4、靈活多樣：粘鋼加固法的適應(yīng)性很強，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關(guān)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(jié)構(gòu)及磚砌體結(jié)構(gòu)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(shù)

　　碳纖維布加固技術(shù)是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對建筑構(gòu)件進行加固處理，該技術(shù)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(gòu)件截面，能保證碳素纖維布與原構(gòu)件共同工作。是近年來逐漸發(fā)展起來的混凝土結(jié)構(gòu)加固新技術(shù),與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)越性。

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的保護能力,提高了結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)表面并與之緊密地結(jié)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(guān)鍵之一。環(huán)氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應(yīng)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(jié)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(jié)樹脂的規(guī)格及性能等均有詳細表格資料、以備索取)。

　　浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內(nèi)、通過固化形成CFRP之外，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(yīng)變確實傳遞到碳纖維片上的力學性能。因此剪切強度及粘著強度便成為制定其物性標準的重要依據(jù)。

　　3結(jié)束語

　　根據(jù)不同加固工藝要求，嚴格控制關(guān)鍵節(jié)點和工序，由于廠方生產(chǎn)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)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。