一、工程概况
结合工程案例为 7 层框架结构（见图 1），其中西座只有 5层；高约 26m，7度抗震设防，Ⅱ类场地。柱、梁、楼板的混凝土强度等级皆为 C25。框架梁、柱截面主要尺寸分别为 250×700mm，500×700mm。采用柱下独立基础。此建筑原作为写字楼使用、大开间的间隔；现建设单位要将其改造为小开间的公寓式酒店及健身中心，而且西座还要增加 2 层。
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、板不同加固方法的应用。
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 2（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。
（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，则可采用外粘型钢加固法[3]，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。
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：
（1）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。
（2）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。
2、混凝土梁的加固
本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
弧形梁加固是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。
（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。
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。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。
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。
参考文献：
[1]建筑抗震鉴定标准（GB50023-95）[S].北京：中国建筑工业出版社，1995.
[2]建筑抗震加固技术规程（JGJ116-98）[S].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[3]混凝土结构加固技术规范（CECS25:90）[S].北京：中国计划出版社，1992.
[4]碳纤维片材加固混凝土结构技术规程（CECS146:2003）[S].北京：中国计划出版社，2003.
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文章名称：
浅探工程结构加固设计方法的运用
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