结构梁加固的几种方法探讨

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　　摘要：梁在施工及使用过程中会出现有些问题，诸如：梁表面有蜂窝麻面或者无规则表面浅裂缝；梁贯通裂缝；梁挠度过大；混凝土等级或者钢筋面积达不到设计要求等等问题。梁出现这些问题的原因是比较复杂的，有设计、施工、材料因素等多种原因单一或者混合在一起作用引起的。结构设计人员经常会遇到此类梁需要加固的工程，常用的梁加固方法有：增大截面加固法、预应力加固法、粘贴钢板（外包型钢）加固法、粘贴纤维复合材加固法。本文探讨了这几种加固方法在运用中的优缺点。
　　关键词：结构梁；加固方法；优缺点
　　结构梁在施工及使用过程中会因为设计、施工、材料、环境因素等多种原因的影响，会出现一些问题，诸如：梁表面有蜂窝麻面或者无规则表面浅裂缝；梁贯通裂缝；梁挠度过大；混凝土等级或者钢筋面积达不到设计要求等等。如何处理这些问题梁，结构设计人员常用的方法就是对梁进行加固，常用的梁加固方法有：增大截面加固法、预应力加固法、粘贴钢板（外包型钢）加固法、粘贴纤维复合材加固法。本文就这几种加固方法在运用中的特点进行探讨。
　　一、 增大截面加固法：
　　增大截面加固法，顾名思义，是采用同种材料―钢筋混凝土，来增大原混凝土截面面积，达到提高结构承载力的目的，它是一种传统的加固方法。它不仅可提高被加固构件的承载能力，而且还可以改变其自振频率，使正常使用要求的性能在某种程度上得到改善。增大截面法的加固效果与原结构在加固时的应力水平、材料特性、施工工艺、结合面构造处理、是否卸载加固等因素直接相关。
　　它的优点是对增大梁的强度和刚度和稳定性是效果明显的和有保障的；同时可以根据受力特点和加固目的灵活设计为单侧、双侧或三面包套，这为一些位置难以施工的梁提供了灵活的处理方式；该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验。正基于这些优点，此方法是我们大部分结构设计同行的首选。
　　在实际工程中，也有它自身的缺点：现场湿作业大，周期长，造价相对较大，对现场生产和生活有一定影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小；新、旧混凝土结合、新旧纵筋、箍筋的焊接等节点处理比较烦琐，完成质量跟施工队伍自身素质影响较大；增加了结构本身的自重和截面大小，也有可能改变了结构本身的刚度分配，造成相邻其他构件的连锁加固。
　　二、 预应力加固法
　　预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆多结构构建或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分―拉杆或撑杆受力，改变原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力滞后现象得以完全消除，因此，后加部分与原结构能更好的共同工作，结构的总体承载力可显著的提高。
　　预应力加固的优点：适用于大跨结构加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的加固，施工设备简单，可有效的提高梁的抗弯刚度，长期预应力效果较好，不需现场电焊，适用范围光，施工速度快，不受气温影响等。
　　缺点是会减小建筑净空、影响建筑外立面，影响上层楼盖结构或屋面防水构造。
　　三、 粘钢（外包型钢）加固法
　　粘贴钢板加固法是用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土梁的表面，达到加固和增强原梁强度和刚度的目的。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下较多地提高其承载能力，增大延性和刚度。
　　其优点是：（1）坚固耐用，已经证明完全能保证加固工程的质量，梁的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂30年老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的；（2）施工快速，在保证粘钢加固梁质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工；（3）简洁轻巧，与其它加固方法比较，梁粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业。完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，梁自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固；（4）灵活多样，适应性很强，能够解决生产上和生活上各种有关问题。梁粘贴钢板的方案多种多样，灵活巧妙；（5）经济合理，由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其它加固方法比较，梁粘钢加固的费用大为节省，经济效益很高。
　　它的不足主要表现在：（1）适用范围的局限，它不适用于素混凝土构件梁加固，其长期使用的环境温度不应高于60℃；（2）被加固的混凝土梁，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的粘接正拉强度不得低于1.5N/mm2；（3）端部锚固长度有要满足规范要求，具体加固时，因为梁两端的支座的障碍，这就需要再花费一翻脑筋；（4）加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，这就对施工队伍素质要求比较高。
　　四、 粘贴纤维复合材加固法、
　　碳纤维是一种高性能材料，CFRP是纤维增强塑性材料的意思。碳纤维具有比钢材强度更高，比玻璃钢更具有耐腐蚀性的优点，且不增加构件的自重及体积。碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟，也是用量最大的一种高科技材料。随着碳纤维材料被应用与建筑业，碳纤维加固混凝土结构新技术随之出现，是目前国内外混凝土结构加固使用最普遍的方法。
　　它的优点：（1）纤维复合材的抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍；（2）重量轻，密度只有普通钢材的1/4；（3）碳纤维复合材加固的耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏；（4）碳纤维加固的施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。（5）加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，维护费用低。
　　其不足之处是完成质量很大程度依赖碳素纤维布和专用结构胶的选取，而现在市场上纤维材料和结构胶质量参差不齐，价格相差比较大，这样也就有些自身要求不严格的施工单位没有严格按照设计要求选择材料，而材料是决定此加固方法效果的关键。还有就是本身方法的缺陷，两种不同材料的共同工作问题，规范虽然作了滞后效应的考虑，但实际当中加上施工的误差，材料本身的差异，理论跟现实是有较大出入的。另现场施工时还要注意防火问题。
　　上面分析了几种加固方法的特点和应用情况，它们都在加强梁承载力上有各自的优缺点，有各自的适用范围。作为一名专业结构设计人员，利用自身的专业知识分析梁出现问题的内因、外因，梁的受力特点，灵活合理运用各结构设计规范标准，综合考虑安全、耐久性、经济性后，做出合理的梁结构加固方案，这也是一个合格的结构设计人员应具备的基本的素质。
　　
　　

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