工程質(zhì)量是關(guān)系到國家財產(chǎn)和人民生命安全的大事。今年，我國連續(xù)發(fā)生了幾起重大工程質(zhì)量事故，引起了全國的關(guān)注。1996年10月。建設(shè)部組織召開全國建設(shè)工程質(zhì)量工作會議，全面分析工程質(zhì)量情況，提出關(guān)注工程質(zhì)量綜合治理的措施。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前應用最多的結(jié)構(gòu)型式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于各種原因無法滿足安全性、適用性、耐久性的要求，建筑物的可靠性被認定為c級或d級時，必須進行加固處理[1]。

柱是建筑結(jié)構(gòu)中的基本受力部件之一，氣體承載力的大小對結(jié)構(gòu)的我的昂貴應用起著重要的作用。柱子是壓彎部件，受到很大的軸力，這種受力狀態(tài)決定柱子的延展性小，作為結(jié)構(gòu)的主要承載部分，柱子的破壞會產(chǎn)生嚴重的結(jié)果，難以修復，結(jié)構(gòu)倒塌。因此，在鋼筋混凝土框架設(shè)計中，要控制梁柱的相對強度，使塑性鉸鏈首先出現(xiàn)在梁端，盡量避免或減少柱中的塑性鉸鏈【2】。在國內(nèi)歷史的大地震中，鋼筋混凝土柱失效引起的震災很多。我國也是很多地震國家，很多地區(qū)都在地震地區(qū)，在這些地區(qū)，對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震加固，一級地震結(jié)構(gòu)的修補往往是結(jié)構(gòu)工程師的主要工作內(nèi)容。

2框架柱加固的特點及常用方法

我國從50年代開始進行結(jié)構(gòu)加固處理，及時年來，國內(nèi)眾多混凝土結(jié)構(gòu)加固工程實例，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。90年代初，中國頒布了《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25；9)，總結(jié)了中國成熟的加固技術(shù)，適用于各種原因造成的結(jié)構(gòu)、部件的加固處理，對加固技術(shù)的發(fā)展起著很大的作用。無論是工廠的應用還是結(jié)構(gòu)理論，柱的加固，近年來特別是框架結(jié)構(gòu)柱的加固，都是結(jié)構(gòu)加固工程的重要組成部分。

鋼筋混凝土柱承載力不足的原因大致有設(shè)計錯誤、施工粗糙、使用不當、改變用途、遭遇自然災害等�？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的加固與新建工程框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計不同，主要是對已建工程，受客觀條件的制約，對具體現(xiàn)存條件進行加固設(shè)計和施工。在不停產(chǎn)或盡量不停產(chǎn)的條件下施工，施工速度快，工期短。另外，施工現(xiàn)場狹窄、擁擠，經(jīng)常受到生產(chǎn)設(shè)備、配管和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的制約，大型施工機械難以發(fā)揮作用，往往對現(xiàn)有和相鄰的結(jié)構(gòu)、部件產(chǎn)生不良影響�？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的加固工程經(jīng)常分階段進行，分階段進行，因各種干擾而中斷，工程復雜，往往存在很多不安全因素�？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的加固設(shè)計包括原結(jié)構(gòu)的檢查和加固設(shè)計的計算，要求考慮新、舊的連接股的強度、剛性、適用壽命的平衡和新、舊的構(gòu)造的協(xié)調(diào)作業(yè)。

有框架結(jié)構(gòu)柱加固工程的特點，根據(jù)幾十年來建筑物加固的實踐經(jīng)驗，當前常用的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)柱加固方法有：改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、預應力加固法、加大截面加固法、外包鋼加固法以及粘貼碳纖維加固法等。各種加固方法各有優(yōu)缺點和適用范圍，應根據(jù)情況選擇【4】。

改變結(jié)構(gòu)傳輸力路徑加固法是指通過增設(shè)支點(柱或支架)的方法，改變結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)(即計算簡單圖)，改善框架柱的受力和內(nèi)力狀況的加固方法。增加支點，減少計算跨度，大大提高柱的承載能力，減少柱的變形和限制。該方法主要有增設(shè)支點赫爾托梁柱法兩種形式。該方法對框架結(jié)構(gòu)柱的強化強化效果很好，但對建筑物空間的使用影響很大，施工復雜性也很高。

預應力加固法即用預應力型鋼撐桿對框架結(jié)構(gòu)柱進行加固的方法�？煞譃閱蝹�(cè)預應力支撐桿加固(適用于偏心受壓柱加固)和雙側(cè)預應力支撐桿加固(適用于軸心受壓柱加固)。該加固方法具有預制、凈空少、停產(chǎn)、施工簡單的優(yōu)點。但是，該方法不適用于高溫環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，還需要特別注意盡量減少預應力損失。

加大截面加固法，通過增大框架構(gòu)造柱的截面面積和筋，提高強度、剛性、穩(wěn)定性和抗裂性，滿足正常適用要求。該加固方法的缺點也比較顯著，主要是現(xiàn)場作業(yè)量大，生產(chǎn)生活影響大，影響住宅外觀的清潔等。

外包鋼加固法在框架結(jié)構(gòu)柱周圍用型鋼提高承載力。分為干式和濕式兩種。干式外包鋼加固將型鋼直接外包到加固部件周圍，型鋼在部件之間沒有任何連接，或者填充水泥砂漿，但不能滿足結(jié)合面的剪力傳遞要求。用乳膠水泥或環(huán)氧樹脂化學灌漿等方法粘貼型鋼時，稱為濕式外包鋼加固。該加固方法的優(yōu)點是大大提高柱承載能力，施工簡單，工期短。但外包鋼必須進行防腐處理，防止高溫環(huán)境，以提高其耐久性。

近年來，土木工程領(lǐng)域出現(xiàn)了各式各樣的新型材料，如各種高強度混凝土，纖維增強材料等。其中碳纖維布因其強度高、重量輕、耐腐蝕、耐久性好等諸多優(yōu)點，在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的應用發(fā)展尤為迅速。碳纖維加固法是指用碳纖維布配合用膠水將碳纖維布粘貼在混凝土構(gòu)件表面的加固方法。碳纖維布加固鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)柱具有廣泛應用面的優(yōu)點，具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐滲性和耐久性，耐疲勞性和減震性能好的施工方便，質(zhì)量容易保證等。當然，該方法的理論研究還不成熟，但應用前景確實很廣。

3大截面柱加固工程實例分析

以下是框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土大截面柱加固方法的比較分析。一座鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅，開始建設(shè)15層，設(shè)計施工也同樣進行。后來，為了增加兩層，改為17層，需要采取牟宗加固措施來提高結(jié)構(gòu)的承載能力。本文主要介紹一根柱子的加固，一根柱子的高度為3.8米，700*600mm矩形截面，受力縱筋為20根直徑為25mm的鋼筋，帶子采用間距為100mm直徑為10mm的鋼筋，混凝土強度等級為C30.

考慮到本工程的實際情況，本樓為門戶，因此改變結(jié)構(gòu)傳輸途徑加固法，加大截面加固法等影響房屋凈空和外觀的方法不太實用�？紤]到新舊兩部分共同工作的因素，本工程采用預應力支撐棒加固法

L0/b=6.3，檢查表為:b=1，原柱承載力N0為【5】:

N0=(1)

加層后，設(shè)計負荷n為10576kn，支撐棒承受的壓力N2為:

N2=N-N0=1233KN(2)

角鋼截面積為:

角鋼截面積為:

N==1303KN （4）

另外，選用軸心間距為200mm寬為60mm厚為6mm的綴板，經(jīng)驗符合要求[6].采用橫向張拉，預壓應力控制值確定為80Mpa。

施工時為了保證上述壓應力控制值，在進行橫向張力的同時對型鋼撐桿的應變進行實時觀測，至應變?nèi)缦聰?shù)值時結(jié)束張拉：

（5）

按照上述加固方案進行施工，基本不影響結(jié)構(gòu)的凈空及外觀，且施工不簡潔，不要求停工，還可以使新舊部分能較好地共同工作，可其不失為此類工程加固的一種較為實用的方法。

但是，對于這樣的工程這樣的大截面柱，加固前柱的設(shè)計負荷很大，采用預應力支撐桿加固法加固的幅度相對較低，支撐桿的承載力與加固后柱整體的承載力的比例為1303/(1303+9343)=0.12。根據(jù)各種研究和實驗，混凝土的力學性能與所處的應力狀態(tài)有關(guān)，對靜水壓力敏感，在雙向或三向的壓力下強度和伸長性大幅度提高，可以考慮減少裝飾板的間隔，處理原柱在裝飾板之間的局部剪力傳遞，裝飾板起到約束混凝土橫向變形的作用。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(GBJ10-89)，以下公式計算:

N=(6)

其中，混凝土軸心的抗壓強度、Acor為柱的核心截面積、縱筋強度、縱筋截面積、間接鋼筋截面積、Asso為間接鋼筋的換算截面積、

Aso=(7)

其中，dcor為柱的核心直徑為柱的核心直徑、Asl為單根間接鋼筋的截面積、s為沿柱軸線的間接鋼筋的間接間距離。

還可根據(jù)建筑使用要求，纏繞鋼絲網(wǎng)，分層抹灰高強度水泥砂漿。這不僅利用支撐桿直接承受軸向力，還挖掘支撐桿結(jié)構(gòu)約束混凝土柱橫向變形能力，充分利用加固材料的作用。鋼絲網(wǎng)筒可以解決支撐桿的防銹和防火問題，也可以起到緊固混凝土柱的作用。通過約束混凝土柱橫向變形，提高核心混凝土的壓力強度，充分發(fā)揮原大截面框架柱混凝土的軸心壓力強度，提高柱的壓力負荷能力2~3

倍。這是預應力支撐桿結(jié)構(gòu)法的改進，也是應用于大截面框架柱的其他加固方法。

但預應力支撐桿的加固法容易損壞預應力，難以控制支撐桿的預應力值，容易集中在加固部件的上端，局部破壞。通常，為了防止鋼材因環(huán)境潮濕而腐蝕承載力下降，定期維護，增加了加固費用。

前面提到，適用碳纖維布加固有很多獨特的優(yōu)點，在約束混凝土方面也能取得很好的效果。碳纖維布加固鋼筋混凝土柱的原理是用粘合劑將碳纖維布粘貼在柱構(gòu)件的表面，約束混凝土的橫向變形，達到加固柱構(gòu)件，改善構(gòu)件的受力性能的目的，其受力機理使螺旋箍混凝土和鋼管混凝土等約束混凝土疲勞。螺旋箍筋混凝土與鋼管混凝土受力特點、破壞過程及計算公式等研究已經(jīng)比較成熟，而碳纖維布加固鋼筋混凝土柱在正截面受荷時的力、變形和約束混凝土的情況一致，可以引用現(xiàn)有約束混凝土的分析方法討論碳纖維布對鋼筋混凝土柱的約束作用。另外，粘貼碳纖維布加固法除了具有預應力支撐桿加固法的各種優(yōu)點外，還可以避免預應力支撐桿加固法的前述缺點，確實是框架機構(gòu)鋼筋混凝土大截面柱加固的應用前景廣闊的方法。

碳纖維布對柱承載力的初步計算可以找到以下類型:

N=(8)

其中，為了反映碳纖維相對用量的無限綱量，碳纖維布與約束混凝土的體積比，為了測量混凝土立方體的強度，為了測量碳纖維的折斷抗拉強度，在2/3中的2/3中約束混凝土達到極限強度的情況下，實際測量碳纖維布的應變只變的2/3左右引入的折斷系數(shù)。柱的穩(wěn)定系數(shù)、Ac分別為混凝土的抗壓強度設(shè)計值和柱的截面積、鋼筋的抗壓強度設(shè)計值和縱筋的面積。

當然，粘貼纖維布加固方法還只是一種新興的尚不成熟的加固方式，其受力原理，尤其是界面的受力情況研究還不是很完善。此外，必須采取足夠的錨固措施，防止碳纖維布和混凝土粘合面的剝離破壞。只有這樣，高中碳纖維布的加固才能取得預期的效果【7】

4結(jié)語

本文結(jié)合工程實例，對框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土的大截面柱進行分析和比較，指出各種加固方法的優(yōu)缺點和適用情況，為今后這種結(jié)構(gòu)柱的加固提供參考。此外，本文還介紹了碳纖維布這種新型高強度高效率材料，對框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土大截面柱進行加固加固，這種應用前景十分廣闊的新型加固方法，為工程加固設(shè)計提供了新的構(gòu)思。