7钢筋混凝土受压构件加固

钢筋混凝土受压构件加固

7钢筋混凝土受压构件加固 本章提要 本章论述了混凝土柱的破坏及原因，介绍了增大 截面法、外包钢法、预应力加固法等加固方法。 对这些方法不仅要掌握承载力的计算方法，而且 应熟知其构造要求。

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7.1混凝土柱的破坏及原因分析 7.1.1混凝土柱破坏特征 钢筋混凝土柱的破坏形态可分为受压破坏(包括轴 压柱和小偏压柱)和受拉破坏(大偏压柱)两类。 轴压柱破坏特征 小偏心受压柱破坏特征 大偏心受压柱破坏特征

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轴压柱破坏特征 轴心受压往的受力过程为，在较大外载作用下首 先出现大致与荷载作用方向平行的纵向裂缝，而 后保护层混凝土起皮一剥落一混凝土被压碎一崩 裂。上述过程随往中钢筋布置不同而稍有差异。 例如，当混凝土保护层较薄，箍筋间距较大时， 钢筋外围的混凝十保护层出现起皮、劈裂或剥落 后，钢筋很快地被压鼓成灯笼状。 这种破坏带有很大的突然性，破坏时构件的纵向 变形很小。

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1)轴压柱的破坏特征

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小偏心受压柱破坏特征 小偏心受压柱的破坏，发生在构件截面中压应力最大的一 侧。 一旦这一侧的混凝土出现纵向裂缝，柱子即己临近破坏， 而这时受力较小一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但均 未达到屈服。 如果钢筋受拉，破坏前可能产生横向裂缝，但裂缝不可能 有显著发展，以致临近破坏时，压区的应变增长速度大于 拉区，使受压区高度略有增大。 如果受力较小一侧的钢筋处于受压状态，则这一侧在破坏 前没有任何外观表现。 总之，小偏心受压构件的破坏没有明显的预兆。如果发现 压区混凝土表面有纵向裂缝，则构件已经非常危险，接近 于破坏.

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2)小偏心受心柱的破坏特征

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大偏心受压柱破坏特征 对于大偏心受压往，在荷载作用下受拉一侧柱的 外表面首先出现横向裂缝，随着荷载的增长，裂 缝不断开展、延伸，破坏前主裂缝明显。受拉钢 筋的应力达到受拉屈服极限，随之拉区的横向裂 续迅速开展，并向压区延伸，导致压区面积迅速 缩小，最后受压区的混凝土出现纵向裂缝，发生 混凝土压碎破坏。破坏区段内受拉一侧的横向裂 缝开展较宽，而受压一侧的钢筋一般也可达到受 压屈服极限。 但在某些情况下，如受拉钢筋用量较少.或受压 钢筋设置不当(离中和轴太近)时，则受压钢筋的 应力也可能达不到受压屈服极限。

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3)大偏心受压柱的坏特征

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综上所述，钢筋混凝土柱除大偏心受压破坏具有 较明显的外观表现之外，轴心受压和小偏心受压 的破坏预兆均不明显，都属脆性破坏。同时，无 论何种受压状态，当在受压一侧发现纵

向裂缝或 保护层剥落时，钢筋混凝土柱已临近破坏，应尽 快采取加固措施。 在加固时，判明钢筋混凝土接的受力特征是极 为重要的。如果是大偏心受压，则对往的受拉一 侧进行加固是较为有效的，如果是小偏心受压， 则应着重对柱的受压较大一例进行加固。

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7.1.2混凝土柱承载力不足的原因 (1) 设计不周或错误(如荷载漏算、截面偏小、 计算错误等)。 (2) 施工质量差。 (3) 施工人员业务水平低下，工作责任心不强。 (4) 施工现场管理不善。 (5) 地基不均匀下沉。 其他原因:例如，因火灾烧酥了混凝土，并使钢筋 强度下降；因遭车辆等突然荷载碰撞，使柱严重 损伤；因加层改造上部结构，或改变使用功能使 柱承受荷载增加等，都将可能导致柱的承载力不 足。

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7.2增大截面法加固混凝土柱 增大截面法又称外包混凝土加固法，是一 种常用的加固柱的方法。由于加大了原柱 的混凝土截面积及配筋量，因此这种方法 不仅可提高原柱的承载力，还可降低柱的 长细比，提高柱的刚度，取得进一步的加 固效果。 具体加固方法有四周外包、单面加厚和两 面加厚等加固方法。

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在原柱四周浇灌钢筋混凝土外壳的加固方法，称 为四周外包混凝土加固法(如图7.1(a)、(b)、 (c))。图7.1(b)是将原柱的角部保护层打去，露出 角部纵筋，然后在外部配筋，浇筑成八角形，以 改善加固后的外观效果。四周外包加固法的效果 较好，对于提高轴心受压柱及小偏心受压柱的受 压能力尤为显著。 当柱承受的弯矩较大时，往往采用仅在与弯矩作 用平面垂直的侧面进行加固的办法。如果柱子的 受压面较薄弱，则应对受压面进行加固(如图 7.1(d)所示),反之，应对受拉面进行加固(如图 7.1(e)所示);不少情况，则需两面都加固(如图 7.1(f)所示)。

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7.2.2构造及施工要求 加固柱的构造设计及施工应特别注意如下几点： (1) 当采用四周外包混凝土加固法时，应将原柱面凿毛、洗净。 (2) 当采用单面或双面增浇混凝土的方法加固时，应将原柱表面凿 毛，凸凹不平度≥6mm,并应采取下述构造措施中的一种。 ① 当新浇层的混凝土较薄时，用短钢筋将加固的受力钢筋焊接在原 柱的受力钢筋上(如图7.2(c)所示)。 ② 当新浇层混凝土较厚时，应用U形箍筋固定纵向受力钢筋，U形箍 筋与原柱的连接可用焊接法(如图7.2(d)所示),也可用锚固法(如图 7.2(e)所示)。 (3) 新增混凝土的最小厚度≥60mm,用喷射混凝土施工时不应小于 50mm。 (4) 新增纵向受力钢筋宜用带肋钢筋，最小直径应≥14mm,最大直 径应≤25mm。 (5) 新增纵向

受力钢筋应锚入基础，柱顶端应有锚固措施。框架柱 加固中，受拉钢筋不得在楼板处切断，受压钢筋应有50%穿过楼板。 新浇混凝土上部与大梁的底面间需确保密实，不得有缝隙。

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7.2.3受力特征试验表明，只要新旧柱结合面粘结可靠， 在后加荷载作用下，新旧混凝土的应变增 量基本一致，整个截面的变形符合平截面 假定。 对于大偏心受压柱，由于新加部分位于构 件的边缘，在后加荷载作用下，其应变发 展较原柱快,这部分地弥补了新柱的应变滞 后。此外，由于新加部分对原柱的约束作 用和新旧柱之间的应力重分布，新加部分 承载力的降低较轴心受压柱小。

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对于轴心受压柱，新旧混凝土间存在着明显的应力重分布。 试验表明，应力水平低的新混凝土对应力水平高的原柱会 产生约束作用，并且新旧混凝土间的应力、应变差距越大， 这一约束作用越大。亦即在原柱混凝土的应变达到0.002 时，混凝土并没有立即破碎。 但这种约束作用，不能完全弥补新柱应变滞后对加固柱承 载力的降低。 因此，混凝土结构加固规范说明中指出：在加固时当原柱 的轴压比处在0.1~0.9范围，则原柱混凝土极限压应变达 0.002时，新加混凝土的应力比其强度设计值fc小得多， 且其比值α约在0.99~0.53范围内变化。 考虑到抗震规范对柱轴压比的限制和在加固施工时已卸除 一部分外载，故折减系数α不会太小。为简化计算，加固 规范建议α取为定值，轴心受压时取0.8,偏心受压时取 0.9。

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