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摘要：作者以某學校改建项目为例，阐述了框架结构抗震加固改造设计,在原结构分析验算的基础上,采用了增大截面、粘贴碳纤维复合材料等加固方法，总结了工程中的有效手段和改进办法。
关键词：抗震加固；增大截面法；粘贴碳纤维复合材料法；加固施工措施
Abstract: the author to some school rebuilding project as an example, this paper expounds the frame structure seismic strengthening transformation design, in the original structure analysis based on the check, by increasing section, coating carbon fiber composite materials reinforcement method, summarizes the project of the effective means and ways to improve.
Keywords: seismic strengthening; Increase section method; Paste carbon fiber composite materials, the method of Reinforcing construction measures
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
本工程为学校改建项目,工程结构为现浇框架结构,共五层,底层层高3.9m,楼面为预制空心板,其它层层高3.6m，楼板为110mm厚现浇混凝土板。框架柱截面主要为400mm×500mm，框架梁截面主要为250mm×700mm和250mm×750mm。基础埋深1.8m，为梁板式筏型基础，板厚400mm，基础梁尺寸（500mm～800mm）×（1000mm～1600mm）。
2 结构构件加固设计
2.1 柱加固设计
针对原框架柱轴压比超限，配筋又不足的情况，对柱采用了增大截面加固法，加大柱的截面并不影响建筑功能和使用。根据中柱和边柱不同，分别采用四边加大和三边加大截面的方法，新加纵筋和箍筋均能满足计算和构造设计。为增加新旧混凝土结构间共同协调工作的性能，新加纵筋每隔300mm用U型箍与原结构连接，U型箍植筋入原柱内。柱内新增加纵筋在楼层标高处，角筋穿过楼板上下贯通，中部纵筋受框架梁的阻碍，稍微弯折能通过的尽量贯通，不能贯通的钢筋下端种筋植入梁内，并对断开削弱的钢筋另加配短筋补强。
2.2 梁加固设计
2层、3层X方向框架梁，由于跨度较大，原结构配筋较少，改建后为专用教室和阅览室，荷载较大，此位置采用碳纤维加固费用较高，并且对应的框架柱也增大了截面，部分梁侧还增加了需要现浇的雨蓬、空调板等小构件，因此，比较衡量后对此位置梁采用增大截面的方法，加固处的梁柱节点比较好处理，新增小构件的钢筋锚固也较简单。
由于新加纵筋较多，而截面增加的宽度不大，故纵筋分两排布置以便于混凝土浇捣，新加纵筋和构造腰筋都通过U形箍植筋的方式与原梁加强连接。其余需增加配筋较少的X方向梁和Y方向梁，均采用粘贴碳纤维法加固。部分梁支座处负弯矩承载力不足，考虑到现浇楼板可作为梁的翼缘，同时方便施工，在梁顶楼板上粘贴碳纤维，以避免被节点处柱打断而另需锚固处理的问题。
3 加固施工
由于规范要求宜先对结构卸荷后再加固，也考虑到新旧填充墙材料和布置大都不同，因此先将原有墙体全部拆除，并凿除需要加固的构件的粉刷层，清除构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀和严重碳化的部分。在外包混凝土截面需焊接钢筋的，则凿除原结构保护层；一般无需焊接钢筋的，则进行表面凿毛和冲洗干净，做好接浆处理。在新旧混凝土结合面上涂刷界面剂，确保新旧混凝土的良好结合。
3.1 钢筋工程
本结构的钢筋工程主要用于梁、柱扩大截面处，由于构件新增加的截面尺寸较小而配筋较多，容易造成钢筋过密，如何控制钢筋的合理间距、保护层厚度，以及在间距无法满足要求的情况下如何配合设计修改，是钢筋工程中的主要难点问题。
为解决这一问题，在钢筋工程施工前应根据新增截面尺寸、新增钢筋、原构件配筋等情况绘制新的梁柱钢筋截面布置图，进行图上放样，对放样后证明确实难以施工的构件采取相应修改措施。每个构件施工前均检查实际的配筋情况是否与图纸符合，如发现不符合处重新修改构件放样图，确保做到施工前图上放样成功。对钢筋布置实在有困难的构件，在不影响质量和设计允许的情况下，放大局部截面。
3.2 模板工程
由于主要用于梁柱扩大截面处，所用到的模板尺寸均较小，但形状相对较复杂，特别是梁侧边扩大截面处模板安装时要考虑到混凝土浇筑的施工问题。为较好地浇捣混凝土，同时为给增大梁截面时的植筋施工留下足够的操作面，将梁侧原楼板部分凿除约1.5m左右，待梁钢筋制作安装完毕后，楼板与梁模板同时支模，柱模板顶板楼板四周开设浇捣口，保证混凝土的浇筑顺利。
3.3 混凝土工程
本结构中混凝土工程总量较小，但位置较分散。由于采用商品混凝土，一次输送量大，如果入模不及时会造成材料的浪费。特别是柱混凝土浇捣时，只能采用布置浇筑孔的方法，因此混凝土入模的速度较慢，与施工节拍配合不好容易造成窝工或浪费。因此，施工前应根据平面布置和混凝土浇筑量合理安排浇筑计划，分段分区进行浇筑，并处理好结合面。
对梁柱的外包钢筋混凝土加固，新增截面均异常单薄，且配置加固钢筋多而密，因此混凝土的振捣密实，特别是梁底和梁侧新增截面内混凝土的密实将是施工中面临的主要问题。对此，为了保证外包加固混凝土的密实性，按设计要求，全部采用微膨胀混凝土浇捣。微膨胀混凝土采用膨胀水泥配制，或按混凝土中水泥用量的比例适当加入铝粉，这样混凝土浇捣后达到微膨胀，使加固截面内的混凝土更加密实。微膨胀混凝土浇捣对模板工程要求严，要防止漏浆，并且要有良好的保水作用。在模板支护中，适当加密横楞和直楞间距，以提高模板整体刚度，模板间隙采用嵌缝膏等措施。微膨胀混凝土还对浇捣时间要求较高，从搅拌成品出场到浇捣地点的运输要控制时间，越短越好。为此浇捣前要把各项准备工作做好，加强事前检查，使搅拌运输车送到工地的混凝土能迅速浇筑到各个浇筑点上去。另一方面，还可以在混凝土中掺入一定量的减水剂，适当提高混凝土的坍落度，保证密实，或采用自密实混凝土。对侧模板和梁底模板采用平板式振捣，在模板外进行施工，也可提高混凝土的密实度。
3.4 碳纤维加固工程
对于碳纤维加固工程，施工质量的好坏，直接影响到加固的效果。粘碳纤维的关键是混凝土表面处理、粘贴和浸润。混凝土表面必须清理干净，露出新鲜面，并清扫干净；构件基材不平整时，用找平剂找平；浸润并粘贴碳纤维布时，浸润胶应均匀的涂刷在粘贴基材面上；在碳纤维布上再涂刷浸润胶时，必须碾压，直到碳纤维布润透为止，并排除其中的气泡，防止空鼓出现；出现空鼓时，面积小于100c㎡的，采用针管注胶的方式补救，面积大于100c㎡的，将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭上等厚的碳纤维布。
碳纤维布沿其纤维方向折直角会导致应力集中，影响其强度发挥。施工时将角部磨成圆角，可减缓应力集中，这样碳纤维布的强度基本不受影响。纤维布之间的纬向接缝不得超过12.5mm，经向（主纤维方向）搭接长度不得小于150mm，接缝必须交错布置。
4 结 语
作者对本工程加固设计和施工组织进行分析，得出以下结论：
1）按汶川地震后新规范要求，学校建筑应提高抗震等级，成为避难场所，加固更应注重结构概念设计，严格控制柱轴压比，保持结构较好的延性，做到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固。
2）对于位移和轴压比超限的框架结构，对柱采取增大截面法是性价比较高的加固方法；对梁可根据具体情况采取增大截面或碳纤维加固，增大截面造价低，施工难度大，碳纤维加固费用高，施工方便工期短。
3）加固应减少对原结构的损伤，使其能发挥最大作用，在新旧构件的节点处尤其应注意减少削弱原结构。
4）加固施工由于其特殊性，具有工程量小，项目杂，工序较多，现场情况复杂等特点，在施工中应采取合理措施应对。
5） 学校建筑加固改建与一般项目相比较有其特殊性，受到开学等关键时间节点的限制，往往对工期有特殊要求，应选择合理的加固设计措施和施工组织方案，在保证工期的前提下节约投资造价。
关键词：抗震加固；增大截面法；粘贴碳纤维复合材料法；加固施工措施
Abstract: the author to some school rebuilding project as an example, this paper expounds the frame structure seismic strengthening transformation design, in the original structure analysis based on the check, by increasing section, coating carbon fiber composite materials reinforcement method, summarizes the project of the effective means and ways to improve.
Keywords: seismic strengthening; Increase section method; Paste carbon fiber composite materials, the method of Reinforcing construction measures
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
本工程为学校改建项目,工程结构为现浇框架结构,共五层,底层层高3.9m,楼面为预制空心板,其它层层高3.6m，楼板为110mm厚现浇混凝土板。框架柱截面主要为400mm×500mm，框架梁截面主要为250mm×700mm和250mm×750mm。基础埋深1.8m，为梁板式筏型基础，板厚400mm，基础梁尺寸（500mm～800mm）×（1000mm～1600mm）。
2 结构构件加固设计
2.1 柱加固设计
针对原框架柱轴压比超限，配筋又不足的情况，对柱采用了增大截面加固法，加大柱的截面并不影响建筑功能和使用。根据中柱和边柱不同，分别采用四边加大和三边加大截面的方法，新加纵筋和箍筋均能满足计算和构造设计。为增加新旧混凝土结构间共同协调工作的性能，新加纵筋每隔300mm用U型箍与原结构连接，U型箍植筋入原柱内。柱内新增加纵筋在楼层标高处，角筋穿过楼板上下贯通，中部纵筋受框架梁的阻碍，稍微弯折能通过的尽量贯通，不能贯通的钢筋下端种筋植入梁内，并对断开削弱的钢筋另加配短筋补强。
2.2 梁加固设计
2层、3层X方向框架梁，由于跨度较大，原结构配筋较少，改建后为专用教室和阅览室，荷载较大，此位置采用碳纤维加固费用较高，并且对应的框架柱也增大了截面，部分梁侧还增加了需要现浇的雨蓬、空调板等小构件，因此，比较衡量后对此位置梁采用增大截面的方法，加固处的梁柱节点比较好处理，新增小构件的钢筋锚固也较简单。
由于新加纵筋较多，而截面增加的宽度不大，故纵筋分两排布置以便于混凝土浇捣，新加纵筋和构造腰筋都通过U形箍植筋的方式与原梁加强连接。其余需增加配筋较少的X方向梁和Y方向梁，均采用粘贴碳纤维法加固。部分梁支座处负弯矩承载力不足，考虑到现浇楼板可作为梁的翼缘，同时方便施工，在梁顶楼板上粘贴碳纤维，以避免被节点处柱打断而另需锚固处理的问题。
3 加固施工
由于规范要求宜先对结构卸荷后再加固，也考虑到新旧填充墙材料和布置大都不同，因此先将原有墙体全部拆除，并凿除需要加固的构件的粉刷层，清除构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀和严重碳化的部分。在外包混凝土截面需焊接钢筋的，则凿除原结构保护层；一般无需焊接钢筋的，则进行表面凿毛和冲洗干净，做好接浆处理。在新旧混凝土结合面上涂刷界面剂，确保新旧混凝土的良好结合。
3.1 钢筋工程
本结构的钢筋工程主要用于梁、柱扩大截面处，由于构件新增加的截面尺寸较小而配筋较多，容易造成钢筋过密，如何控制钢筋的合理间距、保护层厚度，以及在间距无法满足要求的情况下如何配合设计修改，是钢筋工程中的主要难点问题。
为解决这一问题，在钢筋工程施工前应根据新增截面尺寸、新增钢筋、原构件配筋等情况绘制新的梁柱钢筋截面布置图，进行图上放样，对放样后证明确实难以施工的构件采取相应修改措施。每个构件施工前均检查实际的配筋情况是否与图纸符合，如发现不符合处重新修改构件放样图，确保做到施工前图上放样成功。对钢筋布置实在有困难的构件，在不影响质量和设计允许的情况下，放大局部截面。
3.2 模板工程
由于主要用于梁柱扩大截面处，所用到的模板尺寸均较小，但形状相对较复杂，特别是梁侧边扩大截面处模板安装时要考虑到混凝土浇筑的施工问题。为较好地浇捣混凝土，同时为给增大梁截面时的植筋施工留下足够的操作面，将梁侧原楼板部分凿除约1.5m左右，待梁钢筋制作安装完毕后，楼板与梁模板同时支模，柱模板顶板楼板四周开设浇捣口，保证混凝土的浇筑顺利。
3.3 混凝土工程
本结构中混凝土工程总量较小，但位置较分散。由于采用商品混凝土，一次输送量大，如果入模不及时会造成材料的浪费。特别是柱混凝土浇捣时，只能采用布置浇筑孔的方法，因此混凝土入模的速度较慢，与施工节拍配合不好容易造成窝工或浪费。因此，施工前应根据平面布置和混凝土浇筑量合理安排浇筑计划，分段分区进行浇筑，并处理好结合面。
对梁柱的外包钢筋混凝土加固，新增截面均异常单薄，且配置加固钢筋多而密，因此混凝土的振捣密实，特别是梁底和梁侧新增截面内混凝土的密实将是施工中面临的主要问题。对此，为了保证外包加固混凝土的密实性，按设计要求，全部采用微膨胀混凝土浇捣。微膨胀混凝土采用膨胀水泥配制，或按混凝土中水泥用量的比例适当加入铝粉，这样混凝土浇捣后达到微膨胀，使加固截面内的混凝土更加密实。微膨胀混凝土浇捣对模板工程要求严，要防止漏浆，并且要有良好的保水作用。在模板支护中，适当加密横楞和直楞间距，以提高模板整体刚度，模板间隙采用嵌缝膏等措施。微膨胀混凝土还对浇捣时间要求较高，从搅拌成品出场到浇捣地点的运输要控制时间，越短越好。为此浇捣前要把各项准备工作做好，加强事前检查，使搅拌运输车送到工地的混凝土能迅速浇筑到各个浇筑点上去。另一方面，还可以在混凝土中掺入一定量的减水剂，适当提高混凝土的坍落度，保证密实，或采用自密实混凝土。对侧模板和梁底模板采用平板式振捣，在模板外进行施工，也可提高混凝土的密实度。
3.4 碳纤维加固工程
对于碳纤维加固工程，施工质量的好坏，直接影响到加固的效果。粘碳纤维的关键是混凝土表面处理、粘贴和浸润。混凝土表面必须清理干净，露出新鲜面，并清扫干净；构件基材不平整时，用找平剂找平；浸润并粘贴碳纤维布时，浸润胶应均匀的涂刷在粘贴基材面上；在碳纤维布上再涂刷浸润胶时，必须碾压，直到碳纤维布润透为止，并排除其中的气泡，防止空鼓出现；出现空鼓时，面积小于100c㎡的，采用针管注胶的方式补救，面积大于100c㎡的，将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭上等厚的碳纤维布。
碳纤维布沿其纤维方向折直角会导致应力集中，影响其强度发挥。施工时将角部磨成圆角，可减缓应力集中，这样碳纤维布的强度基本不受影响。纤维布之间的纬向接缝不得超过12.5mm，经向（主纤维方向）搭接长度不得小于150mm，接缝必须交错布置。
4 结 语
作者对本工程加固设计和施工组织进行分析，得出以下结论：
1）按汶川地震后新规范要求，学校建筑应提高抗震等级，成为避难场所，加固更应注重结构概念设计，严格控制柱轴压比，保持结构较好的延性，做到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固。
2）对于位移和轴压比超限的框架结构，对柱采取增大截面法是性价比较高的加固方法；对梁可根据具体情况采取增大截面或碳纤维加固，增大截面造价低，施工难度大，碳纤维加固费用高，施工方便工期短。
3）加固应减少对原结构的损伤，使其能发挥最大作用，在新旧构件的节点处尤其应注意减少削弱原结构。
4）加固施工由于其特殊性，具有工程量小，项目杂，工序较多，现场情况复杂等特点，在施工中应采取合理措施应对。
5） 学校建筑加固改建与一般项目相比较有其特殊性，受到开学等关键时间节点的限制，往往对工期有特殊要求，应选择合理的加固设计措施和施工组织方案，在保证工期的前提下节约投资造价。