型钢—混凝土组合梁加固和粘钢加固的对比分析
2015-06-15
近代以来的建筑行业的发展被人们普遍的分为三个阶段，第一个阶段是大规模发展时期，这一个阶段的建筑结构主要是由新建建筑为主；第二个阶段为发展时期，是以建筑结构新建与维修改造并重的一个发展阶段；第三个阶段是现代化改造与科学维护、加固并重的一个时期。混凝土结构自开始使用至今共有两百年历史，以普通五十年的设计基准进行分析，大多数的混凝土结构都已经达到了寿命终结点。为此，在工程项目中做好工程加固技术分析至关重要，也是目前建筑业内人士研究的焦点课题。
一、混凝土加固分析
在现代社会发展中，就建筑工程的现代化改造、维修和加固已经成为建筑行业的热点之一，结构维修加固对于经济、社会和企业发展都有着极为重要的意义。在混凝土工程中，对于承载力不足的工程结构必然需要进行加固，这样不仅可以使得人民的生活、财产得到有效的保障，还可以发挥现有建筑结构的作用，缓解人力、物力以及资源紧张情况，使得资金得到充分的应用，且发挥出拥有的作用。在目前的混凝土结构加固工作中需要加固的结构主要包含有已经产生问题的钢筋混凝土结构和相对完美好的混凝土加固工作。
1、对具有先天性缺陷的混凝土结构加固
在进行建筑结构设计的时候，设计工作人员要尽可能的站在建筑安全、使用功能、耐久性的角度进行分析，在结构上采取各种各样的处理措施和管理方式。但是由于当时的技术水平有限，且施工结构各自特点以及环境的复杂性，在工程项目中必然存在着一定的质量问题和先天性缺陷，这就需要在工程使用中进行加固处理。
2、对于后天损伤的结构问题
恶劣的使用环境是引起结构缺陷和损伤的一个主要原因，按照恶劣的作用性质来区分，外部环境对工程的侵蚀主要包含了物理作用、化学作用以及生物作用三个方面。其中也存在着许许多多的其他问题，为此在这些工程中必须要提前做好混凝土结构的加强与加固，从而保证工程施工质量要求。
二、型钢组合梁加固和粘钢加固比较分析
在当前的建筑工程加固中，钢筋混凝土加固方法很多，各种方法均有着一定的适用性和片面性。对于框架结构的加固分析，目前研究和应用最多的便是型钢-钢筋混凝土组合加固以及粘钢加固方法。但是在实际应用中，大多数工程设计人员都已经形成了定性思维，对于加固设计缺陷和应用优势的分析较少，以致在方案选择中所列出的方案并非是最优的设计要求，是一个承载不足或者存在着严重受力缺陷的问题，或者因为设计保守而造成了材料、人力、物力的浪费。因此在目前的设计工作中我们有必要对这两种工程加固方法进行分析和比较。
1、受力特点
在目前的设计工作中，为了简化加固设计工作力度和工作要求，在设计工作中一般都提前假定加固后梁截面应变，且仍然满足平截面的假定要求，使得受拉区域的钢筋混凝土不参与到工作中来，这就忽略了型钢与钢筋混凝土之间的滑移问题，最终导致钢筋在采用中产生了一定的塑性应力变化。如果在目前的工作中我们不考虑梁和胶粘剂收缩、变形的问题，其在应用中也会产生以下两种情况：
1.1.完全卸荷之后的粘钢加固问题
一般来说，完全卸荷后粘钢加固技术是目前应用最多的一种，是隶属于一次受力加固的一个技术要求。在工作中，钢板粘接后可以和原来的框架结构形成一个综合整体，共同承担各种荷载作用下引起的混凝土隐患。在其承载力计算中，可以现有粘贴加固机理制度来进行综合计算。
1.2、部分荷载粘钢加固
部分卸荷粘钢加固，属于二次受力加固结构，现实中这种情况是普遍存在的。对于这种受力构件，新加钢板只有在框架梁有新的变形才能发挥作用，这样原梁内配筋和新加钢板共同工作能力差，存在应力滞后的现象。
2、型钢一混凝土组合梁的受力机理
这里型钢加固梁是指采用一根型钢置于原有钢筋混凝土梁下，有两种方案：（1）为充分利用原有混凝土的承载力，可将型钢与混凝土用抗剪连接件或结构胶将两者结合，使之协同工作；（2）将原有混凝土梁及所有荷载全部作为外加荷载传递给型钢梁。这样不必设置抗剪连接件，但同时梁高度将加大，影响使用功能。第二种方案的设计方法与普通钢梁无异，因此本文只讨论第一种方案。
根据传统经验所做的实验研究，在加载至破坏荷载的近50%前，型钢组合梁位移和应变均保持弹性， 随着荷载增加，混凝土梁与型钢梁结合面处水泥砂浆层开始有水平裂缝出现，且钢板与混凝土采用结构胶粘结处，沿梁长方向出现滑移现象，并不断增大。当受力较小的时候，型钢组合梁的中和轴在混凝土中通过，型钢为全截面受拉，一般均能满足承载力要求。从理论上说，只要混凝土没有达到极限压应变，型钢组合梁加固的极限承载力决定因素是型钢尺寸和强度。
3 比较结论
（1）从提高承载力角度看，型钢组合梁加固提高承载力显著，而粘钢加固提高承载力有一定局限。型钢组合梁加固利用了其型钢腹板强度，可显著提高构件抗剪能力，适合要求大幅度提高加固后承载力的梁加固；而粘钢加固须在梁侧粘贴钢板，且抗剪承载能力提高有限，适合受力较小的构件采用。
（2）从施工角度看，采用型钢组合梁加固需要注意抗剪键设置，使原有混凝土与钢梁能共同工作，这样才能符合组合梁的计算假定，造成节点复杂，增加了施工难度；而采用粘钢加固与混凝土接触面全部为粘结，施工迅速，适合工期要求紧张的场合。
（3）从使用功能上看，粘钢加固较少影响净高和原外观，防火处理相对也简便，是型钢组合梁加固无法比拟的。实用中可将型钢组合梁加固和粘钢加固结合使用。
三、结束语
混凝土加固技术是当前建筑工程领域中一门新兴技术学科，结构试验理论的研究、分析以及施工规范的编制在近年来都取得了巨大的进步。截至目前，世界上许多发达国家都已经在这一方面取得了显著的研究成果，无论是日本、原苏联以及美国，都已经颁布了健全、科学的有关混凝土加固技术规程，这也为我国钢筋混凝土结构的发展提供了科学的参考依据。在工作中做好型钢-混凝土组合梁加固和粘钢加固的对比分析对于做到因地制宜的施工十分关键。
