建筑結構加固培訓講義

建筑結構加固概述1概述1.1加固程序加固工作程序1概述1.1加固程序根據(jù)可靠性鑒定的等級、存在的問題，對結構安全的要求及破壞后可能造成后果的嚴重程度，業(yè)主方應對委托加固方提出具體要求，加固方根據(jù)鑒定情況及業(yè)主委托加固范圍、要求綜合考慮提出加固方案，征得業(yè)主同意后再進行加固設計。加固設計應與施工方法緊密結合，并應采取有效措施，保證新澆混凝土與原結構連接可靠，協(xié)同工作。按照加固設計進行施工組織設計，并制定確保加固質量和安全的有效措施。施工中應遵照加固規(guī)范及有關規(guī)范要求作業(yè)，完工后參照有關標準進行驗收。1概述1.2加固特點結構加固設計和施工與新建工程不盡相同，加固工程主要有以下特點：1）加固工程是針對已建的工程，受客觀條件所約束，針對具體現(xiàn)存條件進行加固設計與施工；2）加固工程往往在不停產或盡量少停產的條件下施工，要求施工速度快、工期短；3）施工現(xiàn)場狹窄擁擠，常受生產設備、管道和原有結構、構件的制約，大型施工機械難以發(fā)揮作用；4）施工往往對原有的結構、構件有不良影響；（待續(xù)）1概述1.2加固特點結構加固設計和施工與新建工程不盡相同，加固工程主要有以下特點（續(xù)）：5）施工常分段、分期進行，還會因各種干擾而中斷；6）清理、拆除工作量往往較大，工程較繁瑣復雜，并常常存在許多不安全因素；7）設計包括原結構的驗算和加固結構設計計算，要求考慮新、舊結構強度、剛度、使用壽命的均衡，以及新、舊結構的協(xié)調工作。1概述1.3加固原則結構構件加固方法有多種且各不相同，但是卻共同遵守下述原則：1）先鑒定后加固的原則2）結構體系總體效應原則3）加固方案的優(yōu)化原則4）盡量利用的原則5）與抗震設防結合的原則6）材料的選用和取值原則7）荷載取值原則8）承載力驗算原則9）其他原則1概述1.3加固原則

總體效應原則在制定加固方案時，除應考慮可靠性鑒定結論和加固內容及項目外，還應考慮加固后建筑物的總體效應。例如，對房屋的某一層柱子或墻體的加固，有時會改變整個結構的動力特性，從而產生薄弱層，對抗震帶來很不利的影響。因此，在制定加固方案時，應全面詳細分析整個建筑結構的受力情況，不能采用"頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳"的辦法。1概述1.3加固原則

與抗震設防結合的原則我國是一個多地震的國家，6度以上地震區(qū)幾乎遍及全國各地。1976年以前建造的建筑物，大多沒有考慮抗震設防，1989年以前的抗震規(guī)范也只規(guī)定了7度以上地震區(qū)的設防。為了使這些建筑物遇地震時具有相應的安全儲備，在對它們作承載能力和耐久性加固、處理方案時，應按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范與抗震加固方案綜合考慮。1概述1.3加固原則

材料的強度及選用原則（1）加固設計時，原結構的材料強度按如下規(guī)定取用：如原結構的材料種類和性能與原設計一致時，按原設計（或規(guī)范）值取用；當原結構無材料強度資料時，應按實測材料強度等級根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范取值。1概述1.3加固原則

材料的強度及選用原則（2）加固材料的選用：加固材料應盡量選用輕質高強，且與原結構材料共同工作性能好的材料。加固用混凝土，應比原結構的混凝土強度等級提高一級，加固混凝土中不應摻入粉煤灰、高爐礦渣等混合材料。粘結材料及化學灌漿材料的粘結強度，應高于被粘結構混凝土的抗拉強度和抗剪強度。粘結材料及化學灌漿材料一般宜采用成品或半成品。當自行配制時，應進行試配，并檢驗其與被粘結材料間的粘結強度。1概述1.3加固原則

荷載計算原則對加固結構承受的荷載，應作實地調查和取值。一般情況下，當原結構系按《工業(yè)與民用建筑結構荷載規(guī)范》荷載規(guī)范取值者，在鑒定階段，對結構驗算仍按原規(guī)范取值；當需加固時，則加固驗算應按新《建筑結構荷載規(guī)范》規(guī)定取值。對于現(xiàn)行荷載規(guī)范中未作規(guī)定的永久荷載，可根據(jù)情況進行抽樣實測確定。抽樣數(shù)不得少于5個，以其平均值的1.1倍作為其荷載標準值。工藝荷載和吊車荷載等，應根據(jù)使用單位提供的數(shù)據(jù)取值。1概述1.3加固原則

結構加固設計使用年限對結構設計使用年限—設計規(guī)定的結構或結構構件在進行正常的維修而不需要進行大修的條件下即可滿足預定功能使用的年限。加固結構設計使用年限—加固結構在正常維護條件下能滿足預定功能使用的年限。老齡建筑后續(xù)使用年限不可能太長，一般5～10年；一般工程20～30年；新建工程應滿足原設計要求—50、100年。1概述1.3加固原則風、雪荷載不同重現(xiàn)期的相對取值設計使用年限1030501001.1與50年的相對比值0.70.91.0地震影響系數(shù)最大值的相對關系設計使用年限相對比值20300.7540501.000.590.88抗震加固三種設防標準設計標準

后續(xù)設計使用年限

地震作用重現(xiàn)期年限

抗震構造規(guī)范版本高中低50403050403020018995抗震鑒定標準1概述1.3加固原則加固結構耐久性年限估算（僅供參考）加固方法及防腐措施耐久性年限加大截面法，外包型鋼法且有效防腐時，置換混凝土法，繞絲法外粉水泥砂漿時，體外預應力法有效防腐時，結構體系加固法，增設支點加固法等。與普通結構相同采用無機膠粘錨或“有機與普通結構相同膠+錨栓”雙重錨固時化學植筋有機膠錨固30～40采用無機膠粘貼或“有機膠+錨栓（或射釘）”雙重保險時粘貼纖維復合材料加固法，粘貼鋼板加固法40～5010～30有機膠粘貼時1概述1.3加固原則

承載力驗算原則1）結構的計算簡圖應根據(jù)結構上的作用或實際受力狀況確定。2）結構的計算截面積，應采用實際有效截面積，并考慮結構在加固時實際受力程度及加固部分的應變滯后特點，以及加固部分與原結構協(xié)同工作程度。3）驗算時，應考慮實際荷載偏心、結構變形、溫度作用等造成的附加力。4）加固后使結構重量加大時，尚應對被加固的相關結構及建筑物基礎進行驗算。1概述1.3加固原則

其他原則1）對于高溫、腐蝕、凍融、振動、地基不均勻沉降等原因造成的結構損壞，應在加固設計中提出相應的處理對策后再進行加固。2）結構加固應綜合考慮其經濟效果。盡量不損傷原結構并保留其具有利用價值的結構構件，避免不必要的拆除或更換。3）加固施工過程中，若發(fā)現(xiàn)原結構或相關工程隱蔽部位構造有嚴重缺陷時，應立即停止施工，會同加固設計者提出有效措施進行處理后方能繼續(xù)施工。4）對于可能出現(xiàn)傾斜、開裂或倒塌等不安全因素的房屋，在加固施工前，應采取臨時措施以防止不安全事故發(fā)生。1概述1.4加固結構受力特征加固結構工作中的受力特征與一次建成的普通結構有較大的差異，主要表現(xiàn)在二次受力和共同整體工作兩方面。1、加固結構屬二次受力結構及二次組合結構二次組合結構—加固結構由原有部分與新加部分在不同時段組合而成，故稱為二次組合結構。加固結構新舊部分連接及結合面是其薄弱環(huán)節(jié)，與整澆結構相比,存在整體工作共同受力問題。二次受力結構—加固結構中的原結構，在加固前已經載荷受力（稱為第一次受力），而且應力、應變水平都很高，而新加部分，只要荷載不變，并不受力，即始終處在零應力狀態(tài)，只有在新增荷載下，即第二次加荷情況下，才開始受力。因此，新加部分的應力-應變始終滯后于原結構的累計應力-應變，原結構的累計應力-應變始終高于新加部分。原結構達極限狀態(tài)時，新加部分尚未達到極限狀態(tài)，其抗力得不到充分利用。這種結構稱為二次受力結構。1概述1.4加固結構受力特征2、加固部分與原結構部分整體共同受力問題主要取決于加固時原結構卸荷的程度和結合面的構造處理措施。①加固前進行卸荷卸荷可使新加部分應力-應變滯后現(xiàn)象減輕乃至消除，結構破壞時，新舊兩部分就可各自進入極限狀態(tài)，從而提高了結構整體承載力。卸荷對加固結構承載力提高的影響，主要是表現(xiàn)在第一次荷載的應力水平指標，通常用加固原結構的應力水平指標β=S(作用)/R(抗力)來反映，

β愈小愈優(yōu)。1概述1.4加固結構受力特征②加固結構新舊結合面處理新舊兩部分共同整體工作主要在于結合面能否有效地傳遞和承擔有關應力，而且變形不能過大。結合面?zhèn)鬟f壓力，一般不存在問題，主要是剪力和拉力。混凝土結合面所具有的粘結抗剪和抗拉能力，有時遠不能滿足受剪和受拉承載力要求，還需配置一定數(shù)量的貫通結合面的剪切-摩擦筋(充分利用箍筋，也可加插筋抗剪），利用鋼筋所產生的被動剪切-摩擦力來抵抗因結合而出現(xiàn)的剪力和拉力。1概述1.5加固方法及選擇按加固對象分直接加固法(或被動加固法)—又稱構件加固法，是直接針對結構構件或節(jié)點承載力提高的加固，方法很多，主要的有增大截面法、置換砼法、外包型鋼法、外粘鋼板法、外粘纖維復合材料法、繞絲法及鋼絲繩網(wǎng)片—聚合砂漿面層加固法等。間接加固法（或主動加固法）—間接加固法是針對結構體系的和理性或完整性，用新增部分構件或設施來改變結構總體布局和傳力途徑，達到減小結構內力、增大結構剛度和延性的目的。方法很多，主要有新增剪力墻及側向支撐法、增設阻尼器法、增設支點法、增設拉結連系法、以及預應力加固法等。綜合加固法1概述1.5加固方法及選擇按加固目的分承載力加固剛度加固延性加固整體性加固耐久性加固1概述1.5加固方法及選擇加固方法選用準則應根據(jù)當?shù)貤l件，進行多方案比較，按技術先進可靠，經濟合理原則，擇優(yōu)選用。體系加固與構件加固并存時，應優(yōu)先考慮體系，其次才是構件。不同類型構件加固時，應優(yōu)先考慮重要結構及關鍵構件。單一方法有效性較差時，應優(yōu)先考慮綜合法。1概述1.5加固方法及選擇

加大截面加固法，即采取增大混凝土結構或構筑物的截面面積，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法?？蓮V泛用于混凝土結構的梁、板、柱等構件和一般構筑物的加固。

外包鋼加固法，即在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法（分干式、濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構的加固。當采用化學灌漿外包鋼加固時，型鋼表面溫度不應高于60℃；當環(huán)境具有腐蝕性介質時，應有可靠的防護措施。1概述1.5加固方法及選擇

預應力加固法，即采用外加預應力鋼拉桿（分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿三種）或撐桿，對結構進行加固的方法。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占用空間小的混凝土承重結構。此法不宜用于處在溫度高于60℃環(huán)境下的混凝土結構，否則應進行防護處理；也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結構。1概述1.5加固方法及選擇

改變結構傳力途徑加固法。主要可分為兩種：１．增設支點法：該法是以減小結構的計算跨度和變形，提高其承載力的加固方法。按支承結構的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種。２．托梁拔柱法：該法是在不拆或少拆上部結構的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同可分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁拔柱等方案，適用于要求廠房使用功能改變、增大空間的老廠改造的結構加固。1概述1.5加固方法及選擇

外部粘鋼加固法，即在混凝土構件外部粘貼鋼板，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法。適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉構件；且環(huán)境溫度不大于60℃，相對濕度不大于70％，以及無化學腐蝕影響，否則應采取防護措施。

粘貼碳纖維加固法，是一項新型的應用外粘高性能復合材料進行結構加固的技術，即在混凝土構件外部粘貼碳纖維片材，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法。適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉構件，也可用于柱的抗震加固；長期使用環(huán)境溫度不應高于60℃。1概述1.5加固方法及選擇

其他加固方法，如增設支撐體系和剪力墻等，以增加結構的整體剛度，改變構件的剛度比值，調整原結構內力，改善結構和構件的受力狀況，多用于增強單層廠房和多層框架結構的空間剛度，以提高其抗水平力的能力，可按現(xiàn)行有關規(guī)范的規(guī)定進行設計。

裂縫修補技術，即采用化學灌漿方法，恢復結構整體性、耐久性、防水性和外觀等，灌漿材料可采用環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸脂和微膨脹水泥漿等。1概述1.5加固方法及選擇混凝土結構加固方法2.2混凝土結構的加固主要內容

2.2.1混凝土結構加固概述；

2.2.2增大截面加固法

2.2.3置換混凝土加固法；

2.2.4預應力加固法；

2.2.5外粘型鋼加固法；

2.2.6粘貼纖維復合材料加固法；

2.2.7粘貼鋼板加固法

外粘型鋼加固法類似)混凝土結構加固設計規(guī)范GB5036

－20132.2.1

混凝土結構加固概述加固一般規(guī)定

八點)

1加固前必須由專業(yè)技術人員進行可靠性鑒定和加固設計；

加固范圍可小

一個構件

可大

整棟建筑

，但必須考慮結構整體性；

2加固后結構安全等級由委托和設計方共同確定；

3加固設計與施工應緊密配合，并保證新老構件共同工作；

4加固設計應考慮經濟效果，避免不必要的拆除或更換；

5加固施工時應采取必要的臨時安全措施；

6加固后結構使用年限由設計和業(yè)主協(xié)商確定，一般宜按3

年考慮；

7使用粘結方法或聚合物加固的結構應定期檢查其工作狀態(tài)(1

年

；

9未經鑒定或設計許可，不得改變加固后結構用途和使用環(huán)境。加固設計計算原則(1

點)

1結構分析方法一般采用線彈性分析方法；

2應進行規(guī)定的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計和驗算；

3結構上作用應調查和檢測核實

可引用可靠性鑒定結論

；

4結構上作用效應計算簡圖應符合實際；

5作用效應組合、組合值系數(shù)、分項系數(shù)應按荷載規(guī)范確定，并應考慮荷載偏心、結構變形、溫度作用等附加內力；

6結構構件尺寸對原有部分采用實測值，設計部分采用名義值；

7原砼強度等級和鋼筋強度標準值一般應采用現(xiàn)場檢測結果推定的標準值

砼強度等級可采用鉆芯或回彈法，并應進行齡期修正

；加固設計計算原則(1

點)

8加固材料質量和性能

標準值和設計值

應符合相關規(guī)定

9承載力驗算應考慮應變滯后特點及新老結構共同工作的程度

10

相關構件及地基基礎必要驗算

結構質量增大、荷載傳遞路線變化)

11

地震區(qū)結構構件加固尚應符合抗震設計規(guī)范和抗震加固規(guī)范

質量和剛度變化)

12

使用膠粘劑或參有聚合物

改性瀝青、聚合物砂漿等

加固設計尚應進行原結構驗算

確保偶然事件發(fā)生后，防止加固結構的加固部分失效，要求原結構構件具有一定的安全保證；要求原結構構件能承擔n倍恒載標準值作用)

可變荷載標準值

永久荷載標準值

，n=1.

；

可變荷載標準值

永久荷載標準值

，n=1.5;

1

可變荷載標準值

永久荷載標準值<

，

按線性內插法確定加固材料標準值的確定

抽樣檢查)材料強度平均值f

m

ks加固材料標準值正態(tài)分布分位值材料強度標準差kf材料強度標準值計算系數(shù)置信水平

度)＝0.0

時的

值＝0.0

時的

值c=0.99

c=0.95

c=0.90

c=0.75nnc=0.99

c=0.95

c=0.90

c=0.7545－5.1454.2023.7073.3992.9113.9573.4003.0922.8942.5682.6802.4632.3362.2502.10315202530503.1022.8072.6322.5162.2962.5662.3962.2922.2202.0652.3292.2082.1322.0801.9651.9911.9331.8951.8691.811－65.4094.7303.739710抽樣試樣數(shù)結構荷載標準值的確定荷載標準值一般按現(xiàn)行荷載設計規(guī)范確定自重標準值＝單位自重標準值×實際尺寸

或結構詳圖尺寸)荷載規(guī)范無規(guī)定按現(xiàn)行荷載規(guī)范采用屋面加固施工荷載現(xiàn)場抽樣確定自重變異較大的懷疑原設計值與實際有顯著差異低于現(xiàn)行規(guī)范的采用現(xiàn)行規(guī)范高于現(xiàn)行規(guī)范的采用實際荷載施工荷載過大的宜采取措施降低雪

風

載和樓面活載標準值＝規(guī)范規(guī)定值×考慮目標使用年限的修正系數(shù)φa下一目標使用年限雪載或風載1

年0.850.852

年0.950.903

－5

年1.0樓面活載1.0現(xiàn)場抽樣確定自重標準值方法

試樣數(shù)量不少于

個。試樣平均值抽樣數(shù)量影響系數(shù)試樣標準差gtg

m

s其效應對結構不利時k,supgn自重標準值試樣數(shù)量t其效應對結構有利時g

m

sk,supggnn567tn8tntnt2.132.021.941.891.861.801520251.761.731.71301.701.681.6794010≥60對于非結構的購配件，或對制作沉降有影響的構件若其自重效應對結構有利時應取其自重標準值gk,su

＝

。加固方法及配合技術增大截面法裂縫修補技術錨固技術加固配合技術置換砼加固法阻銹技術外粘型鋼加固法外粘鋼板加固法粘貼纖維復合材加固法繞絲加固法直接加固法混凝土結構加固法高強鋼絲繩－聚合物砂漿外層加固法外加預應力加固法增設支點加固法間接加固法2.2.2增大截面加固法設計規(guī)定

適用范圍：鋼筋混凝土受彎

梁板

和受壓構件的加固

原砼要求：不應低于C10

現(xiàn)場檢測結果

無法提供足夠的粘結力)

新砼要求：高于原砼一個等級且不低于C20

界面處理和粘結質量要求：符合規(guī)定可按整體截面處理

基本假定：同《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010增大截面加固法的優(yōu)缺點

優(yōu)點：工藝簡單、經驗豐富、受力可靠、加固費用低

缺點：濕作業(yè)工作量大、養(yǎng)護期長、占用建筑空間多加固形式砼構件加固形式四周外包三側外包雙側加厚單側加厚梁四面加固

壓區(qū)加固

拉區(qū)加固雙側加固三側加固柱雙面加固四面加固四面加固單面加固受彎構件正截面加固

壓區(qū)加固)承載力計算驗算結果表明，僅需增設混凝土疊合層即可滿足承載力要求時，也應按照構造要求配置受壓鋼筋和分布鋼筋裂縫寬度驗算抗裂度驗算撓度驗算壓區(qū)加固加固方法現(xiàn)行混凝土結構設計規(guī)范疊合式受彎構件拉區(qū)加固受彎構件正截面加固

拉區(qū)加固)a'f

'

A'y0

s0xA's0f

bx1

c0cuh01h

h0f

Ay0

s0As0AsMs0s1sfy

As

f

bx

f

A

f

A

f'A'1

c0y0

s0s

ysy0

s0

x

x

2

x

aM

f

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f

A

h

f'A''s

ys0y0

s001y0

s0

2

2

'

2a

x

hb

0原受壓鋼筋受壓屈服新增受拉鋼筋受拉屈服知識點：增大截面后的相對界限受壓區(qū)高度a'fy'

A'sxA'fs01

c1cuh01h

h0f

AAs0AsMy0

s0s0s1fy

As1b

新增鋼筋位置處按平截面假定確定的初始應變值，當新增鋼筋與原鋼筋采用短鋼筋焊接時，可近似取h

=h

，ε

=εf

1sys1

E

cuscu0ss0h0h01

1.60.6

s1s0M

0k初始彎矩標準值M0

作用下原受拉鋼筋的應變值s00.87h

A

E01

s0

s0推導增大截面后的相對界限受壓區(qū)高度cuc0xxnc0x00.85h01h0

h01As0Asfy

/

Ess引用蘇聯(lián)標準M0ks0s0As0hs1原截面初始荷載作用x

20.15hx

0101

0.375h010.80.8h0

x01h0

0.375h01s1s0s0

0.375h01h

xh010101h0

0.375h010.625h01

h

1.6

0.60s0s0h01推導增大截面后的相對界限受壓區(qū)高度cuc0xxnc0x00.85h01h0

h01As0AsM0ks0s0As0hfy

/

Ess1

x

1

1

n1

cuffb1

nbh0

sy2

s1

1sy2s1cus

cuEsEcu受彎構件正截面加固

拉區(qū)加固)x

h原受拉鋼筋不屈服，應重新驗算0b

01

f

bx

A

f

A

f'A'1

c0s0

s0sysy0

s0x

2

x

2

x

aM

f

A

h

A

h

f'A''y0

s0sys0s0

s001

2

0.8h

x

01

1

E

fcu

s0

y0s0新增鋼筋強度利用系數(shù)，取0.9受彎構件斜截面加固

截面最小尺寸驗算條件（同砼設計規(guī)范）V

0.25

f

bh

(h

/b

4)c

c00wV

0.2

f

bh

(h

/b

6)c

c00wV

0.25(14

h

/b)

f

bh

(4

h

/b

6)wc

c00w受彎構件斜截面加固

當拉區(qū)增設配筋混凝土層，并采用

形箍與原箍筋逐個焊接時Asv0s0V

0.7

f

bh

0.7

f

b(h

h

)

1.25

fh0t001c

t001yv0新增混凝土強度利用系數(shù)，取0.7≥3d焊于原箍筋上單面焊≥10d雙面焊≥5d植箍筋用結構膠錨固新增

形箍新增箍筋≥10d新增

形箍植筋方式埋設

形箍受彎構件斜截面加固

當增設鋼筋混凝土三面圍套，并采用加錨式或膠錨式箍筋時AsvsAsv0s0V

0.7

f

bh

0.7

f

A

1.25

fh0

1.25

fyv0h01t001c

tcs

yv新增混凝土強度利用系數(shù)，取0.7螺栓

螺帽擰緊后加點焊)孔中用結構膠錨固≥120mm鋼板膠錨式箍筋加錨式箍筋膠錨式箍筋加錨式箍筋解釋：應力滯后和應變滯后概念

以軸心受壓構件為例說明As0加大截面法加固受壓構件是二次受力構件。被加固柱As在加固前已經承受荷載

一次受力

，截面內產生了應力和應變。新增部分在加固后并不能立即分擔原已支撐被加固柱上的荷載，而在新增荷載作用下，才開始與被加固柱共同工作，承擔荷載（二次受力）。當被加固柱達到極限狀態(tài)時，新增部分砼和鋼筋一般不能充分發(fā)揮作用，其利用程度與加固前被加固構件的受力程度有關。因此，加固后軸心受力構件截面受壓承載力與加固時被加固構件的應力水平有關，不能取兩部分承載力簡單疊加。N2N1

N

0.9

(

f

A

f

A''A

A）

''uc0

c0y0

s0c

cs

s混凝土強度利用系數(shù)2

1

1

cfc原構件鋼筋c0f'y0β－應力水平指標

'新增鋼筋新增砼s0's22

1

12

c1c1c1c1

fc0fc

000c1c101

1

c原構件砼22

c10

1

1

1

f0c1fcc1

c0c

0加固前原構件應變2

1

c1

2

1

(1

)c

c0f

c注：β在

之間變化，

β越小α

越大，表示新增砼利用率越高。鋼筋強度利用系數(shù)c101

1

原構件鋼筋f'y0s

E

'新增鋼筋新增砼s0s

s's新增鋼筋極限狀態(tài)時的應力fc0'

(

)Ec1s0c1s

c

1c1

E

1

E原構件砼0s0s00c1'

10

Es

ss加固前原構件應變f

'yf

'y注：β在

間變化，

β越小α

越大，表示新增鋼筋利用率越高?；炷梁弯摻顝姸壤孟禂?shù)強度利用系數(shù)應力水平指標反映應變滯后程度1.00.80.60.40.20.0c

2

1

(1

)'

10

Ess

sf

'yf

'y應力水平指標0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0β＝

，新增砼和鋼筋完全不能發(fā)揮作用；β＝

，新增砼和鋼筋能完全發(fā)揮作用，可當作新構件計算；加大截面法加固軸壓構件A新增縱向受力鋼筋原縱向受力鋼筋A'原柱截面c0sA's0A新增截面c新增箍筋

N

0.9

(

f

A

f

A''

A'A）'uc0

c0y0

s0c

cs

s0.9

(

f

A

f

A

''f

Af

A）''c0

c0y0

s0c

c

cs

y

s0.9

[

f

A

f

A

''(

f

A

f

A

)]''c0

c0y0

s0csc

cy

s綜合考慮新增砼和新增鋼筋強度利用程度的修正系數(shù)，取0.8

A

A(')N1

0.75c1c1c0Es0ff

A

A(')f

A

A(')ccc0Es0cc0Es0為什么綜合修正系數(shù)取0.8?

A

A(')N1

0.75c1c1c0Es0ff

A

A(')f

A

A(')ccc0Es0cc0Es0強度利用系數(shù)應力水平指標反映應變滯后程度1.00.80.60.40.20.0c

2

1

(1

)'

10

Ess

sf

'yf

'y應力水平指標0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0加大截面法加固偏壓構件a'sNf1

cc'y'sf

Aa'eis0xf

'

A'y0

s0A's0h01h

h0eAs0bs0As0as0sAsAsas

'y's''

f

bx

0.9

f

A

f

A

0.9

AAs0s0N1

ccy0

s0ssx

2

Ne

f

bxh

's'''

A

(a

a

)

0.9

f

A

(h

a

)

f

A

(h

a

)'y's1

cc00y0

s00s0s0

s0s0s

0.8h

x

0.8h

1

E

f

cu

s

y

f

,y0

01

1

E0s0cu

s0s

xf

(

f

0.9

f

)

/

2新舊混凝土組合截面的混凝土軸壓設計值ccc0c加大截面法加固偏壓構件偏心距

應按混凝土結構設計規(guī)范計算，但增大系數(shù)尚應乘以下列修正系數(shù)Φη

對于圍套或其他對稱形式的加固

當e

/h≥0.

時，

Φ

＝1.

；

當e

/h<0.

時，

Φ

＝1.

；

對于非對稱形式的加固

當e

/h≥0.

時，

Φ

＝1.

；

當e

/h<0.

時，

Φ

＝1.

；相關構造要求

新增砼層最小厚度，板

40mm，梁柱采用人工澆注時

60mm，采用噴射砼施工時

50mm。

加固用的鋼筋應采用熱軋鋼筋。板受力筋直徑

8mm；梁受力筋直徑12mm；柱受力筋直徑

14mm，加錨式箍筋直徑

8mm；

形箍筋直徑與原箍筋相同；分布鋼筋直徑

6mm.連接短筋d

20mm原鋼筋連接短筋新增鋼筋l1l2Φ

聯(lián)系鋼筋連接短筋

≥5

，短筋中距

≤500mm，新增鋼筋與原鋼筋凈距

20mm【例題】

某單筋矩形截面梁，C30砼，截面尺寸及配筋情況如圖?，F(xiàn)因樓面使用功能改變，樓面活載由原2.0KN/m2增至6.0KN/m2。經計算框架梁跨中最大彎矩由原標準值950.10KN.m增至1232KN.m（設計值1540.01KN.m）。請用加大截面法對跨中截面進行加固設計。21610

@1001000825400解:1、按梁原設計條件驗算梁承載力

2b

400mm,h

1000mm,h

1000

60

940mm,

A

3928mm01s0fc0

14.3N

/

m2,

fy0

300N

/

m2

f

bx

f

A1

c0y0

s0f

A300

3928

y0

s0x206.1mm

f

b

14.34001

c0x206.12M

f

bx(h

)

14.3400206.1(940)

986.30KN

m1

c0012986.30KN

m

1540.01KN

m可知原梁截面不滿足現(xiàn)時荷載要求,需加固A2、計算加固所需鋼筋量sh

100mm,h

1100mm,h0

1100

35

1065mm,22f

300N/

mm

,

f

360N/

mmy0y

f

bx

f

A

f

A

f

A1

c0y0

s0s

ysy0

s0xxxM

f

A

(h

)

f

A

(h

)

f

A

(

a

)s

ys0y0

s001y0

s02221.014.3400x

3003928

0.9360

Asxx6

1540.01

10

0.9

360

A

(1065

)

300

3928

(940

)s22

x

327.3mm從而可得:

f

bx

f

A1.014.3400327.330039281

c0y0

s0

2140.5mm2Asf0.9

360s

y選622(HRB400),實配As

2280mm221610

@100825100010001100新增箍筋與原箍筋焊接622400錨入梁兩端柱400原截面加固后截面【例題】某軸心受壓柱，截面尺寸b×h=400×400,計算高度h0=5000mm,混凝土強度等級為C30,截面縱向受力鋼筋配置8φ20,因加固改造,柱需承受的荷載增至5600KN。試用加固大截面法對該柱進行加固設計。解：采用C35砼，HRB400級鋼筋進行四面圍套加固，加固后柱截面尺寸為b=550,h=550。已知:

f

14.3N

/

mm2

,

A

2512mm2,

f

360N/

mm

,22,

f

16.7N/

mmc0cs0y

y0,

A

75

550

2

400

75

2

142500mm

,l

/b

9.09,得

0.99f300N/

mm22c0由式:

N

0.9[

f

A

f

A

(

f

A

f

A

)]

c0

c0y0

s0csccys得

:

5600000

0.9

0.99

[14.3

400

400

300

2512

0.8

(16.7

142500

360

A

)]

s

可得:

A

4651.6mm2s加固柱縱向受力筋選用10Φ25,HRB400級鋼筋,對稱布置，實配AS=4906mm2。(2)、加固偏心受壓構件NAsas

f

Aay

ss0

Af

Axeis0y0

s0xe

f

bxh01

ccAs0

As0

s0as0As

sasAs矩形截面偏心受壓構件加固計算簡圖注:當為小偏心受壓時,圖中可能變向s02.2.3

置換混凝土加固法基本規(guī)定

適用范圍：承重構件受壓區(qū)砼強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固。

卸載要求

加固梁式構件，加固時應采取有效支頂；

對于柱和墻，應進行原構件全過程承載力狀態(tài)驗算、觀測和控制，置換截面不應出現(xiàn)拉應力，否則應采取有效支頂措施。

原砼要求：不低于建造時的混凝土強度

現(xiàn)場檢測結果)

界面處理和粘結質量要求：符合規(guī)定其結合面可按整體工作軸壓構件加固計算N

0.9(

f

A

f

A

f

A）''uc0

c0y0

s0c

c

c無支頂時取0.

，有有效支頂時取1.

。A原柱截面扣除置換部分后剩余截面面積c0A'縱向受力鋼筋s0置換部分截面面積偏壓構件加固計算壓區(qū)砼置換深度h

≥xn置換混凝土法加固偏壓構件按新砼強度和現(xiàn)行混凝土結構設計規(guī)范計算按下式方法計算壓區(qū)砼置換深度h

<xn偏壓構件加固計算a'sNf1

cA'sf

A'y'seihnf

bhn1

cxnf

b(x

h

)1

c0nnfh00h

h0e1

c0h0nAsbAsassN

f

bh

f

b(x

h

)

f

A

A''1

cn1

c0nny

ss

sNe

f

bhh

f

b(x

h

)h

f

A

(h

a

)'''s1

cn

0n1

c0nn00y

s00.8h

1Es

fy0scuxn受彎構件加固計算壓區(qū)砼置換深度h

≥xn置換混凝土法加固受彎構件按新砼強度和現(xiàn)行混凝土結構設計規(guī)范計算按下式方法計算壓區(qū)砼置換深度h

<xn受彎構件加固計算a'sf1

cA''y'sf

b(x

h

)nf

As1

c0

nhnxnf

bh1

cnfh00h

h01

c0Mh0nAsAsassb

f

b(x

h

)

f

A

f

A'y's1

cf

bhn1

c0nnysf

bhh

f

b(x

h

)h

f

A

(h

a

)'y's'sM1

cn

0n1

c0nn000x

hnb

0上述計算相當于現(xiàn)行規(guī)范的

型截面的計算問題：相對受壓區(qū)高度與混凝土設計規(guī)范是否相同？相關構造要求

置換砼強度等級：應比原構件砼強度等級提高一級，且不低于C25不宜過高，以免產生銷栓效應

；

置換砼層最小深度：板

40mm，梁柱采用人工澆注時

60mm，采用噴射砼施工時

50mm（確保置換混凝土的密實性）；

置換長度：應按混凝土強度和缺陷的檢測及驗算結果確定，但對于非全長置換情況，其兩端應分別延伸

100mm；

置換位置：置換部分應位于受壓區(qū)內，且應根據(jù)受力方向，將有缺陷的砼剔除；剔除位置應在沿構件整個寬度的一側或對稱的兩側；不得剔除截面的一隅

避免不對稱剔除，造成截面受力不均勻或傳力偏心

。2.2.4

外加預應力加固法一般規(guī)定

適用范圍：梁板柱和桁架的加固（適用范圍很廣，加固方法多）

原構件截面偏小或需要增加其使用荷載

原構件需要改善其使用性能

原構件處于高應力、高應變狀態(tài)，且難以直接卸除結構上的荷載

原砼強度要求：符合規(guī)范對預應力砼強度的要求

防銹蝕處理：新增的預應力拉桿、綴板、緊固件和錨固件應進行可靠的防銹處理。

環(huán)境溫度要求：長期使用的環(huán)境溫度不應高于6

℃

防火要求：符合《建筑防火設計規(guī)范》對預應力構件及其連接防護一般規(guī)定預應力加固法預應力拉桿加固預應力撐桿加固直線式下?lián)问交旌鲜诫p側撐桿單側撐桿梁板構件梁式構件軸壓構件小偏壓構件彎矩不變號大偏壓構件受彎承載力不足)桁架軸心受拉構件桁架偏心受拉構件受拉承載力不足)大偏壓構件受彎承載力不足)受剪承載力不足)受壓承載力不足)彎矩變號大偏壓構件受壓承載力不足)受拉鋼筋不足)一般規(guī)定cNP直線式拉桿N'PN'PcNP下?lián)问嚼瓧U雙側撐桿預應力水平拉桿加固法1

估算預應力水平拉桿的總截面面積N2

計算新增荷載作用下拉桿的作用效應增量3

確定并驗算水平拉桿施加的預應力值YY驗算適用條件滿足？N正截面受壓承載力驗算用其他加固方法結束4

承載力驗算斜截面抗剪承載力驗算5

水平拉桿的預應力施加方法適用條件：梁受彎承載力的增加值不應超過原梁承載力的5

％，且梁受拉鋼筋與預應力拉桿的截面面積之和不超過砼面積的2.5%1估算預應力水平拉桿的總截面面積加固梁的驗算點處受彎承載力須有的增量M預估預應力水平拉桿總截面面積A

由被加固梁上緣到水平拉桿截面形心的距離p,estf

hpy

1

01預應力鋼拉桿內力臂系數(shù)取0.85

試驗研究確定)抗拉強度設計值h01NP2新增外載作用下拉桿作用效應增量計算產生原因：構件加固后，外荷載增加。由于水平拉桿與原構件形成超靜定結構，故水平拉桿應力將隨外荷載的增加而增大。這種在新增荷載作用下水平拉桿軸力增加量稱為水平拉桿產生的作用效應增量。計算方法：將預應力拉桿和梁視為組合結構，利用結構力學分析方法，計算加固后新增外荷載在預應力拉桿中產生的作用效應增量△

。2新增外載作用下拉桿作用效應增量計算ABqBAqBqAc新增外荷載下的變形超靜定體系示意圖AB水平拉桿新增軸力引起的軸向變形c=BMAM拉桿反作用彎矩的變形BN

AN拉桿反作用軸力的變形(1

新增外載引起的水平拉桿變形增量

新增荷載作用下，構件產生撓曲變形，構件端部產生轉角，由此引起水平拉桿的軸向變形增量△δq

ABqqAqBccqAqB

c(sin

sin

)qAqB

c(

)

cqAqBqAqB為新增荷載產生的梁端轉角之和，可通過材料力學計算得到。qql3

c12Bcl(2

偏心反作用

彎矩

引起的水平拉桿變形增量

新增荷載作用下，水平拉桿將產生軸向力變化△

，由于該值偏心作用于構件端部，將產生彎矩

△

，由此將產生水平拉桿的軸向變形增量△δ

。

c(sin

sin

)MAMBMAMBMABNcl

c(),cAMBMAMBM2E

Ic

cBMAMNc2lM

E

Ic

cE

I

為原構件的抗彎剛度，

為構件的計算長度。M

cNE

INcl2E

Ic

c

cAMBMc

cl(3

構件反作用壓力引起的水平拉桿變形增量

新增荷載作用下，水平拉桿將產生軸向力變化△

，該力反作用于構件，產生軸向壓力△

，由此將產生水平拉桿的軸向變形增量△δ

。N

AEc

ABcNlN

lNEcAcE

A

為原構件的拉壓剛度，

為構件的計算長度。新增軸力引起水平拉桿的總軸向拉伸變形

新增荷載作用下，水平拉桿將產生軸向拉力△

，該力產生水平拉桿的軸向拉伸變形增量△

。Nl

Ep

ApE

A

為水平拉桿的彈性模量和截面面積。利用變形協(xié)調條件確定拉桿作用效應增量qBABAcqBqAq

c超靜定體系示意圖新增外載下的變形AB水平拉桿新增軸力引起的軸向變形=cNlAMBM

Ncl2M

Ep

Ap拉桿反作用彎矩的變形Bc

BN

AqMNcc2lN

NNlllN

拉桿反作用軸力的變形EcAcE

A

B

E

Appccc3確定并驗算水平拉桿施加的預應力值(1

按混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定控制張拉應力并計入預應力損失。(2

按下式計算確定水平拉桿施加的預應力值水平拉桿施加的預應力值拉桿內的作用效應增量N

fp1

pyAp實際選用的預應力水平拉桿總截面面積為水平拉桿的協(xié)同工作系數(shù)，取0.854承載力驗算(1

鋼筋砼受彎構件采用預應力水平拉桿加固后，由原來的受彎構件，變?yōu)槠氖軌簶嫾?。按現(xiàn)行砼結構設計規(guī)范驗算被加固梁在跨中和支座截面的偏心受壓承載力，以及支座附近的斜截面受剪承載力。其中應將水平拉桿的內力作為外力施加到梁上。如果加固后梁的承載力不能滿足要求，可增加拉桿的面積或采用其他加固措施。(2

注意：采用預應力水平拉桿加固，降低跨中截面彎矩效應的同時，增加了其他截面負彎矩效應。故在設計時，尚應根據(jù)構件支撐情況和受力特點驗算支座等截面承載力(1

正截面承載力驗算

按偏壓構件進行)a's'y'sA'f

A'y'sf

Ae0NsMf

bx1

ch0hf

bx1

ceAscAsasAssNsApbN

f

bx

f

A

A

N

A

('y's

)

N1

csspplf

xxNe

f

bx(h

)

f

A

(h

a

)'s

y

'y's1

c00s

12h0b1e

e

h/

2

a

e

e

eae

M

/

N

cisi00(1

斜截面承載力驗算

按偏壓構件進行)(1

由于水平拉桿對構件產生的壓力作用，抗剪承載力將會提高。加固后構件抗剪承載力由原構件的抗剪承載力及水平拉桿的壓力作用對斜截面抗剪的提高之和。不計預應力損失和拉桿作用效應增量時水平拉桿的軸向力V

V

0.05N

NAppp0p原構件的斜截面抗剪承載力設計值5水平拉桿的預應力施加方法預應力較小時橫向收緊法機張法張拉力A

σ

或張拉應力σ

控制預應力較大時電熱法伸長量控制水平拉桿的全長被加固梁偏心受壓的縮短量Apppp2A

cl

lp

l

a

lll伸長量cEscE

AE

Ic

cc

c電熱張拉后各縫隙壓縮量之和(1

水平拉桿無撐棍橫向一點收緊的橫向張拉量△HHHl1l1水平拉桿無撐棍橫向一點收緊2

H

(l1

l

)

l

lp

2

2

p

2p

l1

2p

111EsEEsEs

s(2

水平拉桿有撐棍橫向一點收緊的橫向張拉量△HHHal1l1a水平拉桿有撐棍橫向一點收緊

H

l212l

p

1pl

aEs12al

a

pH

l1l1

1

21

p11Es

l1l

E1

s(3

水平拉桿橫向有撐棍兩點收緊的橫向張拉量△HHHHHl1l1l1l1水平拉桿有撐棍橫向兩點收緊212l

H

l

p

1pl1EsH

l

(

p2

1)

1

l

2p11EsEs對于水平拉桿橫向有撐棍多點收緊的橫向張拉量也可以通過上式計算得到。預應力下?lián)问嚼瓧U加固法鋼板托套梁負筋拉桿支承墊板鋼墊棒擋板拉緊螺栓aaaaL預應力下?lián)问嚼瓧U構造示意圖預應力下?lián)问嚼瓧U加固法的計算步驟與水平拉桿相同1估算預應力下?lián)问嚼瓧U的截面面積加固梁的驗算點處受彎承載力須有的增量M由下?lián)问嚼瓧U中部水平段的截面形心到被加固梁上緣的垂直距離預應力下?lián)问嚼瓧U總截面面積A

p,estf

hpy

2

01下?lián)问戒摾瓧U內力臂系數(shù)取0.80抗拉強度設計值2新增外載作用下拉桿中部水平段作用效應增量ΔN采用結構力學的力法計算拉桿作用效應增量N

1M

計算簡圖計算簡圖N

、

M

計算簡圖21lM1MMN

l

dxp

,p

dx1i

i111pE

IE

A

E

IE

Ic

cc

cp

pc

c

N

N

1p0,111p113確定并驗算水平拉桿施加預應力值(1

按混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定控制張拉應力并計入預應力損失。(2

按下式驗算確定水平拉桿施加的預應力值下?lián)问嚼瓧U施加預應力值拉桿內的作用效應增量N

fp2

pyAp下?lián)问嚼瓧U協(xié)同工作系數(shù)，取0.80實際選用預應力下?lián)问嚼瓧U總截面面積4承載力驗算鋼筋砼受彎構件采用預應力水平拉桿加固后，由原來的受彎構件，變?yōu)槠氖軌簶嫾０船F(xiàn)行砼結構設計規(guī)范驗算被加固梁在跨中和支座截面的偏心受壓承載力，以及支座到拉桿彎折處的斜截面受剪承載力。其中應將下?lián)问嚼瓧U的內力作為外力施加到梁上。如果加固后梁的承載力不能滿足要求，可增加拉桿的面積或采用其他加固措施。NN

NVNN

'c'cNNx

a

:

M

cNN'NMNV

0N

N

'NaxM

MN

MN

NNN

N'

cosqx

a

:

M

c'N'

cos

xN'sinNNV

Vq

VNV

N'sinN4承載力驗算（

）偏心受壓承載力計算與前述水平拉桿的計算方法相同

；（

）斜截面抗剪承載力應考慮拉桿斜段對抗剪承載力的提高作用。VNN

'c'NNcN'MNN

N

'axV

V0

0.05N

cos

N

sin為原構件的抗剪承載力

為不考慮拉桿作用效應增量時的軸力5預應力施加方法機張法、電熱法、橫向收緊法和豎向張拉法。當采用千斤頂或電熱法張拉時，施工時的控制量和水平拉桿加固法相同。(1)橫向收緊法HHal1l1a2

H

l212l

aH

l1p

1

1

1

p

1pE

l

cos

l

a

/

cosEpp11aH

l1

21ppl

cos

E15預應力施加方法

(2

豎向收緊法張拉前位置張拉后位置al1l11Vcbb'c'22l2ll

l

()

(2

V

l1)2ab211

22121

2

l

sinsincos

1

212ll1l11

l

1

2cos

1

sin

cos

12112ll115預應力施加方法

(2

豎向收緊法張拉前位置張拉后位置al1l11Vcc'bb'22l2lll

sin

cosp2ab122

Ep

2bc

22cosll1

1pp2

ppabbc12l

sin

E1l1l

E2加固梁撓度的計算加固前梁在原荷載標準值作用下產生的撓度，B1=(0.35-0.50)E

Ic

0w

w

w

w1p2張拉預應力筋引起的反拱，取Bp=0.75EcI0加固后在后加荷載作用下梁所產生的撓度，取Bp=0.75EcI0預應力拉桿加固桁架1

計算在設計荷載作用下原桁架各桿件的作用效應N

；2

根據(jù)主要受力桿件（下弦桿）的拉力值及截面承載力N

的差值，估算預應A

(N

N

)

/(

f

)力拉桿的總截面面積Ap,e

；pui1i1

py3

選定預應力拉桿的總截面面積和應施加的預應力值，初步確定拉桿預應力值N

＝σ

A

，并將其作為外力，計算其在桁架各桿件中的作用效應N

；4

將

、

步內力疊加得到N

，驗算各桿件承載力，必要時還要驗算其抗裂度和桁架撓度等，若不符合混凝土結構設計規(guī)范的要求，應相應增大拉桿截面A

或者預應力σ

的大小或改變拉桿布置方式。并重復

－

項計算和比較，直到所有桿件均滿足要求為止。NpNpNNpp預應力雙側撐桿加固法

軸壓柱)確定加固后軸向壓力設計值N

N

0.9

(

f

A

f

A

)''計算原柱軸壓承載力設計值N00c0

c0y0

s0N1

N

N0撐桿與原柱協(xié)同工作系數(shù)取0.90計算需由撐桿承受的軸壓設計值N1'p

A

N

/(

f

)'計算預應力撐桿的總截面面積柱加固后軸壓承載力驗算13

py

N

0.9

(

f

A

f

A''

f

A

)''pc0

c0y0

s03

py按鋼結構設計規(guī)范計算，綴板尺寸和間距應保證撐桿和單根角鋼柱在施工時不失穩(wěn)綴板計算'p

f'撐桿施工應施加的預應力計算1

4

py經驗系數(shù)，取0.75結束撐桿的穩(wěn)定系數(shù)，按格構式壓桿計算。計算穩(wěn)定系數(shù)需要的撐桿計算長度，當采用橫向張拉時，取全長一半；采用頂升法時取全長。預應力雙側撐桿加固法

軸壓柱)施工控制量應按采用的施加預應力方法計算(1

當采用千斤頂、楔子等進行豎向頂升安裝撐桿時，頂升量撐桿全長L'pL

1撐桿端頂板與混凝土之間的壓縮量，取

－4mm

E5

a撐桿鋼材的彈性模量經驗系數(shù)，取0.90預應力雙側撐桿加固法

軸壓柱)施工控制量應按采用的施加預應力方法計算(2

當用橫向張拉安裝撐桿時，橫向張拉量HH撐桿全長L2.2'pLH

2修正項取

－7mm2

Ea撐桿鋼材的彈性模量雙側撐桿實際彎折撐桿肢時，宜將長度中點處的橫向彎折量取為Δ

＋(

5)mm，但施工時只收緊Δ

，使撐桿處于預壓狀態(tài)。預應力單側撐桿加固法

彎矩不變號偏壓柱)確定加固后軸壓和彎矩設計值

和MN

0.9A'

f

'py確定撐桿肢承受的軸壓設計值N11pN

N

N

,M

M

N

a

/

2計算原柱加固后需要承受的荷載011011N

f

bx

f

'

A'

A011

c0y0

s0s0

s0

f

bx(h