钢筋混凝土结构事故分析与加固方法(钢筋混凝土结构事故)

摘要:本文通过对混凝土结构事故分析，论述钢筋混凝土构件的加固方法。

关键词:钢筋混凝土构件裂缝变形事故分析加固

Abstract:The methods of reinforcement of reinforced concrete structure are discussed in this paper by the failure analysis of the structure.

Key Words:reinforced concretecomponentcrackdeformation accident analysis reinforcement

中图分类号：TU37 文献标识码：A

在工程建设中，我们由于勘察设计、施工、使用等方面存在某些缺点和错误，工程质量存在很多问题，这些问题不仅影响使用，造成质量隐患，还给人们的生命和财产带来巨大损失。为尽可能挽回损失，我们常常需要对这些存在质量问题的建筑结构进行加固处理，消除缺陷和隐患，使建筑结构得到补救。以下便是作者在学习了有关方面知识后的一些体会，盼望与同行交流共进，不适之处请斧正。

一、常见建筑结构事故及其原因分析

建筑结构质量事故包括结构构件制作质量不符合设计要求、结构局部损坏、结构倒塌等。在工程项目的方案选定、设计、施工、使用阶段，任何一个阶段均有可能出现差错。造成事故的原因是多方面的，有的是勘察、设计原因，有的是施工、建材原因，有的是使用不当的原因，有的是自然灾害造成的。最为常见的事故表现是混凝土强度达不到设计要求，或者构件出现裂缝。前者根据事故出现的构件不同，加固处理的方法各相径庭，本文只对造成的原因进行分析；而后者大多数通过补强加固，可以挽救，处理方法也具有一定的普遍性，因此除分析其产生的原因外，还罗列一些加固方法。

二、 混凝土强度达不到设计要求的事故分析

混凝土强度与诸多因素有关。主要是原材料达不到规定的要求、配合比不准、搅拌不均匀、振捣不实及养护不良造成。水灰比过大，多余的水分残留在混凝土中形成水泡，蒸发后形成气孔，混凝土密实度差，并且水泥浆与骨料的粘结力低，造成强度混凝土低；相反水灰比过小，和易性欠佳，混凝土搅拌不均、振捣不易密实，会形成蜂窝、麻面、露筋、空洞等缺陷，造成混凝土强度低、构件截面削弱，致使结构构件承载力下降，引发事故。此外，混凝土的强度与养护温度、湿度和龄期有关，比如养护时期的气温越低混凝土强度发展愈慢。养护期内不能保持混凝土的湿度，水分蒸发过快，水泥水化不完全；冬季施工气温低，混凝土冻胀这些都会引起强度降低。因此在设计和施工过程中应注意以上因素，避免事故的发生。

三、 构件裂缝

建筑物的破坏与倒塌大多数是从裂缝的扩展开始的，也就是说裂缝是结构破坏的前兆，因此人们十分关注它，对混凝土结构构件的裂缝进行了许多研究、调查，经分析引起裂缝的原因可归结成两大类：第一类，由外荷载引起的裂缝，也称受力裂缝，与荷载相应，预示着结构承载力可能不足；第二类，由变形引起的裂缝，如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等，当变形得不到满足，在结构内部产生自应力，自应力超过混凝土允许应力即会形成裂缝。调查资料表明：两类裂缝中，变形引起的裂缝占主导，约占结构总裂缝的80％（包括两种类型共同作用，但以变形为主），属于荷载引起的裂缝约占20％（包括两种类型共同作用，但以荷载为主）。

混凝土结构产生裂缝的原因是多种的，其裂缝的形式也是多样的。进行裂缝原因分析可为裂缝危害性评定、裂缝的修补和加固提供依据，并且可在工程建设的各个环节，加以防范，有效地防止裂缝的发生。

（一）变形裂缝的产生的原因和预防措施

混凝土凝固过程中，多余水分蒸发、水泥和水起水化作用逐渐硬化不断紧缩，均导致混凝土体积收缩而形成收缩裂缝，并随时间增长而加大。这种收缩裂缝一般除和养护有关，还和振捣、混凝土原料收缩量有关，振捣过度，表面形成水泥浆较多，收缩量大。另外，采用含泥量较大的砂石配制的混凝土，也会加大收缩，容易产生收缩裂缝。为了防止这类裂缝的发生，应控制混凝土中水泥用量、水灰比和砂率不能过大，严格控制砂石含泥量，混凝土应振捣密实，同时要加强养护、保持湿润。

钢筋混凝土结构随着温度变化而产生热胀冷缩，即温度变形。当此变形受到约束时，混凝土内部将产生拉应力，拉应力超过抗拉强度，即会出现裂缝。有三种情况下可能出现温度裂缝：①环境温差较大，结构截面均匀伸缩②构件上下温差大（如室内外温度差）③构件内外温差大（例如大体积混凝土浇筑时产生水化热）。得知温度裂缝发生的原因，我们可以采取相应的措施进行预防，比如：设置温度伸缩缝、选择适宜的季节浇筑大体积混凝土或用冰水拌制（减少水化热）、选用矿渣水泥或粉煤灰水泥（水化热和收缩小）、大体积混凝土分层浇筑、混凝土养护时保湿防寒、设置后浇缝等。

地基受荷后压缩变形，使上部结构产生不均匀沉降，结构构件变形产生裂缝。产生的原因有：结构荷载分布差别过大、结构刚度差别悬殊、地基土质不均匀等。如果我们设计时，在房屋的总体布置上，注意房屋的高差适度；在软弱地基上，平面形状力求简单，而形体复杂的设置沉降缝；加强房屋整体刚度，通过纵横结构拉通等手段使得地基、基础、上部结构共同作用。施工时，注意安排好施工顺序，先重后轻、先高后低、先沉降大后沉降小；设置后浇带等。做到这些要求，即能有效地预防地基不均匀沉降，消除沉降裂缝的因素。

此外，施工不当也会留下裂缝。由于多种原因，混凝土不能连续浇筑，中断后新旧混凝土间形成施工缝，处理不好，往往成为弱点，混凝土收缩或受力变形后呈现裂缝。

（二）外荷载引起的受力裂缝

由外荷载引起的受力裂缝在设计、施工、使用环节均可能发生。设计中，钢筋锚固长度不够，钢筋滑移裂缝；构件钢筋构造设置不妥、构件刚度不足变形大、计算简图与实际受力不符等引起开裂。施工时，构件起吊过程中动力过大、起吊点不妥引起裂缝。使用阶段的地震作用，结构变形大，构件难以承受，最终开裂。

对表面的一般性的裂缝缺陷，对结构安全无太大影响，进行适当修整即可，本文不再赘述。对影响结构性能、安全的缺陷，就必须进行补强加固，以下列举一些常见的加固方法。

四、钢筋混凝土构件常见的加固方法

常见的加固方法有：加大截面加固法、外包钢加固法、受弯构件外部粘钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法。每种加固方法各有特点和适用范围，应根据具体条件加以选择。

（一） 加大截面加固法

这种加固法也称外包混凝土加固法。它是增大构件的截面和配筋，以提高构件强度、刚度、稳定性和抗裂性。为了保证补加混凝土和钢筋的正常工作，需按钢筋的间距和保护层等构造要求，决定适当增大截面尺寸。加固中还应将新、旧钢筋焊接，做好新旧混凝土的结合。适用范围较大，可用于加固板、梁、柱、基础、屋架等。

（二）外包钢加固法

外包钢加固法是钢筋混凝土梁、柱四角包以型钢，并连接成整体，外包钢构架可以完全或部分替代原构件工作，达到加固的目的。钢材可用角钢、槽钢、钢板等。对于矩形构件大多在构件的四角包角钢，横向用钢板连接，而圆形截面可用扁钢加套箍的办法加固。外包钢加固优点是：构件截面尺寸增加不多，但构件承载力可大幅度提高，且原构件受到外包钢的约束，承载力和延性得到提高，施工简便，适当范围广泛。

（三）受弯构件外部粘钢加固法

用构胶粘剂，将高强度钢板粘贴于被加固的构件的受力部位，使混凝土和钢板连成一个新的整体，共同受力，能充分发挥粘钢的强度，封闭粘贴部位的裂缝，约束混凝土变形，有效地提高了加固构件的刚度与抗裂性。此法具有所占空间小、施工周期短、材料消耗少、工艺简便的优点，但要求加固所用胶粘剂必须强度高、耐久性好、具有一定弹性。目前这种加固法由于缺乏动载试验，一般只适用于承受静载作用的受弯构件。

（四）预应力加固法

该方法用预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件进行加固，通过施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，与原结构共同工作，改变原结构内力分布，从而降低原结构应力水平，使结构总承载力显著提高。水平拉杆适用于正截面受弯的加固构件，撑杆适用于提高轴心受压及偏心受压钢筋混凝土柱。

（五） 改变结构传力途径加固法

改变结构传力途径加固法是通过增设支点（柱或托架）的办法，使结构受力体系得以改变。结构承载力不足的部位得到支撑，从而能较大幅度地提高承载力。例如，在梁、板跨中增设支点后，减少计算跨度，减小和限制梁板的挠曲变形。这种方法的优点是施工简单，受力可靠。缺点是使用空间会受到一定的影响。此法适用于梁、板、桁架等结构的加固。

构件加固方法还有很多，本文不再一一列举。技术人员在工程事故中需要分析具体情况，灵活处置。随着技术的发展，还会涌现出更具创新的加固方法，作为设计应用者，我们将继续学习下去。