建筑結構加固的探討

鄭福金

（深圳粵鵬建筑設計有限公司南昌分公司，江西 南昌330002）

1 建筑加固的主要原因：

1.1 當建筑物超過或達到設計基準期(一般為50年)時，從理論上講，結構已經老化，不宜繼續服役，因而需要對其加固。

1.2 隨著生產的發展和人們生活水平的提高，人們對現有建筑物的功能感到不能滿足新的使用要求。

1.3 有些建筑物質量低劣，需要加固處理。

2 建筑結構加固的原則及方法：

2.1 建筑結構加固的原則

建筑結構的加固與改造應遵循先鑒定后加固的原則。加固方案應合理可靠、經濟實惠、方便施工，盡量減少對原有建筑的損壞。

2.2 建筑結構加固的方法

2.2.1 直接加固法

①增大截面法。增大截面法是用同一種材料，通過增大構件截面面積，提高構件的承載力和剛度來達到對原構件進行加固之目的的一種傳統的加固方法。這種方法被廣泛應用于加固磚結構中的梁、板、柱、墻等一般構件，鋼結構中的柱、屋架(補焊型鋼)，以及磚墻、磚柱等。增大截面法的加固效果與原結構的應力水平、材料性能、施工工藝、結合面構造處理及是否卸荷加固等因素直接相關。

②外包鋼加固法。外包鋼加固法是在結構構件(或桿件)四角(或兩角)包以型鋼的加固方法，它是一種使用面較廣的傳統加固方法。該方法分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。它可在基本不增大構件截面尺寸的情況下提高承載力，增大延性和剛度。外包鋼加固法適用于砼柱、梁、屋架以及砌體柱和窗間墻，也適用于煙囪等構筑物的加固。值得一提的是，這種方法特別適合大型結構及大跨度結構，以及使用上不允許增大原構件截面尺寸、卻又要求大幅度提高截面承載能力、增大延性和剛度的結構加固。

③預應力加固法。預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿（分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿三種)或型鋼撐桿，在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿，通過施加預應力，使體外的拉桿或壓桿與被加固的構件共同受力，克服被加固構件應力的超前現象，提高建筑物體承載能力和剛度的方法。此方法的優點是:可在幾乎不改變使用空間的條件下，改變原結構內力分布并降低原結構的應力水平，使結構構件的正截面及斜截面承載能力得到提高。因預應力能消除或減緩后加桿件的應力滯后現象，使后加部分與原結構能較好地共同作用，加之預應力所產生的負彎矩可抵消部分荷載彎矩，減小原梁的撓度，縮小原梁裂縫寬度甚至可使其完全閉合。該方法被廣泛用于加固砼梁、板等受彎構件以及砼柱(用預應力頂撐加固)等。

④外部粘貼加固法。

外部粘貼加固法是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位，以提高構件承載力和剛度的一種加固方法。這種方法在提高承載力的同時，還可以約束核心混凝土，提高混凝土強度和構件的延性。

⑤輔助結構加固法。

該方法直接用于處在被加固構件位置的型鋼、鋼構架或預制構件來分擔、作用于被加固構件上的荷載的方法。該方法具有施工簡便、結構自重增加少，可大幅度提高承載力等特點。但其占用空間較大，連接構造亦較復雜。因此，該方法多用于需要大幅度提高承載力和剛度的構造及地基基礎的加固。

⑥注漿加固法。

該方法利用壓力，把粘結性能較好的材料注入到被加固構件內部的空隙中，以提高被加固構件的完整性、密實性，增加材料的強度。該方法多用于混凝土或砌體結構的裂縫等內部缺陷的修復、加固及地基加固。

2.2.2 間接加固法

①增設構件加固法。該方法是在原有構件基礎上增加新的構建，用以減少受荷面積，從而達到結構加固之目的。采用該方法一般不會損害原結構，且易于操作，但需增加新構件，有時會對原有的構件功能產生負面影響。

②增設支點加固法。即在梁、板等構件上增設新的支點，在柱子、屋架之間增設支撐構件，用以減少結構構件的計算跨度、荷載效應，挖掘構件潛力，增加構件的穩定性，以達到加固的目的。

③增加結構整體性加固法。即通過增加支撐等措施使結構構件形成整體，共同作用。因整體結構構件被破壞的概率遠遠小于單個構件，所以可以達到結構加固的目的。

④改變結構剛度比加固法。即對局部結構采取措施，改變原有結構的剛度比，用以調整結構在荷載作用下的內力分布和改善結構的受力狀況來達到加固的目的。

⑤卸荷加固法。即采用新型建筑材料置換原有的建筑分隔或裝飾材料，用以減少荷載，提高結構的可靠性。

3 加固技術的研究現狀及發展趨勢

傳統的加固方法如增大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法等的技術和研究都較為成熟，并廣泛運用于工程實際，取得了較好的效果．我國在試驗和工程實際的基礎上編制了《混凝土結構加固技術規范》。近年來出現的一些新加固技術，如粘貼纖維復合材料加固法、鋼絲網水泥砂漿加固法、纖維材料的嵌入式加固法等，這些技術從一開始引進和出現在國內，就以它們優異的性能、特點和加固效果得到了工程界的關注和青睞，廣大科研技術人員在新加固技術方面開展了大量的試驗研究和理論分析，國家也頒布了一些新加固技術規范，在工程實踐中正逐步推廣，預計不久的將來，隨著新加固技術的逐步成熟，一定會在程中得到廣泛應用。

3.1 碳纖維加固技術的研究現狀及發展趨勢

我國在利用碳纖維加固技術的研究和應用起步較晚，發展卻很迅猛，1997年國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心率先開始了“碳纖維材料加固修補混凝土結構”的試驗研究開發與應用，并被定為國家“九五”重點科技攻關項目，隨后通過采用進口的碳纖維材料在北京、上海、遼寧、江蘇等省市進行了一些實際工程結構的補強加固，并取得了較好的效果。目前，我國已經具有生產粘貼樹脂的能力；碳纖維材料的開發也在加緊研制中；2003年，中國工程建設標準化協會發布了企業標準《碳纖維布加固修復混凝土結構技術規程》。

3.2 鋼絲網水泥砂漿加固技術的研究現狀及發展趨勢

鋼絲網水泥是一種由鋼絲網增強的水泥復合砂漿，具有較高韌性、抗拉強度和抗裂能力．特別適于輪廓外形的結構單元的修復和加固。目前國內已將該項技術用于下水管道的內補維修、大壩防滲面板的加固及水庫泄洪閘墩的加固等。湖南大學結構研究所課題組進行了用鋼絲網水泥砂漿來加固混凝土梁的實驗研究，并在提高構件承載力和控制構件裂縫等方面取得了較好的效果。用鋼絲網水泥加固混凝土結構的研究歷史在國外也只有20多年，其應用仍處于初始階段，而國內在這方面的研究還剛起步，有許多理論和技術方面的問題有待解決。

3.3 纖維復合材料嵌入式加固技術

纖維復合材料嵌入式加固技術是將加固材料放入結構表面預先開好的槽中，并向槽中注入粘結材料使之形成整體，碳纖維材料粘貼加固技術存在的防火性能差、粘貼在樓面上(負彎矩區域)易被人為或環境破壞、易產生剝離破壞等缺陷，在采用嵌入式加固法中都可以得到很好地克服。目前國外已經有了一定規模的研究和應用，國內在國家工業建筑診斷與改造技術研究中心開展了這項技術的試驗研究，但尚未應用于工程實踐，今后要開展的工作主要是：加快完善和推廣纖維復合材料嵌入式加固技術；建立此項技術的標準和規范；進行這方面的理論研究等。

4 結束語

建筑結構在服役期間，隨著時間的流逝，會因劣化、損傷造成使用功能下降，或因技術條件的限制，以及使用功能的改變等條件使工程無法正常的使用。如果能夠科學地分析這種劣化、損傷的規律和程度，及時采取有效的處理措施，就可以延緩結構的損傷過程，達到延長結構使用壽命的目的。

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[3]秦曉芳，趙艷敏.建筑結構加固技術及發展趨勢[J].山西建筑，2007，(11).