建筑結構加固技術分析

摘要：建筑結構伴隨著自然和使用環境的變化，建筑物結構的使用功能，也必然逐步遞減和弱化，因此，對建筑物要采取適當科學有效的設計手段，加強前期設計工作，科學的評估建筑結構損傷程度和規律，修復結構功能，確保建筑結構不斷處于安全的狀態中，文章重點介紹了混凝土結構的加固技術和方法，并對不同加固方法的適用環境和優缺點進行了比較與分析。

關鍵詞：結構；加固；分析；技術；提高

中圖分類號：TU746.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0152—02

在長期的自然環境和使用環境的影響下，結構的功能必然減弱，房屋設計者要作好設計的前期工作，同時能對結構的損傷程度和發展規律做出判斷，并能夠提出有效的措施保證提高建筑結構的安全性。建筑物以混凝土結構為主，因此主要介紹混凝土結構的加固技術。

1 鋼筋混凝土加固技術的簡介

因為結構功能或使用條件發生改變，建筑物需要進行加固和維護，結構承載力不能滿足要求，嚴重的結構性損壞或需要改進的耐久性評級。對于在建項目，其結構安全受周圍環境的影響，新的建設工程的結構或構件已經存在或正在使用，施工時受周邊客觀條件約束的情況很嚴重。

原構件清潔和修補，被加固的混凝土構件，首先應清除表面的塵土、浮漿、污垢，對鋼筋的處理是為了保證加固后鋼筋與混凝土的共同工作，使鋼筋不至于在加固后繼續腐蝕，影響結構的耐久性。

2 建筑加固技術的基本方法

設計者和施工者根據建筑的損傷程度結合不同的情況，選擇合適的方法，提高建筑物的安全性和穩定性，這樣才能提高建筑的耐久性，取得經濟效益和社會效益。建筑加固的基本方法主要有以下幾種。

2.1 加大截面法

又稱混凝土外包加固法，主要原理是在原混凝土的構件外部，澆筑新的混凝土，同時增加鋼筋，增大構件的截面面積和配筋，提高構件的承載力和剛度、降低柱子的長細比等。增大截面加固法適用于混凝土柱、板、梁等結構構件，根據構件的受力特點、薄弱環節、幾何尺寸及方便施工等，加固可以設計為單側、雙側、三側或四面增大截面。加配筋為主的加固，為了保證配筋的正常工作，需要按鋼筋的間距和保護層等構件要求適當增加截面的尺寸。

采用增大截面加固法，結構可靠性好，構件承載力大，剛度也得到了提高，增加了結構的穩定性。但該方法施工周期長，濕作業，往往需要停產。構件尺寸的增大可能影響使用功能；加固后容易引起地震力的增加和薄弱層的轉移，要注意結構自振頻率的改變；施工時要注意結合面的處理。

進行加固柱的構造設計及施工時，應特別注意如下幾點：當采用四周外包混凝土加固時，應將原柱面鑿毛、洗凈；當采用單面或雙面加厚混凝土的方法加固時，應將原柱表面鑿毛。

2.2 混凝土置換加固法

原有結構強度低、韌性差的建筑材料被強度高、韌性好的混凝土材料置換掉，以提高結構的整體強度、剛度和穩定性。這種方法適合承重構件如梁、柱等，受壓區部位的混凝土強度偏低，有嚴重缺陷的情況的局部加固。這種方法的優點是工藝比較簡單，占用空間較小，不影響建筑物的使用功能，造價較低；缺點是施工時濕作業時間較長，會影響下一步的施工和建筑的長期使用。

2.3 預應力外加加固法

采用高強度鋼板，在外預應力鋼筋組件周圍進行加固，通過預加應力，增加了結構的外圍壓力，解決了壓應力增加的問題，同時改變了原有應力的分布，提高了加固后體系的承載能力和剛度。這種方法適用于下列場合的梁、板、柱和桁架的加固：原始組件部分尺寸偏小或需要增加其荷載；原始組件需要改善其性能；原始組件高應力、應變狀態，很難直接退出的結構荷載。

這種方法的優點是占用空間少，工期短，加固效果好，很大程度上的性能提升是技術要求和施工難度高比較適用的方法。

2.4 外粘型鋼加固法

圓形組件，如混凝土柱或兩個面包鋼作為一個正方形或長方形的柱，大多在四個角處加固處理，與飾面板和側面形成一個整體的四角。像這樣的結構，如護套扁平鋼箍的方法。外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱、結構加固節點處。這種方法的優點，可以提高結構的承載能力和剛度，不會造成更多的負荷增加，提高了抗震能力，我們可以使用的鋼箍，有效地提高了最終的應變和混凝土磚和混凝土約束剪切能力，結構變形能力大大提高；如果是帶包鋼的框架柱，改變弱柱強梁，容易施工。

2.5 粘貼鋼板加固法

在混凝土構件表面用建筑結構膠粘貼鋼板，使其如同原構件受拉鋼筋一樣，參與混凝土結構共同工作，以提高構件承載力。外貼型鋼加固，是在原混凝土構件外粘角鋼或槽鋼等型鋼，從而大幅度提高構件承載力的一種加固方法。外粘型鋼法多用于柱子加固，也用于梁的加固。粘鋼加固法施工簡便、快速，增加原結構的重量較小，基本不改變結構外形，不影響建筑使用凈空。但打磨混凝土表面時，粉塵和噪聲較大，為提高其耐久性，延緩膠層老化，防止鋼板銹蝕，粘貼完工后，需在鋼板及鄰接混凝土表面進行防腐處理。

外粘型鋼加固法是在型鋼與原構件之間留有一定空隙，并在其間灌填乳膠水泥膠、環氧砂漿或細石混凝土，使二者粘結成整體，協同工作。外貼型鋼加固，使原柱子混凝土的橫向變形受到型鋼骨架的約束。同時，型鋼受到混凝土橫向變形使的側向擠壓，使型鋼處于壓彎狀態。

3 結構加固實例

3.1 工程概況

某樓房屋為框架結構。經建設工程質量安全檢測中心現場抽芯檢測，二層柱部分存在混凝土強度等級不足的情況，原設計混凝土強度等級為C30，而檢測發現混凝土強度最低的僅為21.9 MPa。設計院對該建筑物進行結構復核計算，復核計算結果表明該建筑物二層的E柱不滿足承載力要求，須對其進行加固補強處理，以滿足柱的承載力要求，保證結構的安全使用。

3.2 加固方案及效果分析

①將低于C30的構件實測強度輸入，采用SATWE程序對原有構件配筋進行復核。復核結果表明墻柱配筋及軸壓比基本能滿足強度的要求，部分梁的抗彎強度不足。

②對中柱，根據荷載轉移法的概念，采用鋼支撐將被托換柱子的九層及以上荷載轉移到鄰近的墻柱和該柱子的六層，選定需要托換的中柱，根據初步的鋼支撐布置和所選用的截面，模擬施工時鑿除柱子時的受力條件，采用SATWE程序復核支撐的強度、穩定性，以及相關梁的強度和位移，并進行多次試算和優化，取到比較合理結果，根據計算結果，調整支撐并設計節點構造和施加預應力裝置，使合力點與柱中心比較吻合，并確保對鋼支撐施加預應力后，支撐和節點能夠將柱子的上部結構的荷載有效地傳遞到鄰近的墻柱和該柱子的六層，實現柱子在鑿除前處于零負荷的應力狀態。

③對于邊柱，由于柱一側或兩側有填充墻，為減少對主體結構的影響采用加大截面加固法。原有填充墻位置改為鋼筋混凝土，使加大的截面不小于原有柱截面，原有柱僅作為強度儲備。為確保荷載的有效和直接傳遞，對七層的上下各兩層柱截面均進行了加固。

④由于抗震墻有一定的長度，托換加固處理時考慮保留中間部分，兩側分批鑿除和澆筑混凝土。鑿除、重新澆筑部分不小于構造邊緣構件的長度，并將中間保留部分作為抗震墻開洞模型輸入SATWE程序進行復核。電梯井的構造邊緣構件包括有梁擱置部位的暗柱也按上述做法進行處理。

⑤對于梁板結構，經復核，混凝土強度達到C20時，已基本能滿足強度要求，但考慮到規范規定“結構混凝土強度應大于C20”的要求，對C20以下的梁予以鑿除并采用C25混凝土重新澆筑。

4 結 語

中國擁有一個龐大的建筑市場，大量的鋼筋混凝土結構建筑需要加固，隨著我國建設包括建筑物的加固和重建標準化過程和實施標準化，結構加固技術在我國也會被廣泛使用，同時也必將對我國社會主義現代化建設起到了積極的作用。

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