工程結構加固技術及其發展趨勢

侯 晉 杰

(1.太原理工大學，山西 太原 030024;2.山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

隨著經濟的飛速發展，建筑業也經歷了其發展的三個階段:首先是大規模的新建階段，其次是新建與修繕同步階段，最后是已有建筑物的維修、改造以及加固為主的階段。由于經濟水平的提高，人們對建筑安全程度的要求也不斷提高。這就使得我們國家目前存在大量的老、舊建筑物和構筑物已經不適用于現有的安全程度的要求，存在一定的安全隱患，需要進行鑒定以及有效的加固，以確保結構能夠繼續的安全使用。因此，建筑的結構加固技術迅速升溫為國內建筑行業的新熱點，其加固技術的研究成為學術研究的重點之一。從某種意義上講，工程結構的加固、改造和維修工作對整個社會的發展起著舉足輕重的作用。

由于在我們平時實際工作過程中遇到的建筑形式、體型以及建造年代各不相同，各類建筑在加固補強時的要求和目的也不相同，且在不同條件下，導致工程結構、構件的破損因素不同，最終破壞的程度和存在的隱患也不盡相同。因此我們首先要充分分析各類建筑的基本情況，以便選用最為適宜的加固方法，采取合理的加固補強措施，達到經濟、有效的加固效果。在此，筆者分析了以下幾種經常用到的加固技術的方法和各自的優缺點供大家參考。

1 加大截面法

該方法是用增大結構構件截面面積，以提高其承載力和滿足正常使用的傳統加固方法。其主要特點是:工藝簡單，適用面廣，加固效果明顯，但現場作業量大，工期長，并且減少建筑物使用的空間，增加結構自重，主要適用范圍為梁、板、柱以及墻的加固。

2 外包鋼加固法

外包鋼加固法是在待加固的結構構件角部，采用型鋼包裹的一種加固方法。其主要特點是:施工時占用、使用空間小，操作簡便，受力可靠，耐久性好，但鋼材消耗量大，加固所需費用較高，節點處理較為困難。主要適用于:柱、梁、屋架以及大型構件或大跨結構。

3 預應力加固法

該法是采用外加預應力型鋼撐桿或鋼拉桿，對結構構件或結構整體進行加固的方法。此種方法的特點是通過預應力手段使拉桿或撐桿受力，改變原結構間的內力分布并降低原結構的應力水平，致使所加固結構中的應力、應變滯后現象得以消除，使其后加部分與原結構能較好地共同工作，結構的總體承載能力得以顯著提高。預應力加固法具有加固補強、卸荷以及改變結構構件內力的三重效果，適用于大跨結構的加固，以及采用其他一般方法無法達到加固效果的較高應力、應變狀態下的大型結構加固。

4 增設支點加固法

增設支點加固法是通過減小被加固結構的跨度或位移，來改變結構不利的狀態，以提高其承載力。其主要特點是簡單可靠，但通常會減小建筑物使用空間，影響建筑物使用的功能，其主要適用于梁、板及桁架等結構加固。

5 粘鋼加固法

粘鋼加固法是將鋼板采用高性能的環氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面，使鋼板與混凝土形成統一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。其主要特點是快速，不影響結構外形，但鋼板自重及剛度較大，施工操作比較困難，主要適用于承受靜力荷載、處于正常濕度和溫度的受彎構件加固。

6 粘貼纖維復合材加固法

目前加固市場上主要采用碳纖維材料。該方法也是近些年最為常用的加固方法。其工藝原理是將抗拉強度極高的碳纖維用環氧樹脂預浸成為復合增強材料(單向連續纖維);沿受拉方向或垂直于裂縫方向用環氧樹脂粘結劑將其粘貼在要補強的結構上，使兩者形成一個新的復合體，用以增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土，達到復合體共同受力，增大結構的抗剪或抗裂能力，提高結構的剛度、強度、抗裂性和延伸性。粘貼碳纖維材料與傳統的加大混凝土受力截面或粘鋼補強法相比，具有施工簡便，節省空間，不需要現場固定設備，施工質量容易保證，不增加結構尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等諸多特點。此外，采用此種加固辦法，從一定程度上可提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。因此，碳纖維作為具有劃時代意義的補強材料，備受國內外業內人士的青睞和關注。但使用中也存在其自身的缺點，主要表現為使用環境的溫度有一定的限制，需要做專門的防護和處理。若防護不當，易遭受火災和人為破壞。

除此以外還有焊接補筋加固法、植筋加固法、噴射混凝土補強法及化學灌漿修補法等，工程結構加固的方法很多，各有利弊，加固方法的選擇應根據可靠性鑒定的結果并結合結構特點綜合考慮加固效果、施工簡便性及經濟性等因素決定。

從目前我國建筑領域的現狀來看，我們在管理中依然存在著一些認識上的問題，導致工程事故頻發。而設計不周、施工質量低劣、使用或改造不當、使用環境惡化等問題也使得建筑物不能滿足預定功能的要求，存在一定的安全隱患。現有的設計、施工單位加固舊建筑的經驗較少，各方用于加固維修的資金投入薄弱。近年來我國提出低碳經濟的概念是一種進步，而減少拆除老、舊建筑物必然要少建新建筑，必然少用鋼材水泥，節約煤炭資源。所以，減少拆除老、舊建筑物是實行低碳經濟的重要舉措。從可持續發展的角度分析，對老、舊建筑物的加固、改造再利用是減少能耗、實現低碳發展的重要手段。作為工程技術人員，我們肩負著節約資源、保護環境的重任。因此，我們應該從材料、工藝等方面著手研究各種加固手段的技術特點和利弊，盡量使用綠色節能的材料和可持續發展的技術，最大可能的重復利用老、舊建筑，為造福子孫后代做出自己的貢獻。

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