建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑工程中的加固技術(shù)對(duì)于確保建筑物的安全性具有重大的意義。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也促進(jìn)了新型結(jié)構(gòu)、材料以及施工工藝的產(chǎn)生，為保證建筑工程中施工質(zhì)量，保證我國(guó)建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，在施工過程中的建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是不容忽視的。本文提出了建筑結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)，介紹了建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：建筑；加固技術(shù)；纖維復(fù)合材料；混凝土

近幾年來隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了新的加固材料和加固方法，并且這些技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用，但并不能說明，新方法新技術(shù)就可以取代傳統(tǒng)的方法。在發(fā)展新技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)做好各種加固方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，各種加固材料的取長(zhǎng)補(bǔ)短，做好加固技術(shù)的開發(fā)，為建筑物加固提供切實(shí)可靠的技術(shù)支持。

一、建筑結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)

1.混凝土結(jié)構(gòu)加固

（1）直接加固的一般方法。置換混凝土加固法：適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土加固，且加固后不影響建筑物的凈空，但存在施工時(shí)濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。粘貼鋼板加固法：特點(diǎn)是施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。繞絲法：適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固，或需對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場(chǎng)合。加大截面加固法：施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法：具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。有粘結(jié)外包型鋼加固法：也稱濕式外包鋼加固法，受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護(hù)的情況下用于 600℃以上高溫場(chǎng)所；適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。錨栓錨固法，適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C20～C60 的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固；不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（2）間接加固的一般方法 預(yù)應(yīng)力加固法。該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無防護(hù)的情況下，不能用于溫度在 600℃以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。增加支承加固法。該法簡(jiǎn)單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間；適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

2.砌體結(jié)構(gòu)加固

（1）砌體結(jié)構(gòu)的直接加固方法。鋼筋混凝土外加層加固法：屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，砌體加固后承載力有較大提高，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于柱、帶壁墻的加固；其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。鋼筋水泥砂漿外加層加固法：屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但提高承載力不如前者；適用于砌體墻的加固，有時(shí)也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時(shí)兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。增設(shè)扶壁柱加固法：屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但承載力提高有限，且較難滿足抗震要求，一般僅在非地震區(qū)應(yīng)用。

（2）砌體結(jié)構(gòu)的間接加固方法。無粘結(jié)外包型鋼加固法，屬于傳統(tǒng)加固方法，其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量和濕作業(yè)少，受力較為可靠；適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固；其缺點(diǎn)為加固費(fèi)用較高，并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。預(yù)應(yīng)力撐桿加固法，能較大幅度地提高砌體柱的承載能力，且加固效果可靠；適用于加固處理高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)；其缺點(diǎn)是不能用于溫度在 600℃以上的環(huán)境中。

3.鋼結(jié)構(gòu)加固

（1）改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形。對(duì)結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固：增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算；加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性；增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減少以提高其穩(wěn)定性；在排架結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其他柱列負(fù)荷；在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。對(duì)受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固：改變荷載的分布，例如將一個(gè)集中荷載轉(zhuǎn)化為多個(gè)集中荷載；改變端部支承情況，例如變鉸接為剛結(jié)；增加中間支座或?qū)⒑?jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu)；調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置；將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu)；施加預(yù)應(yīng)力。對(duì)桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進(jìn)行加固：增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu)；加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。

（2）加大構(gòu)件截面的加固 采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí)，所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

二、建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿（或水泥砂漿）加固法。用鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿（或水泥砂漿）加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雖然已有 20 多年的研究歷史，但在土木工程中的應(yīng)用仍處于開創(chuàng)性研究階段，國(guó)內(nèi)在這方面的研究更屬剛起步。但用無機(jī)復(fù)合砂漿（或水泥砂漿）粘貼鋼絲網(wǎng)加固鋼筋混凝土構(gòu)件的方法，比起用有機(jī)膠做粘結(jié)劑的方法有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)（砂漿與基材間有更好的相容性、協(xié)調(diào)性、相互滲透性，而且比有機(jī)加固片材抗老化、耐火、耐久性更好），其應(yīng)用前景較好。

2.纖維復(fù)合材料加固法的發(fā)展趨勢(shì)。纖維復(fù)合材料加固法引入我國(guó)時(shí)間還很短，但已顯著地顯現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)，成為科研院所、大專院校研究的熱點(diǎn)，并得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。尤其是粘貼纖維加固法較成熟，應(yīng)用也比預(yù)應(yīng)力纖維加固法及嵌入式纖維加固法廣泛。根據(jù)研究現(xiàn)狀，這三種纖維加固方法有待解決的共同問題主要有以下幾方面：纖維材料加固構(gòu)件的長(zhǎng)期受力性能的深入研究；纖維材料對(duì)節(jié)點(diǎn)加固性能的研究；用纖維加固的結(jié)構(gòu)在較高溫度下強(qiáng)度嚴(yán)重退化，如何改進(jìn)加固材料性能和加固構(gòu)件的防火耐溫措施是有待研究的課題；加強(qiáng)非碳纖維（玻璃纖維、芳綸纖維）材料加固構(gòu)件的試驗(yàn)及理論研究；抗疲勞加固問題的理論研究；如何簡(jiǎn)化施工工藝，加強(qiáng)質(zhì)量保證，降低工程造價(jià)是一件十分緊迫的事情。纖維嵌入式加固法在國(guó)外研究較多，在國(guó)內(nèi)則剛剛起步，其有待研究的問題較多，主要有加大纖維嵌入式加固法的試驗(yàn)及理論研究、新型粘結(jié)材料的研究、粘結(jié)材料對(duì)界面粘結(jié)能力的研究、界面粘結(jié)破壞及劈裂破壞時(shí)截面受彎承載力的研究等。

對(duì)既有建筑物進(jìn)行加固是未來建筑行業(yè)的熱點(diǎn)，搞好加固技術(shù)的研究開發(fā)及應(yīng)用，確保加固質(zhì)量可靠顯得尤為重要。近幾年來隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了新的加固材料和加固方法，并且這些技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用，但并不能說明，新方法新技術(shù)就可以取代傳統(tǒng)的方法。在發(fā)展新技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)做好各種加固方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，各種加固材料的取長(zhǎng)補(bǔ)短，做好加固技術(shù)的開發(fā)，為建筑物加固提供切實(shí)可靠的技術(shù)支持。

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