工程結構加固技術及工程中的應用

崔宇　張坤　常全龍

摘 要：圍繞建筑工程結構的加固設計，首先介紹工程結構加固的必要性以及加固技術發展的概況，然后具體說明一些常用的加固技術及其優缺點。對不符合安全標準但又因拆除導致不必要浪費的建筑物請具有相應資質的單位針對產生的原因提出處理方案，對該方案通過成本、技術、人力資源等進行可行性評估；對建筑加固改造付諸實施階段，根據實際情況進行細部修正，對加固、預期價值等進行跟蹤評估。

關鍵詞：檢測；加固技術

1 概述

隨著我國經濟建設的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，我國大規模的城市化進程逐步深入，必將導致城市可利用資源壓縮，城市新建工程發展趨于平緩。此外，隨著經濟建設的發展，不少既有建筑物需要增加房屋高度、提高使用荷載、加大空間、加層等的改造。所以建筑鑒定、維修、加固和改造已經提上議事日程。

2 工程結構加固技術

2.1 工程結構的檢測

在需要對建筑物的施工質量進行評定時，或當建筑物由于某種原因不能滿足某項功能的要求或對滿足某項功能的要求產生懷疑時，就需要對建筑物的整體結構、結構的某一部分或某些構件進行檢測。由于鋼結構的材質均勻，因此具有強度、塑性與韌性均能較方便地進行測試的優勢。但其最大的缺點是：鋼材易腐蝕，耐火性差，同時鋼結構是一類缺陷敏感性結構，所以鋼結構的檢測主要是針對材料與連接缺陷以及銹蝕程度與涂層厚度的檢測。通常所采用的方法有：超聲波無損檢測、滲透檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、鋼材銹蝕檢測及涂層厚度檢測等。

2.2 工程結構加固的基本方法

2.2.1 換土法

當建筑物基礎下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結構荷載對地基的要求時，常采用換土墊層來處理軟弱地基。即將基礎下一定范圍內的土層挖去，然后回填以強度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實至密實。

換填法是將基礎底面天然的或后天形成的軟弱土層挖去或部分挖去，分層回填強度高、壓縮性低且無腐蝕性的砂石、素土、灰土、工業廢料等材料，壓實后作為基礎持力層。

常見的有換填砂卵石和灰土法。其主要作用表現為以下幾個方面：（1）換填強度較高的墊層材料后，可以有效地提高地基的承載力。（2）換填壓縮性較低的材料后，可減少建筑物的沉降量。（3）換填透水性較大的材料（砂石），可使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散，避免基土的塑性破壞，并可加速墊層下軟弱土層的固結及其強度提高。（4）在濕陷性黃土地基中，用素土或灰土材料置換黃土，可消除濕陷變形，同時，換填后的材料因其密實度增加，還可做為防水層，減少下臥天然黃土層被水浸泡的可能性。（5）換填法除能滿足上述要求外，在對環保要求較高的現代社會，它基本對周邊環境不構成噪聲、水質污染、大氣污染、地面泥漿污染等，只有一定的振動感，但波及范圍較小。

2.2.2 置換混凝土加固法

置換混凝土加固法是剔除部分陳舊的混凝土，置換成新的混凝土，新混凝土的強度等級應比原結構、構件提高一級，且不得低于c20級。比較適用于鋼筋混凝土構件的局部加強處理，有時也用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等鋼筋混凝土結構構件的加固。置換混凝土加固法構件加固后不影響結構原先的凈空，能恢復結構原先的外觀。

2.2.3 粘鋼加固法

外部粘鋼加固法是在鋼筋混凝土受彎構件承載力不足區段（正截面受拉區、正截面受壓區或斜截面）表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，使其整體工作共同受力，以提高結構構件承載力的一種加固方法。從而相應提高構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的性能，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。粘鋼加固法施工方便快捷，對結構的外形、凈空等影響較小，在施工過程中劉生產和生活無顯著影響。

2.2.4 粘結外包鋼加固法

粘結外包型鋼加固法是把型鋼（鋼板）包在被加固構件的外邊，即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固鋼筋混凝土構件粘結成一整體，使鋼材與原構件整體工作共同受力。加固后的構件由于受拉、受壓區鋼材截面積增大，從而正截面承載力和截面剛度都有大幅度提高。粘結外包鋼加固法受力可靠，施工簡便，現場工作量較小，能顯著提高結構、構件的承載能力而且對結構使用空間的影響小，施工簡便且濕作業量較少。

2.2.5 粘貼纖維增強塑料加固法

外貼纖維加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區域，使它與被加固截面共同工作，達到提高構件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

2.2.6 預應力加固法

預應力加固法是一種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）或撐桿，對結構進行加固的方法。預應力加固法廣泛用于混凝土梁、板等受彎構件以及混凝土柱（用預應力頂撐加固）的加固，具有廣泛的應用前景。該法加固效果好而且費用低，但增加了施加預應力的工序和設備。

2.2.7 碳纖維加固法

碳纖維加固混凝土是指用特制的建筑結構膠將碳纖維與混凝土牢固的粘結在一起并共同工作，達到結構加固，提高結構承載力和抗震性能、修補構件缺陷的目的，由于碳纖維具有高強度、高彈性模量、耐腐蝕、耐久性好、施工簡捷、沒有濕作業、不需大型施工機具、適用面廣，可廣泛應用于各種結構類型、各種結構形狀、各種結構部位的加固修補，且不改變結構形狀及不影響結構外觀，又具有很好的防腐蝕性能及耐久性能。

2.2.8 植筋技術

植筋技術是一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術，可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋，已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程。如：施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設計位置的補救，構件加大截面加固的補筋，上部結構擴跨、頂升對梁、柱的接長，房屋加層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等

2.3 工程結構加固的基本原則

各種加固方法的選擇又根據可靠性簽定結果、結構功能降低及加固原因，結合結構的特點，新的功能要求，當地具體條件等因素，按照加固效果安全可靠、經濟合理、施工簡便原則來綜合分析確定。而抗震加固的重點則側重考慮結構的整體性和延性上。在加固設計中，同樣要遵循強柱弱粱、強剪弱彎、強節點、強錨固的原則，以保證加固后的結構有較好的延性，在地震作用下具有較大的內力重分布和耗散地震能量的能力。為了達到抗震加固的效果，又達到節省材料、降低造價目的，只要條件許可，實際加固工程中應采取多種措施盡量卸荷。

參考文獻

[1] 李惠強.建筑結構診斷鑒定與加固修復[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[2] 王宏林.建筑結構加固工程施工技術資料范例[M].北京：中國建材工業出版社，2011.