論高層建筑的結構加固技術

邸泉溪

摘 要：高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。高層和超高層建筑的發展體現了一個國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。但是，近年來在建筑領域里，不斷出現越來越多的混凝土建筑物由于設計變更、施工質量、使用功能改變或經受災害破壞等原因，導致必須對原建筑物進行加固改造。

關鍵詞：高層建筑；結構體系；加固技術

1 引言

本文簡要介紹了高層與超高層建筑的結構體系，分析了在高層和超高層建筑的加固部位、方法等方面的主要內容，為高層建筑鋼結構的發展提出了一些建議。

2 高層及超高層結構體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。高層和超高層建筑在結構設計中除采用鋼筋混凝土結構（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結構（代號SRC），鋼管混凝土結構（代號CFS）和全鋼結構（代號S或SS）。

3 高層建筑結構的加固部位與方法

3.1 基礎結構加固

基礎結構加固主要是地基承載力的建筑物進行加固，其主要方法有：（1）抬墻梁法。采用預制的鋼筋混凝土梁或鋼梁穿過原建筑的基礎梁下。置于原基礎兩側的樁或墩基礎上，支承新增結構荷載。抬墻梁的平面位置應避開一層門窗洞口，不能避開時，應對抬墻粱上的門窗洞口采取加強措施，并應驗算梁支承處磚墻的局部承壓強度。（2）墩式加固法。是直接在基礎下分段挖空至持力層澆筑墩式混凝土基礎，最后使分段基礎聯成一整體，承受增層結構荷載。（3）當原建筑基礎底面積不足時，可采用基礎加寬法。對條形基礎可采用一側加寬或兩側加寬，對柱基可沿基礎四邊加寬，加寬時可每隔1000mm～1500mm設置一根鋼筋混凝土減荷梁。

3.2 混凝土結構加固

主要有：（1）加大截面加固法。該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固；但現場施工的濕作業時問長，對生產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。（2）置換混凝土加固法。該法的優點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點；適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。（3）植筋技術法。這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。（4）預應力加固法。該法能降低被加固構件的應力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結構整體承載力，但加固后對原結構外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結構的加固以及處于高應力、高應變狀態下的混凝土構件的加固，但在無防護的情況下，不宜用于混凝土收縮與變大的結構。（5）裂縫修補技術。根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護方法進行修補，使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術；適用于已有建筑物中各類裂縫的處理，但對受力性裂縫，除修補外，尚應采用相應的加固措施。

3.3 鋼結構加固

（1）改變鋼結構計算圖形的加固法。是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件，增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法；改變結構計算圖形的一般方法為：增加支撐形成空間結構并按空間結構驗算：加設支撐增加結構剛度，或者調整結構的自振頻率等，以提高結構承載力和改善結構動力特性；增設支撐或輔助桿件，使結構的長細比減小以提高其穩定性；在排架結構中重點加強某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負荷。（2）增設支點加固法。增設支點加固法是通過增設支承點來減小結構計算跨度，改變結構內力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設支點后，減小了跨度，從而能較大幅度地提高承載能力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構中梁、板、桁架、網架等水平結構的加固。增設支點加固法優點是簡單可靠，缺點是使用空間會受到一定影響。（3）有粘結外包型鋼加固法。外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應采用濕式外包法，即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構件粘結成一整體，加固后的構件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。（4）粘貼纖維增強塑料加固法。除具有粘結外包型鋼加固法相似的優點外，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。注意的是，加固工程完成后，應用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板，從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。如錨固區粘貼面積少于90%，非錨固區粘貼面積少于70%，則此粘貼無效，應剝下重新粘貼。對于重大工程，為真實檢驗加固效果，尚需抽樣進行荷載試驗，一般僅作標準使用荷載試驗，即將卸去的荷載重新全部加上，其結構的變形和裂縫開展應滿足設計使用要求。

4 結束語

由于篇幅有限，以上僅僅對結構加固的常用的幾種方法進行了簡單的介紹。今后這方面的探索和思考，本人會在工作中不斷探索、不斷積累。

參考文獻：

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