建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的方法及其特點

劉付良 張雪

摘要：本文綜合介紹了混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)現(xiàn)狀、加固原因、加固原則、加固方案的選擇，并對各種方法的特點和適用范圍以及有待改進(jìn)的地方進(jìn)行了探討。掌握和發(fā)展該技術(shù)，并應(yīng)用到實際工作中，充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)帶來的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)；結(jié)構(gòu)使用；要求

一、建筑結(jié)構(gòu)加固原因

（一）人為因素

首先，設(shè)計人員原設(shè)計有誤，考慮不周。設(shè)計出現(xiàn)失誤常常是由于設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)承受的載荷和作用力估計不足，考慮載荷漏項，以及施工過程中的實際載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計值等原因造成的。其次是施工質(zhì)量差。由于施工管理混亂，施工人員技術(shù)水平不高，施工企業(yè)未能把好質(zhì)量關(guān)等原因造成的施工質(zhì)量差在已有工程事故原因統(tǒng)計中占有較高的比例。第三是使用管理不當(dāng)。主要表現(xiàn)為：建筑物建成交付使用后，使用部門管理不善，擅自改變建筑物的用途或使用環(huán)境管理不善，不進(jìn)行定期維護(hù)，因侵蝕性物質(zhì)進(jìn)入結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成損害等。

（二）環(huán)境因素

在長期的外部環(huán)境及使用環(huán)境條件下，建筑結(jié)構(gòu)材料每時每刻都受到外部介質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致材料狀況的惡化，可分為以下三類：（1）化學(xué)作用：例如化工車間的酸、堿氣體或液體對鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕（2）生物作用：如微生物、細(xì)菌使木材逐漸腐朽等。（3）物理作用：如高溫、高濕、凍融循環(huán)、晝夜溫差的變化等，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫等。自然災(zāi)害如風(fēng)災(zāi)、地震等的破壞，重者可使建筑物毀于一旦，輕者會降低結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。因此，有必要對受損建筑物進(jìn)行必要的維修和加固，以提高工程結(jié)構(gòu)的安全性，延長其使用壽命。

二、建筑結(jié)構(gòu)加固原則

（一）結(jié)構(gòu)體系總體效應(yīng)原則。盡管加固只需針對危險構(gòu)件進(jìn)行，但同時要考慮加固后對整體結(jié)構(gòu)體系的影響。因此，在制定加固方案時，應(yīng)對建筑物總體考慮，不能簡單采用“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的辦法。

（二）先鑒定后加固的原則。結(jié)構(gòu)加固方案確定前，必須對已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和可靠性鑒定分析，分析結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀和持力水平，為加固方案的確定奠定基礎(chǔ)。

（三）材料的選用和取值原則。原結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度應(yīng)按規(guī)定取用，如原結(jié)構(gòu)材料種類和性能與原設(shè)計一致，按原設(shè)計（或規(guī)范）值取用；當(dāng)原結(jié)構(gòu)無材料強(qiáng)度資料時，可通過實測評定材料強(qiáng)度等級，再按現(xiàn)行規(guī)范取值。

（四）加固方案的優(yōu)化原則。建筑結(jié)構(gòu)加固方案的選擇應(yīng)充分考慮已有結(jié)構(gòu)實際現(xiàn)狀和加固后結(jié)構(gòu)的受力特點，對建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，保證加固后結(jié)構(gòu)具有較高的安全性和可靠度。此外，要考慮綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、施工特點和技術(shù)水平，在加固方法的設(shè)計和施工組織上采取有效措施，減少對使用環(huán)境和相鄰建筑結(jié)構(gòu)的影響，縮短施工周期。

（五）與抗震設(shè)防結(jié)合的原則。我國是一個多地震的國家，為了使在地震高發(fā)地帶上的建筑物具有相應(yīng)的安全儲備，在對其進(jìn)行承載力和耐久性加固、處理時，應(yīng)與抗震加固方案結(jié)合起來考慮。

三、常用建筑結(jié)構(gòu)加固方法及其特點

（一）直接加固法

1.增大截面法

增大截面法是用同種材料加大構(gòu)件截面積來提高承載力，工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗。該方法的優(yōu)點是工藝簡單，適用范圍廣。其缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，施工周期長，對建筑物的使用環(huán)境影響大。此外，還會減少建筑物凈空，使結(jié)構(gòu)自重增大。

2.外包鋼加固法

外包鋼加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件（或桿件）四角（或兩角）包以型鋼的加固方法，分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。該方法適用于混凝土柱、梁、屋架、及砌體柱和窗間墻以及煙囪等構(gòu)筑物的加固。該方法的優(yōu)點是施工簡便，現(xiàn)場工作量較小，施工周期短，受力較為可靠；缺點是用鋼材的使用量較大，加固維修費(fèi)用較高。

3.預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿，在被加固構(gòu)件體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿，通過施加預(yù)應(yīng)力，提高建筑物體承載能力和剛度的方法。該方法被廣泛用于加固砼梁、板等受彎構(gòu)件以及砼柱等。

該方法的優(yōu)點就是可在幾乎不改變使用空間的條件下，改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，提高構(gòu)件的承載力。其缺點是：施工時需要增加預(yù)應(yīng)力工序和設(shè)備，對施工技術(shù)要求高，預(yù)應(yīng)力桿與被加固構(gòu)件的連接（錨固）處理較復(fù)雜，施工難度大。

4.外部粘鋼加固法

外部粘貼加固法是用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位，以提高構(gòu)件承載力和剛度的一種加固方法。這種方法在提高承載力的同時，還可以約束核心混凝土，提高混凝土強(qiáng)度和構(gòu)件的延性。這種方法常被用來加固承受靜力作用下的砼（或型鋼）受彎及受拉構(gòu)件。

但它要求環(huán)境溫度不超過60℃，相對濕度不大于70%，無化學(xué)腐蝕的影響。此外，本方法對施工工藝要求高，需要專業(yè)的施工隊伍。該法施工簡單、周期短，對生產(chǎn)和生活影響較小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響。

（二）間接加固法

1.增設(shè)構(gòu)件加固法

該方法是通過在原有構(gòu)件基礎(chǔ)上增加新的構(gòu)件，改變構(gòu)件剛度比等途徑，減少受荷面積，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)加固之目的。采用該方法一般不會損害原結(jié)構(gòu)，且易于操作，但需增加新構(gòu)件，有時會對原有的構(gòu)件功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.增設(shè)支點加固法

增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減少結(jié)構(gòu)計算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載力的加固方法。按照增設(shè)支承結(jié)構(gòu)的變形性能可分為剛性支點和彈性支點兩種。該法簡單可靠，但對建筑物的外觀和使用功能影響大，同時對使用空間也有影響，適用于梁、板、桁架等水平結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。

3.增加結(jié)構(gòu)整體性加固法

增加結(jié)構(gòu)整體性加固法即通過增加支撐等措施使結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成整體，共同作用。因整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單個構(gòu)件，所以可以達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的。

（三）綜合加固法

綜合加固技術(shù)就是同時采用多種加固技術(shù)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)某一方面的性能，進(jìn)行綜合加固設(shè)計的關(guān)鍵是利用各種加固方法的優(yōu)勢，其基本思路為：

1.充分利用單一加固法法的優(yōu)點。例如，預(yù)應(yīng)力加固法可以克服其它方法不能克服的應(yīng)力應(yīng)變滯后，減小撓度和裂縫寬度；碳纖維材料比常規(guī)材料（如鋼材）抗腐蝕能力要強(qiáng)得多，尤其適用于腐蝕性環(huán)境以及沿海的混凝土結(jié)構(gòu)。

2.彌補(bǔ)單一加固方法的缺陷。例如，增設(shè)支點加固法通過增設(shè)支點以改變結(jié)構(gòu)的受力體系的加固方法，此方法可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算跨度，大幅度地提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力；但采用這種方法會減小建筑結(jié)構(gòu)的使用空間。因此，必須考慮輔以其它加固方法。

四、結(jié)語

我國建筑市場巨大，當(dāng)前土建結(jié)構(gòu)的加固改造是我們面臨的一項意義重大的任務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)加固己逐漸成為建筑工程中的一個新興的行業(yè)，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑物的加固、維修、改造的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也將越來越廣，在發(fā)展新的建筑加固技術(shù)的同時，也應(yīng)較好的結(jié)合傳統(tǒng)的加固技術(shù)，實現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補(bǔ)，真正做到為建筑物的加固提供切實可靠的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]高邦強(qiáng).房屋建筑施工應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2018（4）.