加强建筑结构加固技术
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【摘 要】综合介绍了混凝土结构加固技术现状、加固原因、加固原则、加固方案的选择，并对各种方法的特点和适用范围以及有待改进的地方进行了探讨。掌握和发展该技术，并应用到实际工作中，充分发挥科学技术带来的社会效益和经济效益。
0.引言
建筑结构在其使用期间，随着时间的不断流逝，会因劣化、损伤造成使用功能下降，或由于技术条件的限制而无法继续使用。目前，建筑行业的发展的主要方向一方面是不断开发采用新技术、新结构、新材料、新工艺等来满足新建建筑的要求，另一方面是通过检测、鉴定和加固改造技术使现有建筑符合使用要求。如果能够科学地分析现有建筑劣化损伤的规律和程度，及时采用有效处理措施，就可以延缓结构损伤的进程，达到延长结构使用寿命的目的。
目前我国已有建筑物加固的方法很多，如增大截面法、预应力加固法、改变结构受力体系加固法、外包钢筋加固法，分别适用于不同的情况。加固方法的具体选择，应根据可靠性鉴定结果、结构功能降低情况及其他加固后建筑的功能要求，按加固效果可靠，施工方便、经济合理等原则，综合分析确定。
1.建筑结构加固原因
1.1人为因素
首先，设计人员原设计有误，考虑不周。设计出现失误常常是由于设计人员对结构承受的载荷和作用力估计不足，考虑载荷漏项，以及施工过程中的实际载荷远远超过设计值等原因造成的。其次是施工质量差。由于施工管理混乱，施工人员技术水平不高，施工企业未能把好质量关等原因造成的施工质量差在已有工程事故原因统计中占有较高的比例。第三是使用管理不当。主要表现为：建筑物建成交付使用后，使用部门管理不善，擅自改变建筑物的用途或使用环境管理不善，不进行定期维护，因侵蚀性物质进入结构构件造成损害等。
1.2环境因素
在长期的外部环境及使用环境条件下，建筑结构材料每时每刻都受到外部介质的侵蚀，导致材料状况的恶化，可分为以下三类：
（1）化学作用: 例如化工车间的酸、碱气体或液体对钢结构、混凝土结构的侵蚀。
（2）生物作用: 如微生物、细菌使木材逐渐腐朽等。
（3）物理作用: 如高温、高湿、冻融循环、昼夜温差的变化等, 会使结构产生裂缝等。自然灾害如风灾、地震等的破坏，重者可使建筑物毁于一旦，轻者会降低结构的安全性和耐久性。因此，有必要对受损建筑物进行必要的维修和加固，以提高工程结构的安全性，延长其使用寿命。
1.3其他因素
除了上述人为因素和自然环境因素的影响外，在建筑使用期内由于结构使用要求和设计标准的变化，使原有建筑满足不了继续使用要求，因而需要对其进行加固改造。
2.建筑结构加固原则
（1）结构体系总体效应原则。尽管加固只需针对危险构件进行，但同时要考虑加固后对整体结构体系的影响。因此，在制定加固方案时，应对建筑物总体考虑，不能简单采用“头痛医头，脚痛医脚”的办法。
（2）先鉴定后加固的原则。结构加固方案确定前，必须对已有结构进行检查和可靠性鉴定分析，分析结构的受力现状和持力水平，为加固方案的确定奠定基础。
（3）材料的选用和取值原则。原结构的材料强度应按规定取用，如原结构材料种类和性能与原设计一致，按原设计(或规范)值取用；当原结构无材料强度资料时，可通过实测评定材料强度等级，再按现行规范取值。
（4）加固方案的优化原则。建筑结构加固方案的选择应充分考虑已有结构实际现状和加固后结构的受力特点，对建筑结构整体进行分析，保证加固后结构具有较高的安全性和可靠度。此外，要考虑综合经济指标、施工特点和技术水平，在加固方法的设计和施工组织上采取有效措施，减少对使用环境和相邻建筑结构的影响，缩短施工周期。
（5）与抗震设防结合的原则。我国是一个多地震的国家，为了使在地震高发地带上的建筑物具有相应的安全储备，在对其进行承载力和耐久性加固、处理时，应与抗震加固方案结合起来考虑。
3.常用建筑结构加固方法及其特点
3.1直接加固法
3.1.1增大截面法
增大截面法是用同种材料加大构件截面积来提高承载力，工艺简单、适应性强, 并具有成熟的设计和施工经验。不仅可提高被加固构件的承载力，还可加大其截面刚度，改善使用性能。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土加固。
该方法的优点是工艺简单，适用范围广。其缺点是现场湿作业工作量大，施工周期长，对建筑物的使用环境影响大。此外，还会减少建筑物净空，使结构自重增大。
3.1.2外包钢加固法
外包钢加固法是在结构构件(或杆件)四角(或两角)包以型钢的加固方法，分为干式外包钢和湿式外包钢两种形式。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下提高承载力，增大延性和刚度。该方法适用于混凝土柱、梁、屋架、及砌体柱和窗间墙以及烟囱等构筑物的加固。
该方法的优点是施工简便，现场工作量较小，施工周期短，受力较为可靠；缺点是用钢材的使用量较大，加固维修费用较高。
3.1.3预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆，在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆，通过施加预应力，提高建筑物体承载能力和刚度的方法。该方法被广泛用于加固砼梁、 板等受弯构件以及砼柱等。预应力加固具有卸荷、 加固及改变结构受力等功能，特别适用于大跨度结构以及采用其它方法效果不佳的较高应力应变状态下的大型结构加固。
该方法的优点是：可在几乎不改变使用空间的条件下，改变原结构内力分布并降低原结构的应力水平，提高构件的承载力。其缺点是：施工时需要增加预应力工序和设备，对施工技术要求高，预应力杆与被加固构件的连接(锚固)处理较复杂，施工难度大。
3.1.4外部粘钢加固法
外部粘贴加固法是用粘结剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位，以提高构件承载力和刚度的一种加固方法。这种方法在提高承载力的同时, 还可以约束核心混凝土，提高混凝土强度和构件的延性。这种方法常被用来加固承受静力作用下的砼 (或型钢)受弯及受拉构件。
但它要求环境温度不超过 60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀的影响。此外，本方法对施工工艺要求高，需要专业的施工队伍。该法施工简单、周期短，对生产和生活影响较小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。
3.2间接加固法
3.2.1增设构件加固法
该方法是通过在原有构件基础上增加新的构件，改变构件刚度比等途径，减少受荷面积，从而达到结构加固之目的。采用该方法一般不会损害原结构，且易于操作，但需增加新构件，有时会对原有的构件功能产生负面影响。
3.2.2增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支承点来减少结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载力的加固方法。按照增设支承结构的变形性能可分为刚性支点和弹性支点两种。该法简单可靠，但对建筑物的外观和使用功能影响大，同时对使用空间也有影响，适用于梁、板、桁架等水平结构的构件。
3.2.3增加结构整体性加固法
增加结构整体性加固法即通过增加支撑等措施使结构构件形成整体，共同作用。因整体结构构件被破坏的概率远远小于单个构件，所以可以达到结构加固的目的。
3.3综合加固法
综合加固技术就是同时采用多种加固技术增强结构某一方面的性能，进行综合加固设计的关键是利用各种加固方法的优势，其基本思路为：
（1）充分利用单一加固法法的优点。例如，预应力加固法可以克服其它方法不能克服的应力应变滞后，减小挠度和裂缝宽度；碳纤维材料比常规材料(如钢材)抗腐蚀能力要强得多，尤其适用于腐蚀性环境以及沿海的混凝土结构。
（2）弥补单一加固方法的缺陷。例如，增设支点加固法通过增设支点以改变结构的受力体系的加固方法，此方法可以减小结构构件的计算跨度，大幅度地提高结构构件的承载力；但采用这种方法会减小建筑结构的使用空间。因此，必须考虑辅以其它加固方法。
4.结束语
我国建筑市场巨大，当前土建结构的加固改造是我们面临的一项意义重大的任务。建筑结构加固已逐渐成为建筑工程中的一个新兴的行业，随着建筑业的蓬勃发展，建筑物的加固、维修、改造的应用领域和范围也将越来越广，在发展新的建筑加固技术的同时, 也应较好的结合传统的加固技术, 实现二者的优势互补, 真正做到为建筑物的加固提供切实可靠的技术支持。