浅谈建筑结构加固技术

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摘 要：文章首先给出了建筑结构加固的意义，然后提出了加固的原则，最后总结了目前常用的加固方法，并对各种加固方法的优缺点进行分析，指出了各自的适用范围，以供设计施工参考。

关键词：建筑结构；加固；适用范围

1、引言

现阶段，国内外建筑物加层加固改造项目日益增多，加固技术不断创新，建筑物加层加固改造具有历史必然性。就我国而言，加固改造业已经成为国家和人民日益重视的新行业，这是由我国的国情和经济建设水平决定的。

（1）地震作用影响严重。中国位于世界两大地震带―――环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。如5.12汶川大地震造成汶川及周边地区破坏严重，给人民群众生命和财产造成严重损失。2009年国家审议通过了《全国中小学校舍安全工程实施案》，决定在全国范围内实施中小学校舍安全工程，即对全国中小学校舍进行检测鉴定及加固维修。

（2）城市建筑用地紧俏，经济建设要求高回报率。在我国许多大中型城市，为了延长既有建筑的使用寿命，改变建筑使用功能和增加建筑抗震能力，投资商也将目标转向建筑加固。建筑加固将比重新兴建或出现事故再建节省了大量人力、物力和财力。

（3）偶然作用影响（如火灾、自然灾害等）。通过加固技术对建筑物改造比重新修建能节省资本，且减少财产损失。

（4）建筑物超出其本身经济意义。一些古遗址、遗迹和重要建筑等日趋老化，需要加固措施使其延长寿命。

2、加固原则

（1）既有建筑加固前必须进行结构可靠性鉴定或抗震鉴定，加固设计方案应依据鉴定结论来确定。

（2）加固计算应根据结构上的实际受力状况确定，截面面积应采取实际有效截面积，并考虑加固的应力滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作的程度。

（3）加固应减少对原有结构的损伤，并尽量利用原有结构的承载能力。

（4）加固方案应技术可靠、经济合理、便于施工，并注意减少对生产、生活的影响。

（5）确定加固方案时，除了要研究加固范围的局部效果，还应考虑与之相关的整体效应。

3、加固方法

3.1预应力加固法

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法,即通过施加预应力使拉杆或撑杆受力,影响并改变原结构内力分布,从而降低结构原有应力水平并提高结构的承载能力。特点是通过预应力手段强迫后加拉杆或撑杆受力,改变原结构的内力分布,降低原结构的应力水平,使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,具有加固、卸载和改变结构内力的三重效果,后加拉杆或撑杆和原有结构能够较好地共同工作,结构承载能力能够得到较大的提高。

预应力加固适用于大跨度结构以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固,但此法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变较大的混凝土结构的加固。

3.2加大截面加固法

加大截面加固法是在构件外部外包混凝土,增大构件截面面积和配筋量的一种加固方法,从而达到提高构件承载能力的目的。在我国加大截面法是一种传统的加固方法,工艺简单适用面广,可广泛用于梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。加大截面法的技术特点是在设计构造方面必须注意解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。加固结构在受力过程中,结合面会出现拉压弯剪等各种复杂应力,其中主要是拉力和剪力。在弹性阶段,结合面的剪应力和反向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担;开裂后至极限状态,则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。

但这种方法要求的现场湿作业工作量大,养护时间较长,对生产和生活有一定影响,而且构件的截面增大后对结构的外观和房屋净空也有一定影响。

3.3外包钢加固法

外包钢加固法是以型钢(一般为角钢)外包于构件四角(或两角)以加强其受力性能的加固方法。在我国,外包钢加固法也是一种使用面较广的传统加固方法。外包钢加固结构,尤其是框架结构,节点区受力最为复杂,构造处理相当困难。为保证力的有效传递,在加固区,框架柱的外包角钢应通长设置,中间不得断开。下端应视柱根弯矩大小,伸到基础顶面或锚固于基础,中间应穿过各层楼板,上端应延伸至加固层的上层楼板(或屋面板)底面。

该方法施工简便,现场工作量较小,受力较为可靠,适用于在使用上不允许增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度地提高截面承载能力的混凝土结构,主要用于钢筋混凝土柱、梁、桁架弦杆和腹杆的加固。

3.4粘贴钢板加固法

粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,使其共同工作、整体受力,以提高结构承载力的一种加固方法。它实质是一种体外配筋,提高原构件的配筋量,从而相应提高结构构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面的能力。因此,采用此法加固对结构胶的要求较高,结构胶必须具有强度高、粘结力强、耐老化、弹性模量高、线膨胀系数小的特点,并且具有一定弹性。

相对于传统加固方法,粘钢加固法更为简单、快速,对结构的外形、净空等影响较小,其施工过程对生产和生活影响较小,因而在建筑领域和公路桥梁领域中都得到了普遍应用。

3.5增设支点加固法

增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度,改变结构内力分布并提高其承载能力的加固方法。梁、板在跨中增设支点后,减小了跨度,从而能较大幅度地提高承载能力,并能减小和限制梁、板的挠曲变形。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网

架等水平结构的加固。增设支点加固法优点是简单可靠,缺点是使用空间会受到一定影响。

3.6纤维复合材料加固法

纤维复合材料加固是一项比较新的应用外黏高性能复合材料的加固方法，现在应用比较多的是将碳纤维片材用专用黏结胶（环氧树脂等）粘贴与构件收拉区表面，使其与被加固构件截

面共同工作以达到对结构进行加固增强的目的。该方法显著的特点是具有耐腐蚀、潮湿、几乎不增加结构的自重、轻质高强、能适应混凝土截面弯曲的粘贴要求，在几乎不增加构件刚度和截面积的情况下大幅度提高构件的抗震性能和变形能力。

缺点是要做专门的防火处理、易受人为损坏，如果黏结剂的性能不够好或者操作不当则会显著降低加固效果，并且由于该方法应用时间不长，使用经验比较少。随着生产碳纤维的技术水平越来越高，碳纤维的价格也在逐渐下降，该方法有着很广阔的应用前景。

4、结束语

既有建筑在加固过程中要结合本工程的特点进行加固设计和施工，通过结构计算及构造要求确定最优加固方案，在保证结构安全的前提下选择最简便的施工技术和最经济的施工材料。随着加固材料不断改进，加固技术必然带来更显著的社会效益和经济效益。

参考文献：

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