對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的加固改造技術(shù)進(jìn)行論述

費(fèi)振榮

摘要：在當(dāng)代社會(huì)，由于建筑在材料或者人員上的諸多因素造成各種質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于已有的建筑物要進(jìn)行加固改造已經(jīng)是建筑工程行業(yè)內(nèi)不可忽視更不可或缺的重要部分，對(duì)于提高建筑物安全性能具有重要意義。本文從需要加固改造的原因出發(fā)，進(jìn)行詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上闡述了建筑物加固改造的原則以及具體方法。

關(guān)鍵詞：建筑物；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加固改造技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1674-3954（2013）21-0132-02

1 前言

在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的發(fā)展背景下，我國(guó)建筑工程行業(yè)在巨大的市場(chǎng)資源下也呈現(xiàn)不斷發(fā)展和擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)，建筑項(xiàng)目在數(shù)量和種類上也越來(lái)越多樣化，其結(jié)構(gòu)形式更是不斷創(chuàng)新和發(fā)展。對(duì)于已經(jīng)建成竣工的建筑，會(huì)因?yàn)楦鞣N原因，包括相應(yīng)的自然環(huán)境因素、人為的問(wèn)題或者建筑本身的結(jié)構(gòu)問(wèn)題等等，要對(duì)建筑物進(jìn)行重新的加固改造，以提升建筑物的安全系數(shù)以及其在投入使用后的性能的保證。

2 進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固的原因分析

我國(guó)對(duì)于建筑工程行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所規(guī)定，在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)和相應(yīng)的條件下，建筑物必須達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn)，滿足耐久性和實(shí)用性的相關(guān)要求。然而，在工程的施工過(guò)程中一些工程裂縫等質(zhì)量通病也經(jīng)常會(huì)發(fā)生，因而就必須要進(jìn)行一些建筑物的加固工程和改造。導(dǎo)致需要對(duì)建筑物進(jìn)行加固改造的原因是多方面的，總結(jié)起來(lái)主要包括人為、環(huán)境以及結(jié)構(gòu)使用要求三個(gè)方面。

2.1 人為因素

所謂人為因素中的“人”指的是建筑的使用人員以及設(shè)計(jì)、施工人員等，建筑物在設(shè)計(jì)與施工階段或者試用階段人為的出現(xiàn)了一些失誤或者錯(cuò)誤，致使建筑受到損壞，甚至很難維持正常的使用。這些因素具體可闡述為，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段發(fā)生設(shè)計(jì)概念或者設(shè)計(jì)計(jì)算上的失誤；施工人員在施工中沒(méi)能嚴(yán)格按照規(guī)范科學(xué)的步驟進(jìn)行合理操作規(guī)程的施工；建筑使用者在使用中出現(xiàn)不當(dāng)?shù)姆椒?，或者?duì)于建筑物的維護(hù)和保養(yǎng)不恰當(dāng)?shù)鹊?。以上所有情況都能夠造成對(duì)建筑物質(zhì)量的影響和損害，迫使需要對(duì)建筑進(jìn)行加固處理和相關(guān)改造。

2.2 自然環(huán)境因素

在直接面對(duì)雨淋日曬的環(huán)境條件下，建筑物的結(jié)構(gòu)材料基本都是直接遭受著空氣環(huán)境中有害介質(zhì)的侵蝕。有的建筑材料在每時(shí)每刻的侵蝕作用下性能會(huì)發(fā)生變化，也極容易致使建筑物的結(jié)構(gòu)在安全性和耐用性上的降低。這些介質(zhì)對(duì)建筑材料的侵蝕方式和過(guò)程包括化學(xué)、物理甚至生物方面的各種影響。比如，較大幅度的晝夜溫差以及高溫和凍融循環(huán)的變化容易使建筑物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的裂縫；酸雨的產(chǎn)生對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)具有不可忽略的腐蝕作用；微生物與細(xì)菌等都在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)建筑物中的木質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐步的腐化動(dòng)作等等。以上這些都能夠?qū)ㄖ镄纬苫蚨嗷蛏俚挠绊?，長(zhǎng)期累積下來(lái)，就必須要對(duì)建筑物進(jìn)行相應(yīng)的加固改造。

2.3 結(jié)構(gòu)使用要求的變化

由于社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)也呈現(xiàn)日新月異的創(chuàng)新態(tài)勢(shì)，為了適應(yīng)這種變化，建筑物在結(jié)構(gòu)的使用要求上也需要得到更進(jìn)一步的調(diào)整以及技術(shù)改造，只有這樣才能夠?qū)ㄖ慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行功能和安全性能上的改進(jìn)，也只有這樣才能從實(shí)質(zhì)上有助于當(dāng)前人們生活水平的提高，滿足日常工作及生活的需要。

3 當(dāng)前進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固的方法

在建筑結(jié)構(gòu)加固改造工作中，有一項(xiàng)原則需要遵守，即是先鑒定后加固。加固改造工作前，在充分認(rèn)識(shí)到建筑物在結(jié)構(gòu)體系上不會(huì)遭到任何形式的影響這一條件下，應(yīng)該對(duì)建筑物先鑒定而后加固。這樣能夠使得加固工作在方案設(shè)計(jì)上更為科學(xué)合理，同時(shí)，最大程度減少對(duì)原建筑物造成破壞的前提下，施工也更加快捷方便，也能夠有效的進(jìn)行施工成本的節(jié)約。在近期發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的加固在方法上有了相對(duì)較大的進(jìn)步，主要包括對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固、對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)的加固

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法有很多，包括增大截面積的加固法、外加預(yù)應(yīng)力的加固法、置換混凝土的加固法和增設(shè)支點(diǎn)的加固法等等。根據(jù)實(shí)際具體的情況和現(xiàn)實(shí)條件與要求，進(jìn)行方法上的選擇。

3.1.1 增大截面積加固法

這種方法相對(duì)來(lái)說(shuō)施工更為簡(jiǎn)單些，主要是用同種的材料進(jìn)行建筑構(gòu)件截面積的加大，通過(guò)這一方法提高承載力，從而達(dá)到加固改造的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于此種方法，施工人員基本都具備相當(dāng)程度的施工經(jīng)驗(yàn)，方法本身的適用性也相對(duì)較強(qiáng)，能夠普遍用于一般構(gòu)造類型的混凝土加固。

3.1.2 外加預(yù)應(yīng)力加固法

外加預(yù)應(yīng)力的加固方法指的是通過(guò)外加預(yù)應(yīng)力的采用，讓建筑結(jié)構(gòu)在受力上能夠形成相當(dāng)?shù)母淖?。這一方式通常用于相對(duì)結(jié)構(gòu)跨度較大的建筑物或者本身處于高應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土加固等。

3.1.3 置換混凝土加固法

置換混凝土的加固方法指的是將建筑結(jié)構(gòu)中存在的已經(jīng)收到相當(dāng)程度損壞且相對(duì)性能不高的混凝土替換掉，用更為高強(qiáng)度的、新的混凝土來(lái)代替，一定程度上提高建筑物在抗壓性上的性能。這種方法的局限性在于，主要用于混凝土有嚴(yán)重?fù)p壞或者強(qiáng)度相對(duì)較低的情況。

3.1.4 增設(shè)支點(diǎn)加固法

增設(shè)支點(diǎn)的加固方法是指通過(guò)支點(diǎn)的增加設(shè)置來(lái)縮小建筑中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的衛(wèi)衣和跨徑，并通過(guò)這種方法使得建筑結(jié)構(gòu)的受力情況得到提高，這是一種相對(duì)來(lái)說(shuō)更為間接的加固方式。增設(shè)的支點(diǎn)可分為彈性支點(diǎn)和剛性支點(diǎn)兩類，需要根據(jù)具體的工程結(jié)構(gòu)情況和其相應(yīng)的受力狀況來(lái)設(shè)置。

3.2 砌體結(jié)構(gòu)加固

對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的主要方式包括：增設(shè)扶壁柱的加固方法和鋼筋混凝土外加層的加固方法以及鋼筋水泥砂漿外加層的加固方法等。根據(jù)實(shí)際的具體情況進(jìn)行具體方式的最終選擇。

3.2.1 增設(shè)扶壁柱加固法

這種方法實(shí)際上是加大截面加固方法的其中一種，指的是在建筑結(jié)構(gòu)的一側(cè)或者兩側(cè)增加設(shè)置扶壁柱，用以提高建筑物墻體的承載力。這種方法在施工上相對(duì)簡(jiǎn)單，砌體加固完成之后其承載能力能夠得到一定程度的提升，但還不能達(dá)到抗震的要求和標(biāo)準(zhǔn)，也滿足不了抗震需要，因而，這種方式也不適用于地震地區(qū)。

3.2.2 鋼筋混凝土外加層加固法

該方法是通過(guò)對(duì)砌體外圍進(jìn)行鋼筋混凝土的添加這種方式對(duì)工程中建筑物進(jìn)行一系列的加固改造。鋼筋混凝土外加層的加固方法在一定程度上與增設(shè)扶壁柱加固方法有相似之處，其施工也相對(duì)簡(jiǎn)單，其目的也在于提高建筑結(jié)構(gòu)砌體在承載上的能力。

3.2.3 外包型鋼加固法

這是一種更為傳統(tǒng)的加固方法，通過(guò)在磚主的四周進(jìn)行角鋼的設(shè)置來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)上的加固。在角鋼設(shè)置好之后，應(yīng)在外圍進(jìn)行水泥砂漿的粉刷對(duì)角鋼形成相應(yīng)的保護(hù)。這種方式的施工也相對(duì)簡(jiǎn)單，工程現(xiàn)場(chǎng)所要做的工作量少，受力也較可靠。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)加固

鋼結(jié)構(gòu)的加固方法主要有減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。

3.3.1 改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形

采用改變荷載分布、邊界條件和傳力路徑等方式來(lái)改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形，通過(guò)增設(shè)支撐桿和附加桿件、增加額外的預(yù)應(yīng)力等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效加固。對(duì)于改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的常用加固方法有：在結(jié)構(gòu)中增加拉桿、支撐等，以加強(qiáng)構(gòu)件的剛度，增加支撐可形成一空間結(jié)構(gòu)，并按空間結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算；調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率或者加設(shè)支撐以提高結(jié)構(gòu)的承載力，進(jìn)而改善結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性；在結(jié)構(gòu)中加設(shè)拉桿或拉索的方式來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。

3.3.2 加大構(gòu)件截面的加固

在采用加大構(gòu)件截面加固的方法時(shí)，需要根據(jù)界面的實(shí)際情況選取，并考慮到結(jié)構(gòu)自身的缺陷以及損壞情況，使該方法能夠有利于加固技術(shù)的要求。

3.3.3 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固連接

選擇焊接、鉚釘、普通或者高強(qiáng)度螺栓等連接方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。在選取加固方法的同時(shí)需考慮到結(jié)構(gòu)所需加固的原因、受力情況和構(gòu)造、施工環(huán)境等，并且要結(jié)合原有的連接方法來(lái)確定。一般采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓和焊縫連接的方法，或者使用兩者相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行加固。在選用焊縫連接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝和材料的要求進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)己成漸漸為建筑工程中一個(gè)不可缺少的部分，加固的方法以及技術(shù)有很多，在建筑物加固改造過(guò)程中，施工人員應(yīng)做好各種加固方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，只有這樣，才能為建筑物的加固提供切實(shí)可靠的保障。