關(guān)于對(duì)建筑加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究

摘 要：建筑作為人類的基礎(chǔ)設(shè)施，是生活的基本保障，隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。建筑業(yè)逐步面向于現(xiàn)代化管理，在已建成或已投入使用的建筑中運(yùn)用科學(xué)且合理的技術(shù)加以加固，可有效延長(zhǎng)建筑的使用壽命，促使建筑充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。本文旨在分析當(dāng)前建筑施工中所運(yùn)用的加固技術(shù)，探討其優(yōu)缺點(diǎn)，供建筑技術(shù)設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：建筑；加固技術(shù)；效果；經(jīng)濟(jì)效益

1 前 言

談及建筑中已受損部位，通常采取加固處理，對(duì)于加固可針對(duì)建筑局部或整體而言，但進(jìn)行加固前勢(shì)必對(duì)被加固部分進(jìn)行全方位考慮，以被加固部位原結(jié)構(gòu)及其承載能力為前提，盡可能減少損壞其原結(jié)構(gòu)。根據(jù)加固具備操作方法便捷、便于施工、工期較短等應(yīng)用特點(diǎn)，我們要求建筑加固技術(shù)應(yīng)符合施工安全、經(jīng)濟(jì)效益高效果可靠，應(yīng)保證施工方法簡(jiǎn)單，工期短。

2 分析結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性

關(guān)于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，我們需認(rèn)識(shí)力學(xué)中結(jié)構(gòu)總體系與分體系間的特性及其關(guān)系，且于特定的建筑空間及地理位置、環(huán)境下運(yùn)用整體概念設(shè)計(jì)對(duì)受損部位進(jìn)行加固處理。基于當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算理論具有某些缺陷或難以計(jì)算，勢(shì)必強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，如關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因彈性理論計(jì)算法與塑性理論極限狀態(tài)下的截面設(shè)計(jì)得到的結(jié)果與實(shí)際值間的誤差較大，難以確保加固技術(shù)的設(shè)計(jì)是否得以充分發(fā)揮其應(yīng)有的效果，為小化或規(guī)避這一問(wèn)題，認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性至關(guān)重要[1]。

3 混凝土結(jié)構(gòu)加固改造方面

3.1 植筋技術(shù)

目前，植筋技術(shù)已普遍應(yīng)用于建筑加固工程中，該技術(shù)以普通鋼筋與螺栓式錨筋為主，通過(guò)連接并錨固混凝土的方式達(dá)到加固目的，操作簡(jiǎn)單且有效。另外植筋不能使用冷軋扭鋼筋，能使用光圓鋼筋嗎？筆者曾經(jīng)在某工程中看到用直徑8mm的Ⅰ級(jí)鋼筋運(yùn)用于剪力墻豎向分布鋼筋植筋錨固的實(shí)例。JGJ145-2004和GB50367-2006規(guī)定不使用光圓鋼筋，原因在于光圓鋼筋不能形成機(jī)械牙鍵，所植鋼筋長(zhǎng)期錨固性能不能得到保障。框架結(jié)構(gòu)填充墻拉結(jié)筋如果設(shè)計(jì)光圓鋼筋采用植筋方式施工應(yīng)該允許，而運(yùn)用Ⅰ級(jí)鋼筋剪力墻豎向分布筋植筋錨固則不太恰當(dāng)。

3.2 托換技術(shù)

托換技術(shù)適用于對(duì)原建筑被加固部位的加固與改造，該技術(shù)具有較強(qiáng)綜合性，包含了托梁（托梁接柱與托梁換柱）、拆柱或墻等技術(shù)，主要由加固、頂升或復(fù)位先關(guān)結(jié)構(gòu)以及拆除已廢棄構(gòu)件達(dá)到加固目的。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：工期短、費(fèi)用低，但對(duì)施工人員要求較高，為保證施工安全，需由技術(shù)熟稔者進(jìn)行。

3.3 修補(bǔ)技術(shù)

常用的修補(bǔ)技術(shù)以內(nèi)部與裂縫修補(bǔ)為主：①內(nèi)部修補(bǔ)。該技術(shù)主要針對(duì)于建筑中的較大裂縫，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性及其整體性均有較大影響。以壓力泵提供的壓力前提下將膠結(jié)材料通過(guò)壓入被修補(bǔ)的混凝土裂縫中達(dá)到加固目的。②裂縫修補(bǔ)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑物中各類裂縫，但需分析混凝土裂縫出現(xiàn)的原因、大小及其特性，后具有針對(duì)性的開(kāi)展封護(hù)處理[2]。但目前，該技術(shù)除應(yīng)用于修補(bǔ)外，尚未采用任何與之相對(duì)應(yīng)的加固措施。

4 混凝土結(jié)構(gòu)加固措施

4.1 增大截面加固措施

該技術(shù)應(yīng)用與建筑原結(jié)構(gòu)同類材料澆筑于鋼筋混凝土受彎或受壓部位，起著增大截面的作用，提高原結(jié)構(gòu)截面的剛度及其抗彎、抗壓性能，達(dá)到加固目的。其次，在原結(jié)構(gòu)的澆筑與新澆筑的共同作用下，有效提高被加固結(jié)構(gòu)處的承載能力，進(jìn)而強(qiáng)化建筑物的性能，例如使用性能與動(dòng)力性能。技術(shù)缺陷：工作量較大、工期長(zhǎng)及建筑養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，且完工后明顯縮減建筑原空間，對(duì)生產(chǎn)與生活造成一定影響。

4.2 外包鋼加固措施

外包鋼板加固法廣泛應(yīng)用于我國(guó)建筑業(yè)中，雖確保了建筑物的受力，但因耗鋼量較大，且需于60℃以下及有防護(hù)的環(huán)境中才得以使用，因此，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具有一定要求。該技術(shù)意在增加受拉、受壓鋼截面面積，提高截面承載能力及其剛度達(dá)到加固目的。常用類型以加固分濕式與加固干式為主，多用加固濕式外包法。相對(duì)于前者，干式外包法無(wú)需在被加固部位與鋼板間粘接任何材料，操作簡(jiǎn)單。

4.3 外部粘鋼加固措施

采用粘接劑將加固板與建筑被加固部位粘接為整體，以粘鋼方式改善原構(gòu)件的承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命。該技術(shù)具有施工簡(jiǎn)單，工期較短且對(duì)生產(chǎn)與生活影響甚小等應(yīng)用特點(diǎn)，實(shí)踐證實(shí)完工后，原建筑的外觀及凈空間變化甚微。因該技術(shù)屬于較高類施工工藝，要求施工環(huán)境需在60℃以下且濕度正常才得以順利開(kāi)展加固操作，且操作水準(zhǔn)與粘膠工藝對(duì)加過(guò)效果具有直接影響。

另外在化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)方法中，除外部粘鋼加固外，碳纖維加固工藝也不適為一種先進(jìn)的加固工法，例如，某開(kāi)發(fā)公司地下室梁柱加固、某水廠水泵房大梁加固工程，由于環(huán)境濕度較大，最適于采用碳纖維加固，與其它加固工藝相比，更具有耐濕耐潮、抗腐蝕強(qiáng)、自重輕、強(qiáng)度高、施工便捷、質(zhì)量好的特點(diǎn)，加固性能均優(yōu)于目前其它加固方法。

4.4 預(yù)應(yīng)力加固措施

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)有效提高柱、墻體的承載能力，效果顯著，且對(duì)原構(gòu)件凈空間及外觀影響甚小，已普遍應(yīng)用于混凝土梁、柱及墻等部位的加固工程中[3]。該技術(shù)旨在通過(guò)外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿加固原建筑構(gòu)件達(dá)到加固效果，常用方式以下?lián)卫瓧U、預(yù)應(yīng)力水平拉桿及組合型拉桿為主。技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：降低了被加固部位的應(yīng)力水平，且提高原構(gòu)件截面的承載能力。

4.5 改變受力體系的加固措施

通過(guò)增加建筑物的受力點(diǎn)，改變其受力系統(tǒng)達(dá)到加固目的。該技術(shù)常用類型如下：①托梁換柱。基于對(duì)建筑物上方受損部位無(wú)影響下，于建筑物下方砌或更換梁柱達(dá)到加固目的。②增設(shè)受力點(diǎn)。常用彈性支點(diǎn)與剛性支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)增設(shè)受力點(diǎn)，旨在減少建筑物結(jié)構(gòu)跨度與改善其變形狀態(tài)，達(dá)到改善原構(gòu)件承載能力的目的。③增設(shè)構(gòu)件法?；谠ㄖ飿?gòu)件基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要增設(shè)新構(gòu)件，達(dá)到減少原建筑物受力面積的目的，獲取加固效果。該方法普遍應(yīng)用于廠房建筑中。

5 砌體結(jié)構(gòu)加固措施

5.1 增設(shè)扶壁柱與混凝土外加層

增設(shè)扶壁柱技術(shù)意在增加截面面積，提高截面承載力，但其加固效果遠(yuǎn)不及混凝土建筑物較優(yōu)，且針對(duì)其難以抵抗地震，目前，僅限應(yīng)用于我國(guó)非地震區(qū)域?；炷镣饧訉蛹庸碳夹g(shù)具備施工簡(jiǎn)單、適用性較強(qiáng)的應(yīng)用特點(diǎn)，且因我國(guó)已有較為成熟的設(shè)計(jì)及豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，完工后，顯著提高混凝土截面的承載能力。

5.2 砌體墻增加配筋

比如20ft高的混凝土砌塊（CMU）墻如果配筋足夠的話，其抗剪能力可能是不足夠的。在現(xiàn)有的墻體中加筋是否可以？當(dāng)然可以。有數(shù)種向墻內(nèi)安裝趕緊的方法。如：①?gòu)膫?cè)面植入鋼筋。在CUM墻體內(nèi)部按一定間隔（如槽中線間隔為4ft）切豎向槽，植入鋼筋后灌入砂漿。這項(xiàng)操作通常是從墻內(nèi)部開(kāi)始，以免影響外立面裝飾，特別是有磚鑲面的CUM墻更應(yīng)注意。②豎向鉆孔配筋。這種方法是從墻體頂部向下鉆孔并植入鋼筋。和上面的方法相似，豎孔間距由計(jì)算分析，兩孔中心之間典型距離為4～5ft?？讖揭话銥?in，可用普通無(wú)收縮砂漿掛怒。也可用FEMA-172建議的聚酯砂漿灌注，這種砂漿有極好工作性和低收縮性。

6 結(jié) 語(yǔ)

隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，為確保國(guó)民生命及財(cái)產(chǎn)安全，提高建筑的耐久性尤為重要。在建筑業(yè)中，應(yīng)用加固技術(shù)既延長(zhǎng)了建筑物的使用壽命，且降低了舊建筑的拆遷機(jī)率，減輕了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)及對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染，利國(guó)利民。

參考文獻(xiàn)

[1]陳君君，龍玉輝.對(duì)建筑加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，02（上）：195～196.

[2]段建勝.淺談房屋建筑的加固工程技術(shù)方法[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（04）.

作者簡(jiǎn)介：陳志剛（1969-），男，湖南人，本科，工程師，研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)處理，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。