民用建筑加固的方法初探

潘春波

摘要：民用建筑的加固問(wèn)題直接影響到社會(huì)的許多層面，加固技術(shù)在民用建筑的應(yīng)用也十分廣泛。通過(guò)對(duì)民用建筑加固方法的研究與探索，把需要加固改造的老民用建筑或者變更使用功能的新建民用建筑進(jìn)行加固改造，使之成為安全可靠、功能合理的民用建筑，是當(dāng)務(wù)之急。本文介紹了民用建筑加固的一般方法，重點(diǎn)總結(jié)了目前主要的加固方法。

關(guān)鍵詞：民用建筑;加固原則;加固方法

一、民用建筑物加固的一般原則

1.方案制定的總體效應(yīng)

制定建筑物的加固方案時(shí)，除考慮可靠性鑒定結(jié)論和委托方提出的加固內(nèi)容及項(xiàng)目外，還應(yīng)考慮加固后建筑物的總體效應(yīng)。例如，對(duì)房屋的某一層柱子或墻體的加固，有時(shí)會(huì)改變整個(gè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，從而有可能使某些未加固樓層形成薄弱層，會(huì)對(duì)抗震帶來(lái)不利的影響。再如，對(duì)樓面或屋面進(jìn)行改造或維修，會(huì)使墻體、梁柱及地基基礎(chǔ)等相關(guān)結(jié)構(gòu)承受的荷載增加。因此，制定加固方案時(shí)，應(yīng)全面詳細(xì)分析整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的受力情況。

2.材料的選用和強(qiáng)度取值

首先，加固設(shè)計(jì)時(shí)，原結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度按如下規(guī)定取用：如原結(jié)構(gòu)材料種類和性能與原設(shè)計(jì)一致，按原設(shè)計(jì)值取用;當(dāng)原結(jié)構(gòu)無(wú)材料強(qiáng)度資料時(shí)，可通過(guò)實(shí)測(cè)評(píng)定材料的強(qiáng)度等級(jí)，再按現(xiàn)行規(guī)范取值。其次，加固材料的要求。加固用鋼材一般選用I級(jí)鋼和II級(jí)鋼;加固用水泥宜選取普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于32.5號(hào)。加固用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，應(yīng)比原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，且加固上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，加固用混凝土中不應(yīng)摻入粉煤灰、火山灰和高爐礦渣等混合材料。加固所用粘結(jié)材料及化學(xué)灌漿材料的粘結(jié)強(qiáng)度，應(yīng)高于被粘結(jié)構(gòu)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度。一般宜采用成品。當(dāng)工程單位自行配制時(shí)，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)、配制，并檢驗(yàn)其與混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度。

3.荷載計(jì)算

加固結(jié)構(gòu)承受的荷載，應(yīng)作實(shí)地調(diào)查后取值。一般情況下，鑒定階段對(duì)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001的規(guī)定取值，特殊荷載可根據(jù)使用單位提供的數(shù)據(jù)取值。

4.承載力驗(yàn)算

進(jìn)行承載力驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況和結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸確定。構(gòu)件的截面面積應(yīng)采用實(shí)際有效截面面積，即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的損傷、缺陷、銹蝕等不利影響。驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的實(shí)際受力情況，及加固部分的受力滯后特點(diǎn)，以及加固部分與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度。對(duì)加固部分的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p，還應(yīng)考慮實(shí)際荷載偏心、結(jié)構(gòu)變形、局部損傷、溫度作用等而造成的附加內(nèi)力。當(dāng)加固后使結(jié)構(gòu)的重量增大時(shí)，尚應(yīng)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)及建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)算。

二、常用的建筑結(jié)構(gòu)加固方法

混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，直接加固法有加大截面法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外部粘鋼加固法等，其它加固方法還有增設(shè)支點(diǎn)加固法、托梁拔柱技術(shù)、增設(shè)支撐體系和剪力墻加固法等。下面是目前常用的幾種加固方法的介紹：

1.加大截面加固法

加大截面加固法是在構(gòu)件外部外包混凝土，增大構(gòu)件截面面積和配筋量的一種加固方法，從而達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。在我國(guó)加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法，工藝簡(jiǎn)單，適用面廣，可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。

根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和加固要求不同，可選用單側(cè)加厚、雙側(cè)加厚、三面和四面外包等。在以加大混凝土截面為主的結(jié)構(gòu)中，為了保證后澆混凝土的正常工作，需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋;在以加配鋼筋為主的加固方法中，即增加鋼筋截面積，為保證加固鋼筋的正常工作，需按構(gòu)造要求澆灌混凝土保護(hù)層。外包材料一般以普通混凝土為主，當(dāng)外包層較薄、鋼筋較密時(shí)，可用細(xì)石混凝土，配筋除采用鋼筋外，也常用型鋼和鋼板。但這種方法要求的現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響，而且構(gòu)件的截面增大后對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀和房屋凈空也有一定影響。

2.外包鋼加固法

外包鋼加固法是以型鋼（一般為角鋼）外包于構(gòu)件四角（或兩角）以加強(qiáng)其受力性能的加固方法。外包鋼加固法分濕式和干式兩種情況。濕式外包鋼加固：外包型鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)，以使型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力;干式外包鋼加固：原構(gòu)件與外包型鋼之間無(wú)任何粘結(jié)，有時(shí)雖填有水泥砂漿，但彼此只能單獨(dú)受力，承載力提高不如濕式外包鋼加固有效。該方法施工簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，受力較為可靠，適用于在使用上不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)，主要用于鋼筋混凝土柱、梁、桁架弦桿和腹桿的加固。

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)力鋼拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法，即通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力使拉桿或撐桿受力，影響并改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平并提高結(jié)構(gòu)的承載能力。特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，后加拉桿或撐桿和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作，結(jié)構(gòu)承載能力能夠得到較大的提高。

4.增設(shè)支點(diǎn)加固法

增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過(guò)增設(shè)支承點(diǎn)來(lái)減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后，減小了跨度，從而能較大幅度地提高承載能力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。增設(shè)支點(diǎn)加固法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受到一定影響。

5.粘貼鋼板加固法

粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，使其共同工作、整體受力，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。它實(shí)質(zhì)是一種體外配筋，提高原構(gòu)件的配筋量，從而相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。因此，采用此法加固對(duì)結(jié)構(gòu)膠的要求較高，結(jié)構(gòu)膠必須具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)，并且具有一定彈性。相對(duì)于傳統(tǒng)加固方法，粘鋼加固法更為簡(jiǎn)單、快速，對(duì)結(jié)構(gòu)的外形、凈空等影響較小，其施工過(guò)程對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小，因而在建筑領(lǐng)域和公路橋梁領(lǐng)域中都得到了普遍應(yīng)用。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展和產(chǎn)量的提高，纖維及其復(fù)合材料在土木工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)和加固中。

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