工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及工程中的應(yīng)用

崔宇　張坤　常全龍

摘 要：圍繞建筑工程結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)，首先介紹工程結(jié)構(gòu)加固的必要性以及加固技術(shù)發(fā)展的概況，然后具體說明一些常用的加固技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)。對不符合安全標(biāo)準(zhǔn)但又因拆除導(dǎo)致不必要浪費(fèi)的建筑物請具有相應(yīng)資質(zhì)的單位針對產(chǎn)生的原因提出處理方案，對該方案通過成本、技術(shù)、人力資源等進(jìn)行可行性評估；對建筑加固改造付諸實(shí)施階段，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)部修正，對加固、預(yù)期價(jià)值等進(jìn)行跟蹤評估。

關(guān)鍵詞：檢測；加固技術(shù)

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國大規(guī)模的城市化進(jìn)程逐步深入，必將導(dǎo)致城市可利用資源壓縮，城市新建工程發(fā)展趨于平緩。此外，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，不少既有建筑物需要增加房屋高度、提高使用荷載、加大空間、加層等的改造。所以建筑鑒定、維修、加固和改造已經(jīng)提上議事日程。

2 工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

2.1 工程結(jié)構(gòu)的檢測

在需要對建筑物的施工質(zhì)量進(jìn)行評定時(shí)，或當(dāng)建筑物由于某種原因不能滿足某項(xiàng)功能的要求或?qū)M足某項(xiàng)功能的要求產(chǎn)生懷疑時(shí)，就需要對建筑物的整體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的某一部分或某些構(gòu)件進(jìn)行檢測。由于鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)均勻，因此具有強(qiáng)度、塑性與韌性均能較方便地進(jìn)行測試的優(yōu)勢。但其最大的缺點(diǎn)是：鋼材易腐蝕，耐火性差，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)是一類缺陷敏感性結(jié)構(gòu)，所以鋼結(jié)構(gòu)的檢測主要是針對材料與連接缺陷以及銹蝕程度與涂層厚度的檢測。通常所采用的方法有：超聲波無損檢測、滲透檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、鋼材銹蝕檢測及涂層厚度檢測等。

2.2 工程結(jié)構(gòu)加固的基本方法

2.2.1 換土法

當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等，并夯實(shí)至密實(shí)。

換填法是將基礎(chǔ)底面天然的或后天形成的軟弱土層挖去或部分挖去，分層回填強(qiáng)度高、壓縮性低且無腐蝕性的砂石、素土、灰土、工業(yè)廢料等材料，壓實(shí)后作為基礎(chǔ)持力層。

常見的有換填砂卵石和灰土法。其主要作用表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）換填強(qiáng)度較高的墊層材料后，可以有效地提高地基的承載力。（2）換填壓縮性較低的材料后，可減少建筑物的沉降量。（3）換填透水性較大的材料（砂石），可使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，避免基土的塑性破壞，并可加速墊層下軟弱土層的固結(jié)及其強(qiáng)度提高。（4）在濕陷性黃土地基中，用素土或灰土材料置換黃土，可消除濕陷變形，同時(shí)，換填后的材料因其密實(shí)度增加，還可做為防水層，減少下臥天然黃土層被水浸泡的可能性。（5）換填法除能滿足上述要求外，在對環(huán)保要求較高的現(xiàn)代社會(huì)，它基本對周邊環(huán)境不構(gòu)成噪聲、水質(zhì)污染、大氣污染、地面泥漿污染等，只有一定的振動(dòng)感，但波及范圍較小。

2.2.2 置換混凝土加固法

置換混凝土加固法是剔除部分陳舊的混凝土，置換成新的混凝土，新混凝土的強(qiáng)度等級應(yīng)比原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件提高一級，且不得低于c20級。比較適用于鋼筋混凝土構(gòu)件的局部加強(qiáng)處理，有時(shí)也用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。置換混凝土加固法構(gòu)件加固后不影響結(jié)構(gòu)原先的凈空，能恢復(fù)結(jié)構(gòu)原先的外觀。

2.2.3 粘鋼加固法

外部粘鋼加固法是在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載力不足區(qū)段（正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面）表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，使其整體工作共同受力，以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的一種加固方法。從而相應(yīng)提高構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的性能，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。粘鋼加固法施工方便快捷，對結(jié)構(gòu)的外形、凈空等影響較小，在施工過程中劉生產(chǎn)和生活無顯著影響。

2.2.4 粘結(jié)外包鋼加固法

粘結(jié)外包型鋼加固法是把型鋼（鋼板）包在被加固構(gòu)件的外邊，即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固鋼筋混凝土構(gòu)件粘結(jié)成一整體，使鋼材與原構(gòu)件整體工作共同受力。加固后的構(gòu)件由于受拉、受壓區(qū)鋼材截面積增大，從而正截面承載力和截面剛度都有大幅度提高。粘結(jié)外包鋼加固法受力可靠，施工簡便，現(xiàn)場工作量較小，能顯著提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載能力而且對結(jié)構(gòu)使用空間的影響小，施工簡便且濕作業(yè)量較少。

2.2.5 粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法

外貼纖維加固是用膠結(jié)材料把纖維增強(qiáng)復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域，使它與被加固截面共同工作，達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

2.2.6 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是一種采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿（分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿）或撐桿，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。預(yù)應(yīng)力加固法廣泛用于混凝土梁、板等受彎構(gòu)件以及混凝土柱（用預(yù)應(yīng)力頂撐加固）的加固，具有廣泛的應(yīng)用前景。該法加固效果好而且費(fèi)用低，但增加了施加預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備。

2.2.7 碳纖維加固法

碳纖維加固混凝土是指用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠將碳纖維與混凝土牢固的粘結(jié)在一起并共同工作，達(dá)到結(jié)構(gòu)加固，提高結(jié)構(gòu)承載力和抗震性能、修補(bǔ)構(gòu)件缺陷的目的，由于碳纖維具有高強(qiáng)度、高彈性模量、耐腐蝕、耐久性好、施工簡捷、沒有濕作業(yè)、不需大型施工機(jī)具、適用面廣，可廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)類型、各種結(jié)構(gòu)形狀、各種結(jié)構(gòu)部位的加固修補(bǔ)，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，又具有很好的防腐蝕性能及耐久性能。

2.2.8 植筋技術(shù)

植筋技術(shù)是一項(xiàng)對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)，可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋，已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程。如：施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設(shè)計(jì)位置的補(bǔ)救，構(gòu)件加大截面加固的補(bǔ)筋，上部結(jié)構(gòu)擴(kuò)跨、頂升對梁、柱的接長，房屋加層接柱和高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等

2.3 工程結(jié)構(gòu)加固的基本原則

各種加固方法的選擇又根據(jù)可靠性簽定結(jié)果、結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因，結(jié)合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，新的功能要求，當(dāng)?shù)鼐唧w條件等因素，按照加固效果安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡便原則來綜合分析確定。而抗震加固的重點(diǎn)則側(cè)重考慮結(jié)構(gòu)的整體性和延性上。在加固設(shè)計(jì)中，同樣要遵循強(qiáng)柱弱粱、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固的原則，以保證加固后的結(jié)構(gòu)有較好的延性，在地震作用下具有較大的內(nèi)力重分布和耗散地震能量的能力。為了達(dá)到抗震加固的效果，又達(dá)到節(jié)省材料、降低造價(jià)目的，只要條件許可，實(shí)際加固工程中應(yīng)采取多種措施盡量卸荷。

參考文獻(xiàn)

[1] 李惠強(qiáng).建筑結(jié)構(gòu)診斷鑒定與加固修復(fù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.

[2] 王宏林.建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工技術(shù)資料范例[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2011.