建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)探討

孫樹 石家莊市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督管理站

建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)探討

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文章介紹了建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)現(xiàn)狀、加固原因、加固原則、加固方案的選擇，并對各種方法的特點(diǎn)和適用范圍以及有待改進(jìn)的地方進(jìn)行了探討。

建筑工程 加固技術(shù) 結(jié)構(gòu)

一、引言

目前我國已有建筑物加固的方法很多，如增大截面法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法、外包鋼筋加固法，分別適用于不同的情況。

二、建筑結(jié)構(gòu)加固原因

（一）人為因素。首先，設(shè)計(jì)人員原設(shè)計(jì)有誤，考慮不周。設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤常常是由于設(shè)計(jì)人員對結(jié)構(gòu)承受的載荷和作用力估計(jì)不足，考慮載荷漏項(xiàng)，以及施工過程中的實(shí)際載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值等原因造成的。其次是施工質(zhì)量差。由于施工管理混亂，施工人員技術(shù)水平不高，施工企業(yè)未能把好質(zhì)量關(guān)等原因造成的施工質(zhì)量差在已有工程事故原因統(tǒng)計(jì)中占有較高的比例。

（二）環(huán)境因素。在長期的外部環(huán)境及使用環(huán)境條件下，建筑結(jié)構(gòu)材料每時(shí)每刻都受到外部介質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致材料狀況的惡化，可分為以下三類：（1）化學(xué)作用: 例如化工車間的酸、堿氣體或液體對鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕。（2）生物作用: 如微生物、細(xì)菌使木材逐漸腐朽等。（3）物理作用: 如高溫、高濕、凍融循環(huán)、晝夜溫差的變化等, 會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫等。自然災(zāi)害如風(fēng)災(zāi)、地震等的破壞，重者可使建筑物毀于一旦，輕者會(huì)降低結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

（三）其他因素。除了上述人為因素和自然環(huán)境因素的影響外，在建筑使用期內(nèi)由于結(jié)構(gòu)使用要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變化，使原有建筑滿足不了繼續(xù)使用要求，因而需要對其進(jìn)行加固改造。

三、建筑結(jié)構(gòu)加固原則

1.結(jié)構(gòu)體系總體效應(yīng)原則。盡管加固只需針對危險(xiǎn)構(gòu)件進(jìn)行，但同時(shí)要考慮加固后對整體結(jié)構(gòu)體系的影響。因此，在制定加固方案時(shí)，應(yīng)對建筑物總體考慮，不能簡單采用“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的辦法。

2.先鑒定后加固的原則。結(jié)構(gòu)加固方案確定前，必須對已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和可靠性鑒定分析，分析結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀和持力水平，為加固方案的確定奠定基礎(chǔ)。

3.材料的選用和取值原則。原結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度應(yīng)按規(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)(或規(guī)范)值取用；當(dāng)原結(jié)構(gòu)無材料強(qiáng)度資料時(shí)，可通過實(shí)測評定材料強(qiáng)度等級，再按現(xiàn)行規(guī)范取值。

4.加固方案的優(yōu)化原則。建筑結(jié)構(gòu)加固方案的選擇應(yīng)充分考慮已有結(jié)構(gòu)實(shí)際現(xiàn)狀和加固后結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，保證加固后結(jié)構(gòu)具有較高的安全性和可靠度。

5.與抗震設(shè)防結(jié)合的原則。我國是一個(gè)多地震的國家，為了使在地震高發(fā)地帶上的建筑物具有相應(yīng)的安全儲(chǔ)備，在對其進(jìn)行承載力和耐久性加固、處理時(shí)，應(yīng)與抗震加固方案結(jié)合起來考慮。

四、常用建筑結(jié)構(gòu)加固方法及其特點(diǎn)

（一）直接加固法

1.增大截面法。增大截面法是用同種材料加大構(gòu)件截面積來提高承載力，工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng), 并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。不僅可提高被加固構(gòu)件的承載力，還可加大其截面剛度，改善使用性能。適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土加固。

2.外包鋼加固法。外包鋼加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或桿件)四角(或兩角)包以型鋼的加固方法，分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。它可在基本不增大構(gòu)件截面尺寸的情況下提高承載力，增大延性和剛度。該方法適用于混凝土柱、梁、屋架、及砌體柱和窗間墻以及煙囪等構(gòu)筑物的加固。

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)力鋼拉桿或型鋼撐桿，在被加固構(gòu)件體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿，通過施加預(yù)應(yīng)力，提高建筑物體承載能力和剛度的方法。該方法被廣泛用于加固砼梁、 板等受彎構(gòu)件以及砼柱等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：可在幾乎不改變使用空間的條件下，改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，提高構(gòu)件的承載力。其缺點(diǎn)是：施工時(shí)需要增加預(yù)應(yīng)力工序和設(shè)備，對施工技術(shù)要求高，預(yù)應(yīng)力桿與被加固構(gòu)件的連接(錨固)處理較復(fù)雜，施工難度大。

4.外部粘鋼加固法。外部粘貼加固法是用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位，以提高構(gòu)件承載力和剛度的一種加固方法。這種方法在提高承載力的同時(shí), 還可以約束核心混凝土，提高混凝土強(qiáng)度和構(gòu)件的延性。這種方法常被用來加固承受靜力作用下的砼 (或型鋼)受彎及受拉構(gòu)件。

（二）間接加固法

1.增設(shè)構(gòu)件加固法。該方法是通過在原有構(gòu)件基礎(chǔ)上增加新的構(gòu)件，改變構(gòu)件剛度比等途徑，減少受荷面積，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)加固之目的。采用該方法一般不會(huì)損害原結(jié)構(gòu)，且易于操作，但需增加新構(gòu)件，有時(shí)會(huì)對原有的構(gòu)件功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.增設(shè)支點(diǎn)加固法。增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過增設(shè)支承點(diǎn)來減少結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載力的加固方法。按照增設(shè)支承結(jié)構(gòu)的變形性能可分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種。

3.增加結(jié)構(gòu)整體性加固法。增加結(jié)構(gòu)整體性加固法即通過增加支撐等措施使結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成整體，共同作用。因整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單個(gè)構(gòu)件，所以可以達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的。

（三）綜合加固法

綜合加固技術(shù)就是同時(shí)采用多種加固技術(shù)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)某一方面的性能，進(jìn)行綜合加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是利用各種加固方法的優(yōu)勢，其基本思路為：

1.充分利用單一加固法的優(yōu)點(diǎn)。例如，預(yù)應(yīng)力加固法可以克服其它方法不能克服的應(yīng)力應(yīng)變滯后，減小撓度和裂縫寬度；碳纖維材料比常規(guī)材料(如鋼材)抗腐蝕能力要強(qiáng)得多，尤其適用于腐蝕性環(huán)境以及沿海的混凝土結(jié)構(gòu)。

2.彌補(bǔ)單一加固方法的缺陷。例如，增設(shè)支點(diǎn)加固法通過增設(shè)支點(diǎn)以改變結(jié)構(gòu)的受力體系的加固方法，此方法可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度，大幅度地提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力；但采用這種方法會(huì)減小建筑結(jié)構(gòu)的使用空間。因此，必須考慮輔以其它加固方法。

五、結(jié)束語

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑物的加固、維修、改造的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也將越來越廣，在發(fā)展新的建筑加固技術(shù)的同時(shí), 也應(yīng)較好的結(jié)合傳統(tǒng)的加固技術(shù), 實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補(bǔ), 真正做到為建筑物的加固提供切實(shí)可靠的技術(shù)支持。