論高層建筑的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

邸泉溪

摘 要：高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時高強度鋼材應(yīng)運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可說是同步前進。高層和超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了一個國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平，也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。但是，近年來在建筑領(lǐng)域里，不斷出現(xiàn)越來越多的混凝土建筑物由于設(shè)計變更、施工質(zhì)量、使用功能改變或經(jīng)受災(zāi)害破壞等原因，導(dǎo)致必須對原建筑物進行加固改造。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)體系；加固技術(shù)

1 引言

本文簡要介紹了高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，分析了在高層和超高層建筑的加固部位、方法等方面的主要內(nèi)容，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。

2 高層及超高層結(jié)構(gòu)體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（代號SRC），鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（代號CFS）和全鋼結(jié)構(gòu)（代號S或SS）。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)的加固部位與方法

3.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固主要是地基承載力的建筑物進行加固，其主要方法有：（1）抬墻梁法。采用預(yù)制的鋼筋混凝土梁或鋼梁穿過原建筑的基礎(chǔ)梁下。置于原基礎(chǔ)兩側(cè)的樁或墩基礎(chǔ)上，支承新增結(jié)構(gòu)荷載。抬墻梁的平面位置應(yīng)避開一層門窗洞口，不能避開時，應(yīng)對抬墻粱上的門窗洞口采取加強措施，并應(yīng)驗算梁支承處磚墻的局部承壓強度。（2）墩式加固法。是直接在基礎(chǔ)下分段挖空至持力層澆筑墩式混凝土基礎(chǔ)，最后使分段基礎(chǔ)聯(lián)成一整體，承受增層結(jié)構(gòu)荷載。（3）當(dāng)原建筑基礎(chǔ)底面積不足時，可采用基礎(chǔ)加寬法。對條形基礎(chǔ)可采用一側(cè)加寬或兩側(cè)加寬，對柱基可沿基礎(chǔ)四邊加寬，加寬時可每隔1000mm～1500mm設(shè)置一根鋼筋混凝土減荷梁。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固

主要有：（1）加大截面加固法。該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時問長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。（2）置換混凝土加固法。該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點；適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。（3）植筋技術(shù)法。這是一項對混凝土結(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。（4）預(yù)應(yīng)力加固法。該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無防護的情況下，不宜用于混凝土收縮與變大的結(jié)構(gòu)。（5）裂縫修補技術(shù)。根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護方法進行修補，使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù)；適用于已有建筑物中各類裂縫的處理，但對受力性裂縫，除修補外，尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)加固

（1）改變鋼結(jié)構(gòu)計算圖形的加固法。是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法；改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般方法為：增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算：加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等，以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性；增設(shè)支撐或輔助桿件，使結(jié)構(gòu)的長細比減小以提高其穩(wěn)定性；在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負荷。（2）增設(shè)支點加固法。增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，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)支點加固法優(yōu)點是簡單可靠，缺點是使用空間會受到一定影響。（3）有粘結(jié)外包型鋼加固法。外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法，即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體，加固后的構(gòu)件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。（4）粘貼纖維增強塑料加固法。除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點，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。注意的是，加固工程完成后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板，從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。如錨固區(qū)粘貼面積少于90%，非錨固區(qū)粘貼面積少于70%，則此粘貼無效，應(yīng)剝下重新粘貼。對于重大工程，為真實檢驗加固效果，尚需抽樣進行荷載試驗，一般僅作標準使用荷載試驗，即將卸去的荷載重新全部加上，其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計使用要求。

4 結(jié)束語

由于篇幅有限，以上僅僅對結(jié)構(gòu)加固的常用的幾種方法進行了簡單的介紹。今后這方面的探索和思考，本人會在工作中不斷探索、不斷積累。

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