建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)研究

薛梅松

摘 要 建筑工程是現(xiàn)代群體賴以生存的環(huán)境，也是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健穩(wěn)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，故而優(yōu)化建筑工程施工效果具有很大現(xiàn)實(shí)意義。建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是近年來發(fā)展的技術(shù)類型，其作用以維護(hù)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、延長(zhǎng)建筑使用壽命等為主。文章在概述建筑結(jié)構(gòu)加固原則的基礎(chǔ)上，分別探討了現(xiàn)代工程建設(shè)期間常用的加固方法、技術(shù)及未來發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 建筑工程;建筑結(jié)構(gòu);加固技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

新時(shí)期下，人們對(duì)建筑工程的實(shí)用性、美觀性、安全性及耐久性等均提出較高要求，這對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展增加很多挑戰(zhàn)，其中對(duì)現(xiàn)存建筑進(jìn)行鑒定評(píng)估、加固整改是典型問題之一。有資料記載[1]，國(guó)內(nèi)目前的60億㎡房屋建筑中，超過40%的需要進(jìn)行分期、分批次進(jìn)行檢定與加固處理。由此可見，對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固逐漸演變成建筑行業(yè)的重要分支之一。在這樣背景下，建筑行業(yè)急需對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)做出研究，并嘗試使用。

1建筑結(jié)構(gòu)加固

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固實(shí)質(zhì)上就是增強(qiáng)建筑體結(jié)構(gòu)的安全性。建筑結(jié)構(gòu)的施工是一項(xiàng)繁雜工作，在具體實(shí)踐中需考慮多個(gè)因素，在選擇加固方法技術(shù)過程中，一般需要遵照如下原則：

（1）施工應(yīng)減少或規(guī)避停產(chǎn)情況，這主要是因?yàn)橥．a(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失通常是加固費(fèi)用的數(shù)倍有余，甚至數(shù)十倍。怎樣實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)加固，和結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)密切相關(guān)。通常要求構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力低于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，并且在構(gòu)件損壞、形變不是很明顯時(shí)，均應(yīng)可以負(fù)荷不停產(chǎn)加固方法[2]。

（2）加固方案便于制作、施工及檢查。

（3）結(jié)構(gòu)制造組裝操作最好在生產(chǎn)區(qū)域外部進(jìn)行。

（4）加固操作最好使用高強(qiáng)螺栓或焊接進(jìn)行。

2常用的加固方法

2.1 砌體結(jié)構(gòu)加固

（1）直接加固法：①鋼筋混凝土外加層加固技術(shù)，在應(yīng)用過程中流程較繁雜、具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，經(jīng)加固處理后能明顯提升建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，該種技術(shù)多被用于柱、帶壁墻結(jié)構(gòu)的加固領(lǐng)域，但其使用期間濕作業(yè)時(shí)間較漫長(zhǎng)，可能會(huì)延長(zhǎng)工程改造時(shí)間。②鋼筋水泥砂漿外加層加固法，用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻的加固領(lǐng)域，但柱、墻結(jié)構(gòu)兩端穿墻箍筋應(yīng)處于封閉狀態(tài)。③增設(shè)扶壁柱加固法，該種加固技術(shù)在使用過程中很難滿足建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求，故而該加固方法多被應(yīng)用在非地震區(qū)建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中。

（2）間接加固法：在砌體結(jié)構(gòu)中的常用的間接加固法以預(yù)應(yīng)力撐桿加固、無黏結(jié)外包型鋼加固較為常見。前者通常被應(yīng)用在對(duì)應(yīng)力提出較高要求、應(yīng)變強(qiáng)度較大的結(jié)構(gòu)中，其能大幅度增強(qiáng)砌體柱的承載性能，但外界環(huán)境溫度會(huì)影響該類技術(shù)的應(yīng)用效果;后者加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝流程較簡(jiǎn)易、受力作業(yè)也較穩(wěn)定，但在一定應(yīng)力強(qiáng)度作用很難明顯提升截面承載力。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土加固是建筑行業(yè)中使用最頻繁的技術(shù)類型。在加固操作期間，其對(duì)施工方法、流程、設(shè)施條件等均提出較高要求，故而在實(shí)踐中應(yīng)予以其高度重視。加大截面面積是最常用的傳統(tǒng)方法之一，其具有施工流程簡(jiǎn)單、成本較低廉的優(yōu)勢(shì)，但工期較長(zhǎng)，故而推廣受限。采用增加支撐的形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固取得的效果也較好，其主要是把整個(gè)構(gòu)件的受力轉(zhuǎn)嫁至建筑體上，故而該技術(shù)多被應(yīng)用于建筑體的整體加固、維修方面上。既往有大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明[3]，混凝土加固中常用的技術(shù)類型是外包型鋼加固技術(shù)，該加固法多適用于原構(gòu)件不便于加大尺寸且承載強(qiáng)度較大的建筑體中。

2.3 預(yù)應(yīng)力加固

該種加固方法等同于應(yīng)用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的加固，技術(shù)原理是通過調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力分布狀態(tài)，進(jìn)而在很大程度上降低原始應(yīng)力水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固目的。預(yù)應(yīng)力加固有加固、卸載與調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布狀態(tài)多重功能，并持續(xù)拓展結(jié)構(gòu)加固范疇，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）以體外配筋張拉預(yù)應(yīng)力為支撐，實(shí)現(xiàn)有效提升主筋、正截面及斜截面強(qiáng)度、剛度的目標(biāo)，也有助于延長(zhǎng)其使用壽命;

（2）預(yù)應(yīng)力有益于減少或解除后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，維持加桿件可以正常運(yùn)作;

（3）因?yàn)楫a(chǎn)生了負(fù)彎矩，故而能在很大上消除局部荷載彎矩，初始構(gòu)件的撓度也會(huì)相應(yīng)減小，裂縫寬度也受到一定擠壓作用。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)加固

建筑結(jié)構(gòu)加固期間，常用的鋼結(jié)構(gòu)加固方法以減輕荷載、調(diào)整結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面與銜接強(qiáng)度、抑制裂紋拓展進(jìn)程等。

在結(jié)構(gòu)加固實(shí)踐中，若采用調(diào)整結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法進(jìn)行，施工人員不僅要考慮結(jié)構(gòu)的承載能力與正常運(yùn)行期間的極限狀態(tài)，還要分析加固操作期間對(duì)有關(guān)構(gòu)件與使用功能形成的負(fù)面影響，進(jìn)而從根本上保證構(gòu)件構(gòu)造的合理性[4]。其在實(shí)踐中還要保證結(jié)構(gòu)加固方案與施工兩者銜接的緊湊性，將偏差問題的發(fā)生率降至最低水平。

若應(yīng)用加大截面加固鋼構(gòu)件，則應(yīng)確保所選用的截面樣式符合加固設(shè)計(jì)要求，并認(rèn)真檢查其是否存在結(jié)構(gòu)破損情況，利用該方法加固時(shí)需考慮如下幾點(diǎn)問題：

（1）加固期間應(yīng)考慮到的凈空限制，進(jìn)而保證新增設(shè)的加固構(gòu)件不和他類構(gòu)件相互沖突;

（2）在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)維持原構(gòu)件幾何狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)加固施工作業(yè)進(jìn)程。

（3）立足于工程實(shí)況，選擇焊接加固技術(shù)，這樣有益于減輕加固作業(yè)量，減少加固后期構(gòu)件形體改變情況的發(fā)生率。

（4）加固期間應(yīng)盡量維持構(gòu)件截面形心軸位置恒定，以減少或規(guī)避彎矩情況。

3建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿（或水泥砂漿）加固法

采用鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿（或水泥砂漿）加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，盡管有20余年的研究流程，但在土木工程中依然處于開創(chuàng)性研究時(shí)段，國(guó)內(nèi)在該方面的研究處于起步階段。針對(duì)該種加固技術(shù)的應(yīng)用和使用有機(jī)膠作黏結(jié)劑法相比較，其在相容性、協(xié)調(diào)性、滲透性等諸多方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，且和有機(jī)加固片材相比較，其在抗老化、耐火、耐久性方面更占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

3.2 纖維復(fù)合材料加固法

纖維復(fù)合材料加固法在我國(guó)的應(yīng)用歷程較為短暫，但特色明顯，效果優(yōu)良，已成為科研院、大專院校研究的焦點(diǎn)，具有較高的實(shí)用性。特別是粘貼纖維加固法較成熟。結(jié)合既往研究結(jié)果，總結(jié)纖維加固法在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用過程中需處理的問題：

（1）加大對(duì)纖維材料加固構(gòu)件受力性能研究的深度;

（2）分析纖維材料對(duì)節(jié)點(diǎn)加固性能形成的影響;

（3）利用纖維加固的構(gòu)件在高溫條件下強(qiáng)度明顯降低，此時(shí)怎樣改善加固材料性能、提升材料的耐火性是后續(xù)研究中的重要課題[5];

（4）加強(qiáng)與抗疲勞加固問題相關(guān)的理論研究;

（5）簡(jiǎn)化施工流程，在保證結(jié)構(gòu)加固質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低造價(jià)成本。

纖維嵌入式加固法在國(guó)外有較廣泛的研究，在國(guó)內(nèi)研究剛剛起步，且很多問題有待研究，常見的有加固法試驗(yàn)與理論研究、黏結(jié)材料對(duì)界面黏結(jié)性能形成影響的研究等。

4結(jié)束語

對(duì)現(xiàn)有建筑體進(jìn)行加工是后續(xù)幾年中建筑行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，做好加固技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，是保證加固質(zhì)量的關(guān)鍵。最近幾年中，伴隨科學(xué)技術(shù)的日新月異，新的加固材料與方法不斷涌現(xiàn)出來，新技術(shù)具有很大優(yōu)勢(shì)，故而應(yīng)用范疇不斷拓展，但其不能完全將傳統(tǒng)加固技術(shù)取代。這就要求技術(shù)人員做好各種加固方法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)而為建筑結(jié)構(gòu)加固提供更可靠的技術(shù)支撐。

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