建筑结构加固方法及方案研究分析

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2013-01-19浏览：25次

　　摘要：随着现代经济的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对建筑的安全性、适用性和耐久性提出了越来越高的要求。本文先分析了各种常用的结构加固的方法，并提出了新的加固技术。

　　关键词：结构加固,方法,方案

　　引言：建筑物中结构裂缝的存在预示着结构承载力可能不足，结构裂缝不仅影响建筑物美观，严重的会危及建筑物的使用安全。出现这种情况的因素可能是：随着使用时间的推移，有些工程设施老化失修;有些工程设施由于受当时客观条件的限制，存在着设计考虑不周、规范标准低的缺陷;不合理的使用造成的人为损伤，如擅自更改房屋结构或加大使用荷载;遭受地震、洪水等自然灾害;相邻建筑物施工的影响等。需要对这些受损的建筑物进行除险加固，保障建筑物的使用安全。

　　一、常用结构加固方法分析

　　1、基础结构加固

　　基础结构加固主要是地基承载力的建筑物进行加固，其主要方法有：

　　1.1抬墙梁法。采用预制的钢筋混凝土梁或钢梁穿过原建筑的基础梁下。置于原基础两侧的桩或墩基础上，支承新增结构荷载。抬墙梁的平面位置应避开一层门窗洞口，不能避开时，应对抬墙粱上的门窗洞口采取加强措施，并应验算梁支承处砖墙的局部承压强度。

　　1.2墩式加固法。是直接在基础下分段挖空至持力层浇筑墩式混凝土基础，最后使分段基础联成一整体，承受增层结构荷载。

　　1.3当原建筑基础底面积不足时，可采用基础加宽法。对条形基础可采用一侧加宽或两侧加宽，对柱基可沿基础四边加宽，加宽时可每隔1000～1500mm设置一根钢筋混凝土减荷梁。

　　2、外包钢加固法

　　外包钢加固法是在混凝土、砌体等构件的4角或2面包以型钢(常为角钢、扁钢或钢板等)的一种加固方法，也是一种使用较广的传统方法.采用外包钢加固法能在构件截面尺寸增加不多的情况下，大幅提高构件的承载能力.且具有施工简便、现场工作量较小，受力较为可靠等优点，适于柱、梁、桁架弦杆和腹杆，以及高层建筑的加固.这种方法的不足是用钢量较大，加固维修费用较高，且对结构刚度提高不大。

　　3、外加预应力加固法

　　外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法.它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力.预应力加固法几乎没有改变使用空间，并通过卸载、加固功能消除应力滞后现象而取得较理想的加固效果.其不足是预加力设备和锚固还待完善，也存在一定的风险.目前主要用于大跨度结构的加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的大型结构的加固。

　　4、粘钢加固法

　　粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部，以提高结构承载能力的一种方法.这相当于构件的体外配筋.该项技术目前已趋于成熟.其优点是几乎不改变构件外形和使用空间，施工简单、快速，湿作业量小.但对加固构件工作环境有要求，环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀，否则应采取相应措施.适用于承受静力作用且处于正常环境下的受弯、受拉构件的加固.目前在桥梁和房屋结构中得到了普遍应用。

　　5、粘贴纤维复合材料法

　　粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似，只是加固用的材料是纤维复合材料，如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等.它是目前国内外研究较多且具有很大发展潜力的加固方法.与传统的加固材料相比，纤维复合材料具有强度高、质量轻、施工方便、耐腐蚀等突出优点.就碳纤维来说，其抗拉强度达3 000MPa左右，比普通钢筋高出10倍;弹性模量略高于钢筋，现已用于梁、板、柱、桥梁、屋架等多种结构的加固，但它抗剪强度较低，耐火极限不高，且目前此项技术成本较高、施工技术还欠完善等因素阻碍了其推广应用。

　　二、不同类型加固工程与加固方案分析

　　一般来说，加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等。随着科学技术的不断进步，应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法，如，化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生，并开始广泛应用于各类加固工程中。具体那个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点，应根据需要加固的构件情况，综合确定加固方案。

　　1、框架梁的加固为例

　　较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法。前者以造价低，施工简单，占用空间小，加固效果好，明显优于加大截面法和预应力加固法。后者除材料费用高外，则各种优势尽显其中，重要表现在自重轻，材料自身几乎不增加重量;强度高，固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍;劳动强度小，一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短，熟练工人每人每天可完成近200㎡左右。但是，应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。

　　2、框架柱的加固为例

　　较为常见的加固方法有外包钢加固法。具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式。在方案选择时，应根据加固要求和原构件情况，合理挑选适当的方案进行加固。如某建筑由于功能改变，原设计一层柱子采用的是干式加固方案，将L100×6的角钢包于柱子四周并用缀条连接，已完全满足加固需求;而新乡市某机电工程学校四、五层柱子，由于内置钢筋锈蚀，致使混凝土柱产生裂缝，采取的是湿式加固方案，对局部柱角用石英砂配置的高标号水泥砂浆和环氧砂浆将L80×6的角钢粘贴到混凝土柱四周，达到整体加固补强目的。两种加固方法均取得良好效果。另外，对于加固工程，还有焊接补筋加固法、套箍加固法、喷射混凝土补强法、化学灌浆修补法、粘钢加固法、碳纤维加固法等，每种加固方法各有其特点及适应范围，只要行之有效，技术成熟，既满足加固要求，又经济实用，均可采用。

　　三、加固工程方案应采用新技术、新材料、新工艺

　　优秀的加固工程方案要在工法上体现出其可行性、科学性、先进性。笔者认为，化学补强法不失为当前加固工程中首选的一种最为先进的工法。众所周知，一些加固工程采用过时的加固方法需要大量的人力、物力和时间，已不能满足当前加固工程质量、工期、安全、经济的要求，而化学补强加固方法越来越以其明显的优势成为加固工程中的优选方案。例如，某面粉厂制粉车间技改工程中的加固部分，就是采取化学补强的方法，应用QR型建筑工程结构胶粘剂，对其第四层、第五层框架梁进行粘钢加固，满足了该车间在楼层增高、设备增加，荷栽加大情况下的正常使用要求。充分显示出新技术、新材料、新工艺在加固工程中的应用成果。在化学补强方法中，除粘钢加固外，碳纤维加固工艺也不适为一种先进的加固工法，例如，某开发公司地下室梁柱加固、某水厂水泵房大梁加固工程，由于环境湿度较大，最适于采用碳纤维加固，与其它加固工艺相比，更具有耐湿耐潮、抗腐蚀强、自重轻、强度高、施工便捷、质量好的特点，加固性能均优于目前其它加固方法。可见，选择加固工程方案要有针对性，不同的加固工程应采取相应的加固措旄，其方案需要在进行价格比、性能比、质量比的同时，还要体现出其工艺技术的科学性和先进性，这样的加固方案才是优秀的加固方案。

　　四、总结

　　建筑结构的加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分。建筑结构加固的设备在日益发展，同时，结构的问题也经常表现出个性特征，因而加固方法也必须不断发展和创新。灵活的运用检测、加固方法，可以取得事半功倍的效果。从而保证施工质量和施工安全。

　　参考文献：

　　【1】邢占勇.房屋建筑物加固技术概述[J].山西建筑，2003.(1).

　　【2】吕西林. 建筑结构加固设计.北京：科学出版社.2001.

　　【3】袁海军，姜红.建筑结构检测鉴定与加固手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

《建筑结构加固方法及方案研究分析》

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