结构加固技术在既有建筑物中的应用浅析

关键词：建筑物 加固 质量

　　随着我国经济建设的发展，建筑工程项目的种类及数量越来越多，建筑结构形式也呈现多样化发展趋势。因混凝土结构、砌体结构、钢结构等形式坚固耐用而广泛在建筑工程中应用，但是，由于施工材料的不过关及施工质量存在严重问题，造成建筑物出现裂缝、变形、断裂、错位等结构问题，严重影响建筑物安全使用。

　　1.建筑加固原则

　　在现有结构的维修、加固设计中，首先应保证原有结构的性能得到有效的改善和提高，满足可靠度要求，同时还应考虑施工条件、施工工期、使用要求、加固成本等因素，设计步骤一般包括问题分析、方案拟定、可行性论证、加固后结构的力学分析和校核、详细设计等。 为了使结构的维修、加固最终取得良好的综合效益，设计中应遵守以下原则：

　　1.1 尽可能使加固措施发挥综合效应，提高加固效率。 例如，如果除承载力不足外，钢筋混凝土校还存在刚度偏低的问题，则可考虑外包混凝土的加固方案。如果结构构件存在高温、冻碰、化学侵蚀等造成的损伤以及保护层厚度不足等缺陷， 在选择加固方案时也应同时考虑。

　　1.2 尽可能保留和利用原结构构件，发挥原结构的潜力，避免不必要的拆除和更换。

　　1.3 尽可能减小对建筑物使用功能的影响。 对十住宅、商场等民用建筑，应尽可能避免降低房屋的净高，缩小使用空间，影响房屋的采光、通风、保温隔热等功能；对于工业建筑，应尽可能避免对生产工艺、生产流程、物料运输等造成不利影响。

　　1.4 加固后结构的力学分析和校核除了应遵守结构设计的基本原则外，尚应考虑结构在加固时的工作应力，加固部分应变滞后的持点，新旧材料协同工作的程度，加固后构件截面形心和刚度的变化等。

　　1.5 避免或尽可能减小设计方案的负面效应， 充分考虑加固措施对结构体系、未加固构件、地基等可能造成的不利影响。

　　1.6 应采取可靠措施保证新旧材料的共同工作， 尽可能通过合理安排新旧构件的拆装顺序，通过临时卸载、临时支顶或采取预应力加固的方法等，减小应力滞后现象，充分发挥新增部分的作用。

　　2.常用的加固方法

　　2.1 改变受力体系加固法

　　改变受力体系加固法是通过增设支点去改变结构的受力体系的一种加固方法。增设支点可以减小结构构件的计算跨度,降低计算弯矩,大幅度提高结构构件的承载力,减少和限制梁板的挠曲变形,从而减小挠度、缩小裂缝宽度。按增设支点的支承情况不同,可分为刚性支点和弹性支点两种。与弹性支点相比,刚性支点刚度较大,新支点处在荷载作用下没有竖向位移或位移较小,可以忽略不计,所受的荷载传给其它承重结构的支柱和支承构件或直接传给基础。这种支承结构受力比较明确,计算比较简单,且施工方法更简易。改变受力体系加固法的主要缺点是使使用空间受到了一定的影响。

　　2.2 外部粘钢加固法

　　构件外部粘钢加固法是用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴到构件需要加固的部位,以提高结构承载力的一种方法。该方法的应用研究始于20世纪60年代。与传统加固方法比较,它有以下特点:①工艺简便,只需对被加固构件的表面进行处理,用建筑结构胶将钢板与加固构件牢固粘结成一个整体,使钢板和原构件很好的共同工作;②加固施工所需的场地、空间都不很大,且钢板粘到构件上一般三天即可受力使用;③粘钢加固所用的钢板厚度,一般为2-6mm。所以,加固后不影响结构外观,重量增加也不多;④加固效果比较明显。因为粘钢加固不仅补充了原构件的钢筋不足,而且还通过大面积的钢板粘贴,有效地保护了原构件的混凝土不再产生裂缝,或使已有的裂缝得到控制而不继续扩展,加强了结构的整体性,提高了原构件的承载力。常用的粘胶粘剂以环氧树脂为主配成。这种加固方法的优点是施工工期短,加固后几乎不改变构件的外形和使用空间,却能大大提高结构构件的承载力和正常使用阶段的性能。采用外部粘钢加固法时,通常是将钢板粘于梁的受拉区,以提高梁的承载力。当在梁侧粘贴“U”形钢板时,还可提高梁的斜截面承载力。这种方法常被用来加固承受静力作用下的混凝土(或型钢)受弯、受拉构件,但是,它要求环境温度小于60℃,相对湿度小于70%,并要求无化学腐蚀影响。除悬臂梁或多跨连续梁端部附近区域外,一般混凝土梁为底部受拉,故粘钢加固部位一般在梁的底部,要求加固部位混凝土具有良好的完整性和一定的强度(裂缝无妨),混凝土抗压强度一般不低于15MPa,此外还要求梁的端部具有足够的抗剪强度。粘贴钢板对施工工艺要求较高,一般应有专业队伍施工。外部粘钢加固法非常适合在民用建筑加固中的应用,方法简单、施工周期短、成本低。

　　2.3 粘贴钢筋加固法

　　粘贴钢筋加固技术简称粘筋加固,是指将钢筋粘贴在原有配筋表面或粘贴在混凝土内部的一种加固方法。当钢筋保护层脱落、胀裂或遭腐蚀破坏时,可将加固钢筋直接粘贴在原有配筋表面,当保护层混凝土比较完好或原配筋位置不易测准时,可在混凝土表面切缝(10~25mm)或凿槽,将钢筋粘贴在缝内或槽内,从而达到加固目的。粘筋加固适用以下几种情况:①原构件混凝土遭受炭化或腐蚀,钢筋严重锈蚀。②因荷载改变而造成原配筋不能适应受力要求。③施工原因造成的配筋位置不当。粘筋加固是一项灵活简便的结构加固技术,与传统的加大截面法和外包钢加固法相比,粘筋加固具有以下特点:(1)完成加固工作后,加固筋在原构件内部,因此该技术是一项内加固技术。(2)基本不加大原构件的截面外形尺寸和自重,与原有配筋协同工作好。(3)加固筋贴紧或邻近原有配筋,与原有配筋协同工作性好。(4)能尽可能少损伤原混凝土构件。

　　2.4 碳纤维加固

　　碳纤维加固是最近十几年发展起来的新技术,随着该技术的成熟,其发展前景十分广阔。其加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类结构胶贴于混凝土构件的表面,利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力的目的。适用于新、旧混凝土结构的梁、板及剪力墙以及一些特种构件的加固。

　　3.结束语

　　以上介绍了几种加固技术,可为结构人员解决结构工程加固补强实际问题提供一定的借鉴与参考。设计人员必须明确这几种加固方法的优缺点及适用范围,在确定建筑加固方案时,应周密考虑,严格遵循工作程序和加固原则,选择合适的加固方案。此外设计人员还要对加固机理有充分的认识,如对于裂缝过大而承载力已够的构件,用增加纵筋的加固方法是不可取的,因为增加纵筋不会减少裂缝,有效的方法是外加预应力钢筋或改变受力体系;对于承载力不足而实际配筋已达超筋的结构构件,仍在受拉区增配钢筋是起不到加固作用的;对结构构件的承载力已足够,但刚度不足时,宜优先选用增加支点和增大梁板结构构件的截面尺寸,以提高其刚度和改变其自振频率。

　　参考文献：

　　[1]曲世娇.结构加固技术在既有建筑物中的应用 [J].科技信息，2009，(21).

　　[2]李钊,孙永军.既有建筑物加固方法探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2009，(9).