浅谈建筑工程结构加固设计

　　摘要: 本文围绕建筑工程结构的加固设计，首先介绍了建筑工程加固在我国的发展情况及存在的问题，然后具体分析了几种比较成熟和常用的结构加固方案设计，希望能够为读者提供一些关于建筑工程结构加固设计的有益参考。

　　关键词:建筑工程 结构 加固设计

　　Abstract: this paper focus on building engineering structure reinforcement design, first introduced the construction engineering strengthening in the development of our country and existing problems, and then concrete analysis of several more mature and common structure reinforcing scheme design, hopes to provide some readers on the construction engineering structure strengthening design of beneficial reference.

　　Key words: architectural structure reinforcement design

　　中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

　　引言

　　目前我国建筑业经历了蓬勃发展的数十年，随着人们生活水平的进一步提高，人们对建筑功能的要求越来越高，越来越感到已有建筑的规模和功能不能满足新的使用求，而且原有建筑的低标准、建筑的老龄化和长期使用后结构功能的逐渐减弱等引起的结构安全问题已开始引起人们的关注。随着人们环保意识的加强，将走持续发展道路作为21世纪人类社会发展的主体，已在全世界范围内形成共识。

　　从社会的角度来看，旧建筑的加固改造减少了城市建筑垃圾的排放，为保护生态、保护城市文脉和记忆起到了积极的作用。如果每天每座城市都有成百上千吨难以处理的钢筋砼倾倒在田野中，环境将不堪重负;如果每一座建筑都因为安全可靠性、功能问题，不能满足今天的需要而推倒重来，在日新月异中，城市将失去历史，市民将失去记忆，新时代将失去文化积淀，流于时尚的浅薄。因此加固和改造旧的建筑，使他们焕发青春，注入活力，延年益寿，从整体生态的观念上看，有着极好的经济意义和文化意义。

　　一、建筑工程结构加固在我国的发展

　　对建筑工程进行改造加固的工作，在人类有建筑史以来就已出现，但在我国作为一个新兴的学科领域得以迅猛发展却是近十来年的事情。随着该领域技术应用和研究工作的深入发展，我国己先后编制并发布了一系列相关的标准规范，如：《混凝土结构加固技术规范》(CECS25：90)，《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECSl46：2003)，《钢结构加固技术规范》(CECS77：96)《建筑抗震加固技术规程》(JGJl 16.98)， 《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJl23.2000)等。这些专业的改造加固类标准规范与相关的设计规范一起，初步形成了我国建筑工程改造加固领域的标准规范体系，对我国该领域的发展和各种最新科研成果的推广应用起到了积极作用。

　　二、目前我国建筑工程加固存在的问题

　　目前，我国建筑改造加固领域的发展中还存在一些问题，主要表现在以下几个方面：

　　(1)现阶段我国许多建筑工程改造加固的设计，主要还是停留在仅对结构的局部甚至是个别的构件进行分析处理的层次上，缺乏从整体上对结构改造加固的影响进行分析处理的概念。由此可能产生部分构件加强了，但由于未进行结构的整体分析，忽视了部分结构设计的基本概念(如“强柱弱梁”、“强剪弱弯"等)，造成其他构件甚至结构整体的安全性下降。

　　(2)对加固改造工程的图纸审查，目前存在较大的盲区和漏洞。就现已了解的情况看，因加固改造工程的技术方案具有很大的灵活性和很高的技术含量，每个工程需要解决的问题又不尽相同(特别是对需要解决的问题是否把握准确存在疑问)，因此，该类图纸的审查存在较大难度。对这一问题，一方面需要参加审查的人员应具有更丰富的该类工程实践经验和专业知识，另一方面也需要主管部门加大管理力度，尽快提高全员的整体素质，为工程质量负责。

　　(3)目前很多建筑工程改造加固施工质量和效果难以保证。首先，国内从事建筑工程加固改造施工的队伍，成份复杂，大多是小公司，有的甚至没有固定工人和专业技术人员，其管理水平和技术力量受到一定限制，有些公司还一定程度的存在减少工序、以次充好、弄虚作假等不良行为;其次，已发布实施的标准规范覆盖的面和深度均有待提高，对有些加固材料的选择以及对有些加固技术施工质量的检验等都有待进一步的完善;最后，有些与施工质量有关的方面和管理人员对所用改造加固技术的特殊性及其关键环节的理解掌握不够，致使监管不力，使得施工过程的随意性很强。这些都对建筑工程改造加固的施工质量和效果产生不同程度的影响。

　　三、结构加固的方案设计

　　3.1 加固原理

　　加固、改造前原结构已经承受荷载，若将其称之为第一次受力，则加固、改造后属于二次受力。加固、改造前原结构已经产生应力应变，存在一定的压缩变形、弯曲变形等，同时原结构混凝土的收缩变形已完成，而加固一般时、是未卸除已承受的荷载，或部分卸除下进行的，加固时新增加的结构部分只是在荷载变化时，才开始受力。所以新加部分的应力、应变滞后于原结构。新、旧结构不能同时到达应力峰值，破坏时，新旧部分可能达不到自身的承载能力极限。如果原结构构件的应力和变形较大，则新加部分的应力将处于较低水平，承载潜力不能充分发挥，起不到应有的加固效果。

　　加固结构属于新—旧组合结构，新旧部分能否成为整体，关键取决于结合面能否充分地传递剪力。实际上混凝土结合面的抗剪强度一般总是远远低于一次整浇混凝土的抗剪强度，所以二次组合结构结构承载力低于一次整浇结构。加固结构的这些受力特征，决定了混凝土结构加固设计计算、构造及施工，不同于新建混凝土结构。

　　3.2 比表成熟的加固方法

　　对混凝土结构构件进行加固，目前比较成熟的加固方法有粘钢加固法、粘贴碳纤维片材加固法(以下简称“碳纤维片材加固法")、植筋法、外包钢加固法和传统的加固处理方法。本文对其中的粘钢加固法、碳纤维片材加固法和植筋法作重点介绍。

　　1.粘钢加固法

　　(1)加固原理及应用

　　粘钢加固法的原理，是将钢板用建筑结构胶粘贴于钢筋混凝土构件的表面(一般在受拉区)，利用粘结力来传递剪力，使钢板与原有钢筋混凝土结构成为一体，形成二次组合构件，从而将钢板作为受力钢筋的一部分，起着受力钢筋的作用，用以提高结构的承载力。该法的应用有以下几种形式：

　　①粘贴钢板于梁(或板)式构件底部，提高其跨中正截面抗弯承载能力;

　　②粘贴钢板于梁式构件中性轴以上或梁板顶面，提高支座正截面抗弯承载能力;

　　③将“U矽形箍板粘贴于梁式构件上，可提高其斜截面抗剪承载能力(或作为纵向钢板的锚固钢板);

　　④以双“U"形箍板相互搭接粘贴于框架柱箍向，并形成环向约束，用以对柱进行抗震加固或对轴压比超限柱进行处理(改善柱的延性)。

　　(2)构造要求

　　由于粘钢加固结合面的粘结强度主要取决于混凝土强度，因此，被加固构件的混凝土不能太低，强度等级不应低于C15。粘结钢板厚度主要根据结合面混凝土强度、钢板锚固长度及施工要求而定。下表3-1反映了不同混凝土强度下的钢板最佳厚度。

　　表3-1：粘钢加固钢板最佳厚度

　　混凝土强度等级C25