关于加固建筑结构的技术应用_建筑结构论文发表

关于加固建筑结构的技术应用
王念国      

摘要：建筑结构的加固技术是为了确保城市建设的有序发展和人民生命财产安全。本文分析了混凝土结构、砌体结构、钢结构加固技术的特点及应用方法，并对建筑结构加固技术的发展趋势进行展望。
关键字：建筑 加固技术 纤维复合材料 钢 混凝土

一、建筑结构加固的常用技术
1、混凝土结构加固
（1）直接加固的一般方法
置换混凝土加固法：适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土加固，且加固后不影响建筑物的净空，但存在施工时湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
粘贴钢板加固法：特点是施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
绕丝法：适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。
加大截面加固法：施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
粘贴纤维增强塑料加固法：具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
有粘结外包型钢加固法：也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600℃以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
锚栓锚固法，适用于混凝土强度等级为C20～C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
（2）间接加固的一般方法
预应力加固法。该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
增加支承加固法。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
2、砌体结构加固
（1）砌体结构的直接加固方法
钢筋混凝土外加层加固法：属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强，砌体加固后承载力有较大提高，并具有成熟的设计和施工经验；适用于柱、带壁墙的加固；其缺点是现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
钢筋水泥砂浆外加层加固法：属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但提高承载力不如前者；适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
增设扶壁柱加固法：属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近，但承载力提高有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非地震区应用。
（2）砌体结构的间接加固方法
无粘结外包型钢加固法，属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠；适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
预应力撑杆加固法，能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠；适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构；其缺点是不能用于温度在600℃以上的环境中。
3、钢结构加固
（1）改变结构计算图形
对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：a．增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；b．加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；C．增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；d．在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其他柱列负荷；e．在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：a．改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；b．改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；C．增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；d．调整连续结构的支座位置；e、将结构变为撑杆式结构；f、施加预应力。
对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：a．增设撑杆变桁架为撑杆式结构；b．加设预应力拉杆。
（2）加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
2 建筑结构加固技术的发展趋势
1、钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法
用钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固钢筋混凝土结构，虽然已有20多年的研究历史，但在土木工程中的应用仍处于开创性研究阶段，国内在这方面的研究更属刚起步。但用无机复合砂浆(或水泥砂浆)粘贴钢丝网加固钢筋混凝土构件的方法，比起用有机胶做粘结剂的方法有其独有的优势(砂浆与基材间有更好的相容性、协调性、相互渗透性，而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性更好)，其应用前景较好。
2、纤维复合材料加固法的发展趋势
纤维复合材料加固法引入我国时间还很短，但已显著地显现出其优势，成为科研院所、大专院校研究的热点，并得到了广泛的实际应用。尤其是粘贴纤维加固法较成熟，应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。
根据研究现状，这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面：1)纤维材料加固构件的长期受力性能的深入研究；2)纤维材料对节点加固性能的研究；3)用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化，如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题；4)加强非碳纤维(玻璃纤维、芳纶纤维)材料加固构件的试验及理论研究；5)抗疲劳加固问题的理论研究；6)如何简化施工工艺，加强质量保证，降低工程造价是一件十分紧迫的事情。纤维嵌入式加固法在国外研究较多，在国内则刚刚起步，其有待研究的问题较多，主要有加大纤维嵌入式加固法的试验及理论研究、新型粘结材料的研究、粘结材料对界面粘结能力的研究、界面粘结破坏及劈裂破坏时截面受弯承载力的研究等。
结论：近几年来随着科技发展，出现了新的加固材料和加固方法，并且这些技术具有明显的优势，得到了广泛的应用，但并不能说明，新方法新技术就可以取代传统的方法。在发展新技术的同时，应做好各种加固方法的优势互补，各种加固材料的取长补短，做好加固技术的开发，为建筑物加固提供切实可靠的技术支持。
参考文献
[1] 墨林，韩继云．混凝土结构加固技术[M]．北京：中国建筑工业出版社．1995．
[2] 罗竞宁．钢筋混凝土梁粘钢补强试验研究[M]．北京：工业建筑出版社．1991．
[3] 张文渊、沿海地区水工建筑物混凝土的腐蚀和防护措施[J]．工程质量，2002(2)：12—14、
[4] 杨善慈，史昭福．建筑整体设计．建筑学报2002，(4)
[5] 袁海军，姜红．建设结构检测与加固手册．北京：中国建筑工业出版社2003，12