關于對建筑加固結構設計的探究

（原作者：陳志剛）摘 要：建筑作為人類的基礎設施，是生活的基本保障，隨現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展。建筑業(yè)逐步面向于現(xiàn)代化管理，在已建成或已投入使用的建筑中運用科學且合理的技術加以加固，可有效延長建筑的使用壽命，促使建筑充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。本文旨在分析當前建筑施工中所運用的加固技術，探討其優(yōu)缺點，供建筑技術設計參考。

關鍵詞：建筑；加固技術；效果；經(jīng)濟效益

1 前 言

談及建筑中已受損部位，通常采取加固處理，對于加固可針對建筑局部或整體而言，但進行加固前勢必對被加固部分進行全方位考慮，以被加固部位原結構及其承載能力為前提，盡可能減少損壞其原結構。根據(jù)加固具備操作方法便捷、便于施工、工期較短等應用特點，我們要求建筑加固技術應符合施工安全、經(jīng)濟效益高效果可靠，應保證施工方法簡單，工期短。

2 分析結構概念設計的重要性

關于結構概念設計，我們需認識力學中結構總體系與分體系間的特性及其關系，且于特定的建筑空間及地理位置、環(huán)境下運用整體概念設計對受損部位進行加固處理?；诋斍敖Y構設計及其計算理論具有某些缺陷或難以計算，勢必強調結構設計的重要性，如關于混凝土結構設計，因彈性理論計算法與塑性理論極限狀態(tài)下的截面設計得到的結果與實際值間的誤差較大，難以確保加固技術的設計是否得以充分發(fā)揮其應有的效果，為小化或規(guī)避這一問題，認識結構概念設計的重要性至關重要[1]。

3 混凝土結構加固改造方面

3.1 植筋技術

目前，植筋技術已普遍應用于建筑加固工程中，該技術以普通鋼筋與螺栓式錨筋為主，通過連接并錨固混凝土的方式達到加固目的，操作簡單且有效。另外植筋不能使用冷軋扭鋼筋，能使用光圓鋼筋嗎？筆者曾經(jīng)在某工程中看到用直徑8mm的Ⅰ級鋼筋運用于剪力墻豎向分布鋼筋植筋錨固的實例。JGJ145-2004和GB50367-2006規(guī)定不使用光圓鋼筋，原因在于光圓鋼筋不能形成機械牙鍵，所植鋼筋長期錨固性能不能得到保障。框架結構填充墻拉結筋如果設計光圓鋼筋采用植筋方式施工應該允許，而運用Ⅰ級鋼筋剪力墻豎向分布筋植筋錨固則不太恰當。

3.2 托換技術

托換技術適用于對原建筑被加固部位的加固與改造，該技術具有較強綜合性，包含了托梁（托梁接柱與托梁換柱）、拆柱或墻等技術，主要由加固、頂升或復位先關結構以及拆除已廢棄構件達到加固目的。技術優(yōu)點：工期短、費用低，但對施工人員要求較高，為保證施工安全，需由技術熟練者進行。

3.3 修補技術

常用的修補技術以內(nèi)部與裂縫修補為主：①內(nèi)部修補。該技術主要針對于建筑中的較大裂縫，對建筑結構的耐久性、安全性及其整體性均有較大影響。以壓力泵提供的壓力前提下將膠結材料通過壓入被修補的混凝土裂縫中達到加固目的。②裂縫修補。該技術廣泛應用于建筑物中各類裂縫，但需分析混凝土裂縫出現(xiàn)的原因、大小及其特性，后具有針對性的開展封護處理[2]。但目前，該技術除應用于修補外，尚未采用任何與之相對應的加固措施。

4 混凝土結構加固措施

4.1 增大截面加固措施

該技術應用與建筑原結構同類材料澆筑于鋼筋混凝土受彎或受壓部位，起著增大截面的作用，提高原結構截面的剛度及其抗彎、抗壓性能，達到加固目的。其次，在原結構的澆筑與新澆筑的共同作用下，有效提高被加固結構處的承載能力，進而強化建筑物的性能，例如使用性能與動力性能。技術缺陷：工作量較大、工期長及建筑養(yǎng)護時間長，且完工后明顯縮減建筑原空間，對生產(chǎn)與生活造成一定影響。

4.2 外包鋼加固措施

外包鋼板加固法廣泛應用于我國建筑業(yè)中，雖確保了建筑物的受力，但因耗鋼量較大，且需于60℃以下及有防護的環(huán)境中才得以使用，因此，對施工現(xiàn)場具有一定要求。該技術意在增加受拉、受壓鋼截面面積，提高截面承載能力及其剛度達到加固目的。常用類型以加固分濕式與加固干式為主，多用加固濕式外包法。相對于前者，干式外包法無需在被加固部位與鋼板間粘接任何材料，操作簡單。

4.3 外部粘鋼加固措施

采用粘接劑將加固板與建筑被加固部位粘接為整體，以粘鋼方式改善原構件的承載能力，延長其使用壽命。該技術具有施工簡單，工期較短且對生產(chǎn)與生活影響甚小等應用特點，實踐證實完工后，原建筑的外觀及凈空間變化甚微。因該技術屬于較高類施工工藝，要求施工環(huán)境需在60℃以下且濕度正常才得以順利開展加固操作，且操作水準與粘膠工藝對加過效果具有直接影響。

另外在化學補強方法中，除外部粘鋼加固外，碳纖維加固工藝也不適為一種先進的加固工法，例如，某開發(fā)公司地下室梁柱加固、某水廠水泵房大梁加固工程，由于環(huán)境濕度較大，最適于采用碳纖維加固，與其它加固工藝相比，更具有耐濕耐潮、抗腐蝕強、自重輕、強度高、施工便捷、質量好的特點，加固性能均優(yōu)于目前其它加固方法。

4.4 預應力加固措施

預應力加固技術有效提高柱、墻體的承載能力，效果顯著，且對原構件凈空間及外觀影響甚小，已普遍應用于混凝土梁、柱及墻等部位的加固工程中[3]。該技術旨在通過外加預應力鋼拉桿加固原建筑構件達到加固效果，常用方式以下?lián)卫瓧U、預應力水平拉桿及組合型拉桿為主。技術應用優(yōu)勢：降低了被加固部位的應力水平，且提高原構件截面的承載能力。

4.5 改變受力體系的加固措施

通過增加建筑物的受力點，改變其受力系統(tǒng)達到加固目的。該技術常用類型如下：①托梁換柱。基于對建筑物上方受損部位無影響下，于建筑物下方砌或更換梁柱達到加固目的。②增設受力點。常用彈性支點與剛性支點實現(xiàn)增設受力點，旨在減少建筑物結構跨度與改善其變形狀態(tài)，達到改善原構件承載能力的目的。③增設構件法?；谠ㄖ飿嫾A上，根據(jù)實際需要增設新構件，達到減少原建筑物受力面積的目的，獲取加固效果。該方法普遍應用于廠房建筑中。

5 砌體結構加固措施

5.1 增設扶壁柱與混凝土外加層

增設扶壁柱技術意在增加截面面積，提高截面承載力，但其加固效果遠不及混凝土建筑物較優(yōu)，且針對其難以抵抗地震，目前，僅限應用于我國非地震區(qū)域?；炷镣饧訉蛹庸碳夹g具備施工簡單、適用性較強的應用特點，且因我國已有較為成熟的設計及豐富的施工經(jīng)驗，完工后，顯著提高混凝土截面的承載能力。

5.2 砌體墻增加配筋

比如20ft高的混凝土砌塊（CMU）墻如果配筋足夠的話，其抗剪能力可能是不足夠的。在現(xiàn)有的墻體中加筋是否可以？當然可以。有數(shù)種向墻內(nèi)安裝趕緊的方法。如：①從側面植入鋼筋。在CUM墻體內(nèi)部按一定間隔（如槽中線間隔為4ft）切豎向槽，植入鋼筋后灌入砂漿。這項操作通常是從墻內(nèi)部開始，以免影響外立面裝飾，特別是有磚鑲面的CUM墻更應注意。②豎向鉆孔配筋。這種方法是從墻體頂部向下鉆孔并植入鋼筋。和上面的方法相似，豎孔間距由計算分析，兩孔中心之間典型距離為4～5ft。孔徑一般為4in，可用普通無收縮砂漿掛怒。也可用FEMA-172建議的聚酯砂漿灌注，這種砂漿有極好工作性和低收縮性。

6 結 語

隨現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展及人們生活水平的提高，對建筑結構設計提出了更高的要求，為確保國民生命及財產(chǎn)安全，提高建筑的耐久性尤為重要。在建筑業(yè)中，應用加固技術既延長了建筑物的使用壽命，且降低了舊建筑的拆遷機率，減輕了我國社會經(jīng)濟負擔及對環(huán)境帶來的污染，利國利民。

參考文獻

[1]陳君君，龍玉輝.對建筑加固結構設計的探析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2013，02（上）：195～196.

[2]段建勝.淺談房屋建筑的加固工程技術方法[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（04）.

作者簡介：陳志剛（1969-），男，湖南人，本科，工程師，研究方向為建筑結構設計及技術處理，從事建筑結構設計工作。

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