剖析建筑结构加固方法及新技术发展方向

　　摘要：随着现代经济的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对建筑的数量、质量和使用功能提出了越来越多的要求，科学技术的进步也促使各种新型结构、新型材料以及新的施工工艺不断出现。人们在满足建筑物数量的同时，对建筑物的造型、安全性、适用性和耐久性也提出了越来越高的要求。因此进行结构加固成为了一种必然。本文逐一分析了几种结构加固的方法及特点，并在最后对新的加固技术方向做了一定的探究。

　　关键词：结构加固,方法,新技术

　　引言：近年来，随着基础建设的不断发展,愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段, 不断出现越来越多的混凝土建筑物由于设计变更、施工质量、使用功能改变或经受灾害破坏等原因。修复加固在建筑业中的比重逐年增加。

　　一、常用结构加固方法及特点

　　1、增大截面法

　　增大截面法即增大构件的截面面积(混凝土和配筋量)，以达到提高构件承载能力的一种传统的加固方法.可广泛用于混凝土、砖混结构的梁、板、柱、墙等构件的加固.这种加固方法的优点是工艺简单，技术较为成熟，可靠性强，且能提高构件刚度和稳定性.其缺点是现场湿作业工作量大，养护时间长，对生产和生活会造成一定影响，对原有结构的外形和房屋使用空间会造成一定影响。

　　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、钢筋混凝土结构加固新技术应用

　　1、FRP抗震加固技术

　　纤维增强塑料(FRP)近年来利用航天、航空工业取得的成就，在民用建筑领域的开发和应用中受到很大重视，进行了广泛的研究，取得了很大的进展。具有许多优点，作为混凝土结构加固和修补材料，得到广泛应用，开辟了一条高效、方便、经济的加固修补混凝土结构的新途径。

　　FRP加固中的缺陷在一定程度上限制了它在加固领域中的应用，尤其是弹性模量与环氧树脂层传递的剪力两方面。因为结构往往不仅要求强度加固，还需要刚度加固，因此应采用预应力的加固方法，即先对FRP施加预应力再外贴到结构上对结构进行加固，能克服FRP材性上的缺点，对结构同时进行有效的强度与刚度加固，并能充分发挥FRP的高强性能，防止发生粘结破坏，从而使得FRP能更广泛地应用于结构加固领域。预应力FRP加固受弯构件的试验及理论研究结果表明，构件开裂荷载与抗弯刚度较非预应力FRP加固的受弯构件有明显提高，屈服荷载下的挠度与极限荷载下的挠度较非预应力碳纤维布构件有明显减小，FRP最大应变较非预应力FRP加固构件有明显增大，且破坏时没有粘结破坏迹象，控制适当的预应力水平，并不会引起构件延性不足。

　　2、钢丝(筋)网水泥砂浆抗震加固技术

　　钢丝(筋)网水泥砂浆是以钢丝网或钢筋网和加筋为增强材料，水泥砂浆为基材组成的薄层结构，钢丝(筋)网也可以用其他合适的金属材料代替。与混凝土相比，钢丝(筋)网水泥砂浆的主要特点是配筋分散性好和骨料颗粒粒径小，因此，具有更好的抗裂、抗渗和韧性。

　　钢丝(筋)网水泥砂浆加固的研究在近年来已取得了一定的进展，但与其他许多成熟领域相比，还有许多问题没有解决。

　　(1)钢丝(筋)网水泥砂浆加固研究的一个重大问题是试验数据仍很缺乏，尤其是在国内，这一问题更加突出。现有的研究大多是集中在对混凝土梁加固的静载抗弯性能研究，而对混凝土梁抗剪、混凝土柱的静载试验以及动力性能和疲劳性能研究极少，甚至没有。而且现有的研究都是一次受力研究，没有考虑实际加固的二次受力性能。

　　(2)虽然有些学者对钢丝网水泥这种构件本身承载力的计算提出了一些方法，但对于加固后构件的计算没有系统的研究和分析，限制了这种加固方法的实际应用。

　　3、隔震加固技术

　　该方法是隔震技术在抗震加固领域中的应用，通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上，以减小上部结构地震反应，从而保证建筑物内人员、设备的安全。目前已研究出的隔震方法有：橡胶垫隔震、滑移隔震、滚珠或滚轴隔震、摆动隔震、悬吊隔震、弹簧隔震等。目前较多的做法是将隔震层放在原结构基础上,即基础隔震。隔震加固法用于现有建筑抗震加固在美国、日本等国已有成功的工程实例，如美国对盐湖城大厦、洛杉矶政府大楼等几十栋建筑就是采用此法进行了加固。日本对一些办公楼、机场等大型公共建筑也是采用此方法进行了加固，效果十分明显。

　　三、结束语

　　在建设中,我们应该选择合适的加固方法,同时还应考虑其是否具有良好的施工性、是否经济等方面。随着现代建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,混凝土结构加固技术会有更大发展,加固方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。

　　参考文献;

　　【1】林文修,陈昌松.混凝土加固方法与技术[M].北京:中国建筑工业出版社.

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

　　【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.

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文章名称： 剖析建筑结构加固方法及新技术发展方向

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