建筑结构加固方案设计研究

刘越超

（天津市武清区建筑设计所，天津 301700）

1 引言

众所周知，我国是自然灾害多发的国家，有2/3的大城市处于地震区，历次地震都在不同程度上对建筑物造成损坏。即使在正常情况下建筑物经过长期使用亦有老化问题，建国以来全国共建成的各类建筑项目中 20世纪 90年代以后建成的占40 %左右，大部分建筑已进入了维修期，为防止出现工程质量事故问题而造成的巨大的财产损失和人员伤亡，我们就需要对一些建筑进行结构加固。

本文重点对建筑结构加固的方案及应用技术展开分析讨论，以期从中找到可靠有效的加固技术方案及其应用管理经验，并以此和广大同行分享。

2 建筑结构加固概述

2.1 结构加固的基本原则

（1）结构经可靠性鉴定需要加固时，必须进行加固，加固的范围可以是整体房屋，亦可是指定的区段或特定的构件。

（2）加固设计应考虑施工方便且可行的施工方法。对于混凝土结构，宜提高一级强度等级，并加强构造和连接措施等，以保证原结构与新混凝土协同工作。

（3）由于高温、腐蚀、冻融、振动等原因造成的结构损坏，加固时应采取减小、抵御或排除上述不利因素影响的对策，保证加固后的结构安全可靠，正常使用。

（4）结构加固应尽量考虑经济效果，尽可能做到在不停产的条件下加固，尽量不损伤原构件和减少构件的拆除，能够使用的应当保留。

（5）加固过程一定要注意安全，若发现结构构造有严重缺陷，应立即停止施工，待消除隐患后方能继续。

2.2 加固方案选择的注意点

（1）选择加固方案要考虑施工安全、效果可靠、经济性好，而且施工要简单，工期尽量短。一般的加固工程都能做到效果可靠，但往往会忽略其人员施工安全、技术合理、经济性等方面的不足，造成施工人员安全系数低，施工工期长，工艺复杂，或者是出现不必要的浪费。

（2）加固方案要在满足加固本身的要求上，多考虑使用新技术、新材料、新工艺。随着当今科学技术的飞跃发展，先进的技术、材料、工艺都能使加固方案达到事半功倍的效果，比如近几年兴起的复合材料加固法。所以一个优秀的加固方案不但要在性价比、性能比上下功夫，还要体现其工艺技术的先进性和科学性。

3 建筑结构加固技术设计应用探讨

3.1 混凝土梁、板加固的设计

3.1.1 混凝土梁、板承载力不足的原因及表现

梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或新的使用要求，必须经过补强加固，才能保证构件的安全使用。承载力不足的外观表现是构件的挠度偏大，裂缝过多、过宽、过长，钢筋严重锈蚀或受压区混凝土有压碎迹象等。引起梁、板等受弯构件承载力不足的主要原因有以下几个方面：

（1）施工方面原因。钢筋少配或误配；截面尺寸不满足设计要求；施工中，材料使用不当或失误；混凝土强度等级不满足设计要求；施工工艺不按规范执行。

（2）设计方面原因。计算简图与梁、板实际受力情况不符合；荷载漏算、少算。

（3）使用方面原因。使用过程中严重超载；使用功能的改变；使用过程中擅自拆除或破坏承重构件且不进行加固处理。

3.1.2 混凝土梁、板加固的方法

（1）增大截面加固法。增大截面法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。

增大截面法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝土共同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能；而加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败。

（2）黏贴加固法。黏贴加固法是用黏结剂（结构胶）将钢板或其他高强材料（如碳纤维、玻璃纤维）黏在需要加固的部位，以提高构件的抗弯、抗剪承载能力，亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于20世纪60年代，它不仅用于建筑，同时也用于桥梁、公路的加固。

（3）增补受拉钢筋法。对于承载力要求增加不大、经验算其截面高度满足要求的梁，只须适当增设受拉主筋即可。后补的钢筋可以直接焊在原梁的钢筋上。增补受拉钢筋法可分为全焊接补筋和半焊接补筋和黏结法三种。

3.2 混凝土柱的加固

3.2.1 钢筋混凝土柱常见问题及原因分析

一般来说，柱子的破坏往往是突然的，破坏之前的征兆不明显，属脆性破坏。

（1）混凝土柱破坏特征。钢筋混凝土柱受力后的破坏形态可分为受压破坏（包括轴心受压破坏和小偏心受压破坏）和受拉破坏即大偏心受压破坏。

（2）混凝土柱承载力不足的原因。在实际工程中，引起钢筋混凝土柱承载力不足的原因多种多样，主要有如下几种：设计考虑不周或失误；施工质量低劣；施工管理混乱，现场组织无序，质量自保体系等失效；施工技术人员业务水平低下，不能正确理解设计人员的意图，不能读懂图纸；地基沉降不均匀；建筑物使用功能改变；意外灾害，如火灾或遭外力碰撞等。

3.2.2 混凝土柱的加固方法

了解了混凝土柱的破坏特征后，应根据柱子外观表现、现场调查结果以及室内的工作结果，判明混凝土柱破坏的原因，从而采取各种不同的加固方法，及时对受损坏的混凝土柱进行加固处理。

（1）增大截面法。增大截面法又称外包混凝土加固法，是一种使用最广泛的加固柱子方法，在条件允许的情况下，是一种最可靠的传统加固方法，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。

（2）外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土的四角或两面包以型钢的一种加固方法，它的优点是构件的截面尺寸增加不大，但原柱的载力能力提高较大，这种方法特别适用于构件外形受限制，不宜增加太多的情况。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。

（3）置换加固法。置换法是一种针对柱子混凝土部分进行处理而提高承载力的方法，采用这种方法时一般不考虑原钢筋利用率的折减。该方法普遍用于混凝土柱因火灾或其它破坏而导致混凝土强度下降引起柱承载力不足的情况。

（4）预应力撑杆加固法。预应力撑杆加固框架柱是种简单又快速的加固方法，能有效地提高轴心受压或偏心受压柱的承载力，预应力撑杆有单侧和双侧两种：单侧撑杆适用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低、弯矩不变号的偏心受压柱加固；双侧撑杆适用于需变号的偏心受压及轴心受压柱加固。

4 结束语

建筑结构加固工程是一个相对年轻的土程学科分支，随着建筑工程业的发展，尤其是向着更大、更高和环境条件更复杂的方向发展，还有许多理论和实践问题以待解决，比如，对建筑结构工程加固方案进行评价的问题越来越得到科研工作者和工程技术人员的重视。本文在此基础上对结构加固工程方案评价方法进行了研究和探讨，对于建筑结构加固技术的应用具有一定借鉴和指导意义。

1 张有才.建筑物的检测、鉴定、加固与改造［M］.北京：冶金工业出版社，1997

2 文明才.建筑结构加固技术及发展趋势［J］.湖南城市学院学报，2003（14）：40～41

3 袁 浩.钢筋混凝土结构加固设计优化研究［D］.长沙：湖南大学，2000