建筑结构加固技术浅析

陈生

【摘 要】 随着时间的推移，建筑物的构件会出现老化、损伤等问题，为了有效的延长建筑物的寿命，确保人民群众的生命财产安全，修复和加固建筑物成为建筑行业的工作重点。本文阐述了建筑结构加固的原因，深入探讨了建筑结构技术的方法。

【关键词】 建筑结构加固技术方法

随着我国经济建设的快速发展以及建筑规模的不断扩大，现有城市土地将不能有效满足经济发展的要求，建筑加层加固行业也随之变为一门热门的新兴产业。现阶段，国内外建筑物加层加固改造项目日益增多，加固技术不断创新，就我国而言，加固改造业已经成为国家和人民日益重视的新行业，合理开展加层加固技术的工程实践，有其重要的社会意义和经济意义。

一、建筑结构加固的主要原因

1、人为因素

建筑物常常因设计错误、施工低劣、使用不当等人为原因不能满足其正常的使用要求。设计错误包括设计计算错误和设计概念错误。前者如选用错误的计算参数、计算时主要荷载被漏掉；后者如按桁架设计计算的构件，荷载作用在节间而未作用在节点。施工低劣造成施工质量事故常见的有：使用水泥超过使用期限；使用的钢筋质量低劣；施工过程中，悬挑板的负筋被踩下。使用不当常见的有：长期未清理工业建筑的屋面积灰荷载；使用荷载因任意改变使用用途而大大超载。

上述原因造成的工程事故如尚未导致建筑的倒塌，均可通过结构加固使其能正常、安全使用。

2、自然因素

建筑结构材料因长期的使用、外部环境条件而时刻受到外部介质侵蚀， 使材料状况日益恶化。例如：结构由于高湿、高温的变化产生裂缝；酸、碱等对结构的侵蚀；木材因细菌、微生物逐渐腐朽。

建筑结构的功能在以上自然因素的长期作用下将日益下降，当积累达到一定程度后，就会威胁到结构的安全，就有必要对其进行加固。

3、结构使用要求的变化

随着科技的不断进步，大规模的技术改造和结构调整正在我国的工业界有条不紊地进行。生产工艺发生变化，就要提高建筑结构的功能。例如，原有设备要更新，工厂厂房的局部要增层，设备的基础相应有了新的更高的要求，为了保证其安全使用，结构的检测、鉴定与加固就成了必然。

二、建筑结构加固技术

1、 砌体结构加固方法

砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类，施工时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

（1） 直接加固方法。

第一、 复合截面加固法： A、 钢筋砼外加层加固法。 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，并且有成熟的设计和施工经验。适用于柱和带壁墙的加固。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会有一定的减小。B、钢筋水泥砂浆外加层加固法。其优点是与钢筋砼外加层加固法相近，但提高承载力有限，适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋砼外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

第二、增设扶壁柱加固法。系砌体局部加大截面法，其优点与钢筋砼外加层加固法相近，但提高承载力有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非震区使用。

（2） 间接加固方法。

第一、无粘结外型钢加固法。该法属于传统的加固法，其优点是施工简便、 现场工作量和湿作业少，受力较可靠。适用于不允许增大原构件截面尺寸，却要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固； 缺点是加固费用较高， 并需采用类似钢结构的防护措施。

第二、预应力撑杆加固法。該法能大幅度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的加固，其缺点是不能用于温度在600℃以上的环境中。

（3） 砌体结构构造特性加固与修补。

第一、增设圈梁加固。适用范围： A、 原有圈梁不符合现行设计规范要求； B、 纵横墙交接处有明显缺陷处； C、 房屋的整体性能较差处。

第二、增设梁垫加固。当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时，必须采用此法加固。

第三、砌体局部拆砌。当建筑物局部破裂但尚未查清原因且未影响承重及安全时，可将破裂墙体局部拆除，并按提高砂浆强度一级及整砖填砌。

第四、砌体裂缝修补。裂缝修补前，应根据构件的受力状态和裂缝的特征等因素， 确定造成裂缝的原因， 以便有针对性地修补裂缝或采取相应的加固措施。值得注意的是，对于受力裂缝危及结构安全的应先加固结构后处理裂缝。

2、 钢结构加固方法

钢结构加固的主要方法有：减轻载荷、加大原构件截面和连接强度、改变结构计算图形、阻止裂纹扩展等。

（1）加大构件截面加固法。在采用此加固方法时，应根据构件已经有的缺陷和损伤的状况而选择适当的截面形式，以提高构件的稳固。

（2） 连接的加固和加固件的连接。

第一、钢结构连接方法，即焊接、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要、加固的目的、原因、受力状况、构件及施工条件，并考虑原有的连接方法确定。

第二、 钢结构加固采用焊缝连接，摩擦型高强度螺栓连接，有依据时也采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。应当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

（3） 改变结构计算图形。此加固方法是指采用载荷分布状况、传力途径、 节点性质和边界条件， 增设附加杆件和支撑、 施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固。针对不同的构件及受力可采用不同的加固方法。

第一、对结构可采用增加结构或构件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及提高构件承载力和改善结构受力特性；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，以减轻其它柱列负荷；E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉锁，以加强结构的刚度。

第二、对于受弯构件，采用改变其截面内力的方法进行加固：A、改变载荷的分布，例如将一个集中载荷转化为多个集中载荷；B、改变端部支撑情况，例如简结变铰结、铰结变刚结；C、增加中间支座或将简支结构端部连接为连续结构；D、调整连续结构的支座位置；E、将结构构件变为撑杆式结构；F、施加预应力以改变其受力。

第三、 对于桁架，可通过改变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。

（4）裂纹的修复与加固。钢结构因载荷反复作用及材料选择，构造、 制造、 施工安装不当等产生具有扩张性或脆断倾向性裂纹损伤时，应当设法修复。

第一、焊缝产生裂缝的加固；钢结构焊接后产生的裂纹有不同种类，如结晶裂纹、液化裂纹、再热裂纹、氢致延迟裂纹等。修复时应针对不同情况采取适宜的方法修补或加固：A、卸补施加固；B、负荷状态下进行补强加固 应尽量减少荷载；C、轻钢结构尤其是受弯物件不宜負荷状态下补强及加固；应注意的是修复时，同一部位修复次数不宜超过两次。

第二、钢结构构件本身产生的裂纹修复与加固； 修复前，必须分析裂纹产生的原因及其影响的严重程度，而有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施。修复与加固的要求与焊缝裂纹修复要求相近。对于那些不宜采用修复加固的构件，应予以拆除、更换。

随着时间的推移，建筑物的构件会出现老化、损伤等问题，只要秉承科学严谨的态度，认真分析出现老化、损伤的原因，掌握规律，然后采取有效的加固维修措施，就可以有效的延长建筑物的寿命，确保人民群众的生命财产安全。

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