建筑结构加固改造的原理及方法探讨

于天泓

摘 要：

随着我国人民生活水平的提高和城市化进程的加快，人们对建筑物的要求越来越高，尤其是对于建筑物的牢固性和承受能力的要求更是与日俱增。因此，相关从业人员应该科学的运用各种措施对不同的建筑结构进行加固，以提高建筑物质量，使人民的生命财产安全得到坚实的保障。本文就建筑结构加固改造技术进行分析，对常用建筑结构加固改造方法进行介绍。

关键词：建筑结构 加固方法  技术要点

中图分类号：TU3文献标识码： A

一、 房屋建筑结构加固的原因。

1. 在设计过程中使用的标准太低，不能满足用户对于房屋功能的要求。

2. 设计中出现概念性的错误，例如计算过程有误差、设计考虑不全面而出现缺陷等。

3. 由于施工水平和施工条件的限制，对于设计中的一些问题，只是通过改变参数等手段减少建筑的缺陷，根本问题并没有得到解决。或者建筑材料本身的质量就不够，在后期的使用中，建筑结构和建筑构件出现问题，不能耐久使用。

4. 更改构件用途，在施工中为了图方便，在某些位置使用的构件与标准不符，使得构件负荷超载。

5. 为了满足有些用途，建筑随便改造，改变了建筑原有的功能。例如增加房屋层数、增加房屋负载等。

6. 由于房屋所处的环境问题，构件或者结构的性能提前老化。最明显的例子就是木结构遭到白蚁破坏，使得结构的力学性能下降，而不得不对房屋进行加固。

既有建筑物改造加固的原则和注意事项

结构或构件经过检验和可靠性鉴定后，认为不满足使用要求时，就要进行加固处理。结构加固方案的选择和加固设计对加固改造工程的质量和经济性有很大的影响，是加固改造项目成功与否的关键。在结构加固方案的选择和设计时，应根据可靠性鉴定结果，根据原有结构的实际情况和加固改造的目的和加固后的使用要求，在对加固前后结构体系和结构构件受力状况进行全面分析的基础上，充分考虑施工队伍的技术水平和施工场地条件，进行综合分析，选择合理的加固方案，使其达到加固效果好，对使用功能影响小，技术可靠，施工方便，经济合理，外观整齐的目的。加固设计重点和难点是节点处理，要通过合理构造设计，确保节点受力合理、可靠、连续。

加固施工是加固改造过程的主要环节，是实施加固设计、保证加固质量的关键，应考虑生产、生活与加固施工的相互影响。有限的施工场地、原有结构、构件的制约等对施工方法和施工质量都有影响。现场的施工操作应精细化，特别是节点处施工要求更高。由于大多数加固工程的施工只能在部分卸荷的情况下进行，且加固施工中对原结构也有不同程度的损伤，因此，施工安全很重要，施工前必须做好安全支撑，避免发生意外。加固工程竣工后，应由使用单位或主管部门组织专业技术人员进行验收。

二、建筑物改造加固的方法

总的来说，混凝土结构加固主要可分为两大类：直接加固与间接加固，他们各有自身特点和适应范围，加固方案选取时要综合分析工程的实际条件和功能要求，在诸多方法中选择适宜的方法和相应的技术。

（一）直接加固法

1、加大截面加固法     增大截面法是钢筋混凝土结构加固方法中最为常见，通过一定程度地增大构件截面尺寸、增加受力钢筋，从而提高结构构件承载力的一种加固方法。它可适用于混凝土梁、柱、板、基础等多类构件。采用增大截面法的优点在于：施工技术成熟，对施工人员无特殊的专业要求，施工方便，质量易于控制，可靠性高，可有效提高结构构件抗力，能够较大程度地提高受压构件的稳定性。但该方法也在一定程度上受到空间、使用功能等条件的限制，其缺点表现为一定程度上占据建筑物空间，缩小正常使用面积，现场施工湿作业工作量大，养护时间较长，特别在使用过程中加固对生产、生活有一定影响，而且会影响建筑物的结构外观。2、置换混凝土加固法      该方法适用于受压区混凝土存在强度偏低或有严重缺陷达不到要求的混凝土梁、柱等承重构件的加固。置换法就是要把原有的缺陷部位局部清除并用新的混凝土替代，其优点主要表现为构件加固后能恢复原貌，且不改变原有空间和建筑结构布置（建筑净空不受影响）。但该方法也存在缺点和不适用性，主要表现为施工的湿作业时间长、清除旧混凝土的工作量大并需对周边有影响的原有结构进行必要的安全支撑。3、外包钢加固法      该法主要是利用钢板、角钢等钢型材将混凝土构件（主要用于梁柱构件）包裹起来，一般沿构件角部设置角钢，横向设缀板或箍板，形成构件周边钢构架，通过钢构架共同受力提高构件的承载能力，适用于在允许少量增大原构件截面尺寸，但又需大幅度提高构件承载能力的混凝土结构构件，一般主要有干式外包钢法和湿式外包钢法两种。其中干式外包钢法型钢与构件间无任何连接，承载力的提高相比湿式加固法小，目前实际工程上使用已不多；湿式外包钢法是应用环氧树脂、环氧水泥砂浆等粘结材料将钢材和原构件混凝土面层紧密连接，整体性较好，构件的承载力和延性明显提高，实际工程使用较多，这种加固施工方法施工简便、易操作，较为可靠，同时其对使用空间影响小、现场工作量也较小，施工时间较短，但存在用钢量较大的缺点，加固费用相对较高，另外该方法不宜在60℃以上高温场所且无防护的情况下使用。4、粘贴钢板加固法      粘贴钢板加固法是采用结构胶粘剂将钢板粘贴固定于混凝土结构构件表面，使钢板与加固混凝土构件形成结构整体，来达到提高结构承载能力的目的。该方法适用于建筑工程受弯、受拉构件的加固。该法有基本不改变原结构截面尺寸、施工工艺较为简单、工期短、技术可靠性高、工艺成熟且加固效果较好等优点，特别随着该技术的推广应用，单位面积加固费用呈下降趋势，一般情况下，与其它加固方法相比，综合成本是合理的，是当前一种前景十分看好的加固方法。  5、粘贴纤维复合材加固法      纤维复合材主要包括碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP）二种，而目前加固市场上主要采用碳纤维材料。碳纤维加固法是近年以来迅速发展起来的一种混凝土结构加固技术，它通过将高强度碳纤维织物或预成型板材通过改性环氧树脂粘贴于被加固构件表面达到改善结构受力性能的目的。碳纤维布具有很高的抗拉强度和弹性模量，并具有比钢材更好的抗疲劳性能，质量比钢材小很多，碳纤维材料具有优良的抗化学腐蚀能力和耐久性，且能适用各种复杂形状混凝土的粘贴要求，因此被广泛应用于钢筋混凝土结构构件的加固，主要用于受拉和受弯构件承载力不足的加固，而用其进行缠绕约束作用时，也可用于受压构件的加固，可以有效增强被加固构件的延性，适用于结构抗震加固。在施工方面，粘贴后对原结构自重和构件尺寸没有影响，功效高，不需要大型施工机具。此外，还有用于混凝土受弯和大偏心受压构件的钢丝绳网片―聚合物砂浆外加层加固法；用于提高钢筋混凝土柱的位移延性的绕丝加固法。由于这两种加固法实际工程使用相对较少，在此不作详细介绍 。

（二）间接加固方法1、增加支承加固法  通过增设支撑点减小结构计算跨度、改变结构传力途径从而提高承载能力的加固方法被称为增加支承加固法。根据支承结构受力性能的区别分为刚性支点和弹性支点两种。该法适用于对使用条件和外观要求不高的建筑物，抢险工程的临时性支顶，具有受力明确、易于安装拆卸、简单可靠等优点；缺点表现为显著影响使用空间，对建筑物的原貌和部分使用功能造成一定损害。 2、预应力加固法  设置外预应力拉杆或撑杆并施加预应力使拉杆或撑杆受力，改变原结构应力分布，达到降低结构原有应力水平，提高结构承载能力的加固方法称为预应力加固法。该法具有三重效果――改变结构应力分布、卸载和加固，对其它加固方法中常见的应力应变滞后现象能较好地消除，因此在重型结构、大跨度构件或处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固中适用。但其缺点表现为：对原结构外观有一定影响，且在无防护的情况下，不宜用于混凝土收缩徐变大的结构，也不能用在60℃以上温度环境中。

各类加固方法都有其适用性，同一加固方法可以运用于不同构件类型，同一种构件类型也可采用不同的加固方法。甚至同一构件也可同时采用多种加固方法，如某根梁超筋需加高截面，同时再粘贴箍板解决斜载面抗剪。

结语：

综上所述，我国建筑结构存在以上问题，并且旧房加固对于节省资源、优化基建资金、延长房屋使用寿命具有十分重要的作用，对于缓解目前的住房面积紧张、能源枯竭、环境污染等问题具有重要意义。所以，加强对建筑结构加固方法的研究，对提高我国建筑的社会效益和经济发展具有重大的作用。只有充分了解了建筑结构加固的原因和方法，才能大力提高建筑质量，为人们的生活及日常事务提供安全保障。

参考文献

[1]建筑结构加固技术浅析[A]. 河南省土木建筑学会 2010 年学术大会论文集

[2]某工程中混凝土结构加固技术的综合应用[A].第 17 届全国结构工程学术会议论文集