谈加固技术在建筑结构中的应用

孔　鹏

(山西省建筑设计研究院,山西 太原　030013)



谈加固技术在建筑结构中的应用

孔鹏

(山西省建筑设计研究院,山西 太原030013)

摘要：介绍了建筑结构抗震加固的原则，从加大截面法、外包型钢法、粘钢加固法等方面，论述了目前常用的抗震加固方法，并结合实例，分析了各种方法的适用范围，使结构加固工程达到安全可靠、经济合理的目标。

关键词：建筑结构，抗震加固，包钢法，预应力加固

1概述

近几年来，随着我国经济的迅猛发展，城市建设天翻地覆。在大规模新增建设的同时，部分新建成工程及老旧建筑因材料老化、震后开裂、使用功能变化、施工质量等种种原因造成结构构件强度不足、耐久性和安全性过低等众多问题。为使这些建筑能够正常使用，需要对这些结构进行抗震鉴定，并采取有效的措施加固补强。对工程结构的加固作为一项较为特殊的技术处理工作，在现代工程建设中占有非常重要的地位，深受重视并获得了较多的应用和发展。

建筑加固需要遵循的总体原则是：经过对建筑结构受力途径的改变和对其构件性能的改善，提高结构的抗震承载力，使建筑结构遭遇地震时减小其破坏和正常使用功能要求。

建筑结构的抗震加固原则主要表现在以下几个方面：

1)在结构的抗震鉴定结果的基础上，才可进行结构的抗震加固。在具体的加固实施过程中可以区分为整体加固、区域加固和构件加固。

2)在对加固方案进行确定时，应详细了解清楚结构的当前状况，对结构的抗震能力和变形能力综合协调考虑。并应查明结构是否存在局部损伤，如果发现有损伤，应对这类损伤进行专门的处理。

3)选择加固方案的时候，应避免原有结构的薄弱层发生变化。如果结构的薄弱层发生转移，则应该相应的处理新的薄弱层。

4)结构加固的重点是安全性，但也不能忽略对于结构的使用和美观的考虑，也应该考虑选择较为经济合理、便于施工的方法，并且对生产和生活的影响最低化。

2现有加固方法

抗震加固所采用的一般方法有：加大截面法、外包型钢法、粘钢法、粘碳纤维增强复合材料法、绕丝法、预应力加固法、喷射混凝土加固法、高性能钢丝复合砂浆加固法、植锚筋技术以及加强自身整体性等等方法。下面着重讨论几种常用的加固方法及其适用范围和优缺点。

2.1加大截面法

用与原结构相同的材料增大混凝土结构或构筑物的截面面积，从而提高构件的性能的方法。它不仅可以提高被加固构件的截面刚度及承载力，还可以通过对抗震区的处理来提高构件的延性。此方法广泛用于加固混凝土结构中的墙、柱、梁板等一般构件。其加固效果与原有建筑结构在加固时的应力水平、材料性能和结合面处理等因素直接有关。其特点是施工容易，适用范围较广。缺点是在现场有较大的湿作业工作，对生产和生活有一定的影响，加固后造成使用空间的减小，结构的自重增大等。

2.2外包型钢法

在构件的外部包以型钢的方法。具体可以分为干式外包钢法和湿式外包钢法。干式外包钢法是指新加的型钢与原有构件之间不采用粘结剂粘结，该法不能保证结合面剪力的有效传递。湿式外包钢法与干法的唯一区别在于在新加型钢与原有构件通过环氧树脂、乳胶水泥等高强粘结材料粘结，使型钢与原构件形成

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整体，共同受力工作，在提高梁柱承载能力的同时，还对原有构件产生约束作用，剪力也可正常传递，因此在施工中较多的是采用湿法。其特点是施工快捷、现场工作量少、受力可靠。缺点是用钢量大，加固成本较高，对施工的现场环境温度有具体的要求和保护措施。

2.3粘钢加固法

用粘结剂将钢板粘贴到需要加固的部位上，以提高其承载力和满足正常使用的方法。该方法的优点是：方案设计及结构计算简单，被加固的构件基本不受损伤，可以充分的发挥原有构件的作用；外包钢的增加厚度较小，加固后自重变化不大，施工周期短。缺点是：加固效果对施工人员的操作水平和粘胶的工艺有很大程度的依赖。

2.4粘碳纤维增强复合材料法

在常温下通过用环氧树脂胶等粘结剂将碳纤维增强复合材料和被加固的构件粘结在一起，使其作为一个整体来共同受力，与传统的粘钢加固不同。碳纤维增强复合材料具有抗拉强度高、弹性模量大、重量轻及耐腐蚀性好等特点。这种加固方法能够用于各种结构类型的加固(如工业与民用建筑物、桥梁涵洞等)；各种结构部位(如墙、柱、梁板、节点、壳、拱等)；各种结构形状(矩形、圆形、曲面结构等)。优点：因材料很薄，所以完全不改变结构的形状、外观，这是目前任何一种加固方式无法相比的。对建筑物由于腐蚀、火灾等损坏的加固修补、对由于局部改变设计用途的结构加强和提高原有结构的抗震性能尤其适合，施工快捷，没有湿作业，易于操作，经济性好。在提高结构强度的同时还能提高其耐久性和耐腐蚀性。缺点是：对于混凝土结构由于刚度不足导致变形过大的加固效果较差。

2.5绕丝法

外部采用绕钢丝的办法进行混凝土梁的加固。由于采用绕丝法加强了对混凝土梁的约束，使梁具有良好的约束斜裂缝和抗变形能力，对梁的正截面和斜截面的承载力均有提高。

2.6植锚筋技术

先在构件上打孔清孔，然后注入专用的高强结构胶，插入钢筋，待结构胶硬化后，钢筋通过与周围混凝土的粘结形成整体，从而进行锚固的技术要求。此方法的关键在于粘结剂的选择，目前常用的结构胶有以环氧树脂为基本材料的有机化学粘结剂和以无收缩快硬硅酸盐水泥为胶结材料配置的浆锚砂浆。与其他方法相比，植筋锚固具有施工方便，固化速度快，性能可靠的突出优点,很少单独作为抗震加固使用。

2.7高性能钢丝复合砂浆加固法

这种加固方法是开发较晚的一种新的加固技术，对混凝土结构的表面进行处理后，铺设上钢丝网，再喷射高性能的复合砂浆薄层，使加固层和原有机构构件共同作用，提高构件的性能。这种加固方法比粘碳纤维的施工更加简单，加固成本也较低。

2.8预应力加固法

采用外加预应力钢拉杆(下撑式、水平式、组合式)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。它可以在基本不改变使用空间的情况下，降低结构的应力水平并改变构件的应力分布，提高结构的抗震承载力。在大跨度和重型结构的加固中尤为合适，但是对加固环境的要求较高，当环境温度超过60 ℃时，应进行防护处理。

2.9混凝土加固法

将按比例搅拌好的混凝土利用高压压缩空气，通过输送管道按一定厚度要求喷射到需要加固的工作面上，使后加混凝土与原结构共同承担荷载或更好的保护原结构的一种加固方法。本方法广泛应用于建筑物的混凝土结构补强和砌体结构的整体抗震加固修复中。优点是：工期短、造价低、加固效果好。

2.10增强自身整体性加固法

该方法主要用于震前修补结构缺陷和震后对出现的裂缝进行修复加固。一样很少单独作为抗震加固使用。增强整体性的一般做法：1)压力灌浆水泥加固，可用于灌注构件的裂缝；2)压力灌环氧树脂加固法，可用于灌注有裂缝的混凝土构件，也可用于提高砌体墙的稳定性和整体强度。

3实际工程案例

1)北仓大厦加固工程，位于太原市迎泽区，该大厦主体采用框架—剪力墙结构，地上12层，地下2层。应业主要求，在大厦上部新增7层，结构形式同既有部分。因加层荷载增加及抗震要求，加固方式采用了加大柱截面，柱包钢加固，增加防屈曲支撑和阻尼器等消能减震构件。

2)山西省太原市新唐都大酒店，位于太原迎泽大街商业区，地上26层，地下3层，主体为混凝土框架剪力墙结构。由于业主使用功能的改变，需对原主体相关结构进行加固改造。根据功能改变后对原有结构的影响对有关楼板、梁柱进行加固。采用了植筋施工工艺，外粘钢板、贴碳纤维布加固工艺、钢筋混凝土无损静力切割拆除等工艺。

3)太原师范学院教学楼，建于20世纪80年代，地下1层，地上6层，为提高其抗震性能对其进行加固施工。在地下室顶布置橡胶隔震支座，地下室柱、梁采用加大截面法加固，地下室顶板采用不锈钢绞线—聚合物砂浆加固。

对一个工程进行加固，应在科学的抗震鉴定基础上合理的选择加固方案，避免加固后的结构发生薄弱层转移，避免形成短柱、短梁、强梁弱柱等不利情况。

4结语

根据加固工程的特点，加固设计应要求做到安全可靠、经济合理、施工方便、环保节能并满足使用要求，尽量减少对生产和生活的影响。科学而合理的加固方案是安全和美观的有机统一。

参考文献：

[1]JGJ 116—2009，建筑抗震加固技术规程.

[2]GB 50010—2010，混凝土加固设计规范.

[3]JGJ 145—2013，混凝土结构后锚固技术规程.

[4]13G311-1,混凝土结构加固构造标准图集.

[5]华研卓筑加固技术手册.

On application of consolidation technique in architectural structures

Kong Peng

(ShanxiArchitecturalDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

Abstract: The paper introduces the principle for the seismic consolidation of the architectural structure, indicates common seismic consolidation methods from the enlarging section method, external packaging steel method, and bonding steel consolidation method and analyzes the applied scopes of the methods by combining with the examples, so as to enhance the safe, reliable and economical aims of the projects.

Key words: architectural structure, seismic consolidation, packaging steel method, prestressed consolidation

Study on the impact of opening upon internal explosion load distribution

E Shuailei

(CollegeofNationalDefense,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210001,China)

Key words:internal explosion, load, room, open position

Abstract:Applying LS-ANSYS program, the paper carries out numerical simulation analysis of interior explosion of rectangular room with different length, width and height ratio, and compares interior overpressure curves of different rectangular room under internal explosion. Starting from aspects of opening area, position, shape and room size, it studies the influencing role of opening upon interior load, and finally draws some valuable conclusions.

文章编号：1009-6825(2016)14-0022-02

收稿日期：2016-03-04

作者简介：孔鹏(1981- )，男，工程师

中图分类号：TU318

文献标识码：A