建筑结构加固的探讨

郑福金

（深圳粤鹏建筑设计有限公司南昌分公司，江西 南昌330002）

1 建筑加固的主要原因：

1.1 当建筑物超过或达到设计基准期(一般为50年)时，从理论上讲，结构已经老化，不宜继续服役，因而需要对其加固。

1.2 随着生产的发展和人们生活水平的提高，人们对现有建筑物的功能感到不能满足新的使用要求。

1.3 有些建筑物质量低劣，需要加固处理。

2 建筑结构加固的原则及方法：

2.1 建筑结构加固的原则

建筑结构的加固与改造应遵循先鉴定后加固的原则。加固方案应合理可靠、经济实惠、方便施工，尽量减少对原有建筑的损坏。

2.2 建筑结构加固的方法

2.2.1 直接加固法

①增大截面法。增大截面法是用同一种材料，通过增大构件截面面积，提高构件的承载力和刚度来达到对原构件进行加固之目的的一种传统的加固方法。这种方法被广泛应用于加固砖结构中的梁、板、柱、墙等一般构件，钢结构中的柱、屋架(补焊型钢)，以及砖墙、砖柱等。增大截面法的加固效果与原结构的应力水平、材料性能、施工工艺、结合面构造处理及是否卸荷加固等因素直接相关。

②外包钢加固法。外包钢加固法是在结构构件(或杆件)四角(或两角)包以型钢的加固方法，它是一种使用面较广的传统加固方法。该方法分为干式外包钢和湿式外包钢两种形式。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下提高承载力，增大延性和刚度。外包钢加固法适用于砼柱、梁、屋架以及砌体柱和窗间墙，也适用于烟囱等构筑物的加固。值得一提的是，这种方法特别适合大型结构及大跨度结构，以及使用上不允许增大原构件截面尺寸、却又要求大幅度提高截面承载能力、增大延性和刚度的结构加固。

③预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆（分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种)或型钢撑杆，在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆，通过施加预应力，使体外的拉杆或压杆与被加固的构件共同受力，克服被加固构件应力的超前现象，提高建筑物体承载能力和刚度的方法。此方法的优点是:可在几乎不改变使用空间的条件下，改变原结构内力分布并降低原结构的应力水平，使结构构件的正截面及斜截面承载能力得到提高。因预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加部分与原结构能较好地共同作用，加之预应力所产生的负弯矩可抵消部分荷载弯矩，减小原梁的挠度，缩小原梁裂缝宽度甚至可使其完全闭合。该方法被广泛用于加固砼梁、板等受弯构件以及砼柱(用预应力顶撑加固)等。

④外部粘贴加固法。

外部粘贴加固法是用粘结剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位，以提高构件承载力和刚度的一种加固方法。这种方法在提高承载力的同时，还可以约束核心混凝土，提高混凝土强度和构件的延性。

⑤辅助结构加固法。

该方法直接用于处在被加固构件位置的型钢、钢构架或预制构件来分担、作用于被加固构件上的荷载的方法。该方法具有施工简便、结构自重增加少，可大幅度提高承载力等特点。但其占用空间较大，连接构造亦较复杂。因此，该方法多用于需要大幅度提高承载力和刚度的构造及地基基础的加固。

⑥注浆加固法。

该方法利用压力，把粘结性能较好的材料注入到被加固构件内部的空隙中，以提高被加固构件的完整性、密实性，增加材料的强度。该方法多用于混凝土或砌体结构的裂缝等内部缺陷的修复、加固及地基加固。

2.2.2 间接加固法

①增设构件加固法。该方法是在原有构件基础上增加新的构建，用以减少受荷面积，从而达到结构加固之目的。采用该方法一般不会损害原结构，且易于操作，但需增加新构件，有时会对原有的构件功能产生负面影响。

②增设支点加固法。即在梁、板等构件上增设新的支点，在柱子、屋架之间增设支撑构件，用以减少结构构件的计算跨度、荷载效应，挖掘构件潜力，增加构件的稳定性，以达到加固的目的。

③增加结构整体性加固法。即通过增加支撑等措施使结构构件形成整体，共同作用。因整体结构构件被破坏的概率远远小于单个构件，所以可以达到结构加固的目的。

④改变结构刚度比加固法。即对局部结构采取措施，改变原有结构的刚度比，用以调整结构在荷载作用下的内力分布和改善结构的受力状况来达到加固的目的。

⑤卸荷加固法。即采用新型建筑材料置换原有的建筑分隔或装饰材料，用以减少荷载，提高结构的可靠性。

3 加固技术的研究现状及发展趋势

传统的加固方法如增大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法等的技术和研究都较为成熟，并广泛运用于工程实际，取得了较好的效果．我国在试验和工程实际的基础上编制了《混凝土结构加固技术规范》。近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐，广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析，国家也颁布了一些新加固技术规范，在工程实践中正逐步推广，预计不久的将来，随着新加固技术的逐步成熟，一定会在程中得到广泛应用。

3.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚，发展却很迅猛，1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用，并被定为国家“九五”重点科技攻关项目，随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固，并取得了较好的效果。目前，我国已经具有生产粘贴树脂的能力；碳纤维材料的开发也在加紧研制中；2003年，中国工程建设标准化协会发布了企业标准《碳纤维布加固修复混凝土结构技术规程》。

3.2 钢丝网水泥砂浆加固技术的研究现状及发展趋势

钢丝网水泥是一种由钢丝网增强的水泥复合砂浆，具有较高韧性、抗拉强度和抗裂能力．特别适于轮廓外形的结构单元的修复和加固。目前国内已将该项技术用于下水管道的内补维修、大坝防渗面板的加固及水库泄洪闸墩的加固等。湖南大学结构研究所课题组进行了用钢丝网水泥砂浆来加固混凝土梁的实验研究，并在提高构件承载力和控制构件裂缝等方面取得了较好的效果。用钢丝网水泥加固混凝土结构的研究历史在国外也只有20多年，其应用仍处于初始阶段，而国内在这方面的研究还刚起步，有许多理论和技术方面的问题有待解决。

3.3 纤维复合材料嵌入式加固技术

纤维复合材料嵌入式加固技术是将加固材料放入结构表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘结材料使之形成整体，碳纤维材料粘贴加固技术存在的防火性能差、粘贴在楼面上(负弯矩区域)易被人为或环境破坏、易产生剥离破坏等缺陷，在采用嵌入式加固法中都可以得到很好地克服。目前国外已经有了一定规模的研究和应用，国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究，但尚未应用于工程实践，今后要开展的工作主要是：加快完善和推广纤维复合材料嵌入式加固技术；建立此项技术的标准和规范；进行这方面的理论研究等。

4 结束语

建筑结构在服役期间，随着时间的流逝，会因劣化、损伤造成使用功能下降，或因技术条件的限制，以及使用功能的改变等条件使工程无法正常的使用。如果能够科学地分析这种劣化、损伤的规律和程度，及时采取有效的处理措施，就可以延缓结构的损伤过程，达到延长结构使用寿命的目的。

[1]刘万峰.论建筑结构的加固原因与加固原则[J].甘肃科技，2005，21(8):1362138.

[2]陈涛，安洁杰.浅谈建筑结构加固的几种方法[J].山西建筑，2004，30(20):122.

[3]秦晓芳，赵艳敏.建筑结构加固技术及发展趋势[J].山西建筑，2007，(11).