浅析大型建筑结构选型及加固技术

刘 飞

(徐州工程学院土木工程学院，江苏 徐州 221000)

0 引言

随着我国大型建筑结构数量的不断增加，如何对结构进行选型显得尤为重要，因为好的结构形式不仅仅需要考虑其使用功能，同时还需要做到结构的安全合理、可施工性、造价上的经济等。可见在对大型建筑物进行方案设计时，必须将结构选型放在重要地位。同时还值得关注的一点是，随着建筑物年限的增加，会因劣化、损伤等造成其使用功能的下降，此时则需要对现有的建筑物进行科学的分析，重点分析其劣化损伤的规律和程度，在此基础上进行相应的加固，常用的加固技术很多，包括增大截面法、预应力加固法以及改变结构受力体系加固法等。

1 影响结构选型的因素及原则

想要选择最佳的结构形式，则首先应该分析影响大型建筑结构选型的因素有哪些，常见的影响因素可以大致的归结为如下几个方面：

1)结构功能适应方面：主要是从两个方面着手即内部空间设计和使用功能方面，其中的使用功能主要是考虑该建筑物的具体用途。

2)结构受力方面：主要是结构的抗风能力、抗震能力以及整体刚度等，无论考虑何种能力，都必须保证整个建筑物受力体系的合理性。

3)结构美学理念方面：大型建筑物不仅需要满足人们的功能需求，同时还需要保证一定的美学性，主要包括单体视觉形象美、外部环境系统的协调美、内部功能系统的协调美以及结构系统的技术美等。

4)结构在成本控制方面：建设大型建筑物所需要的费用很高，所以，在建设之前都必须对其进行综合经济分析，能够在一定程度上减少建设费用，提高工程投资的经济效益。

分析了影响大型建筑物结构选型的因素之后，则有必要就其具体的选型原则进行相应的阐释，其选型原则可以大体的归结为如下几点：

1)保证建筑物体系的安全性：建筑工程中必须严格按照工程规范要求，在选择建筑材料时必须进行综合考虑其性能。

2)建筑物的经济性：合理的考虑建筑材料的价格问题，合理的对建设工期进行安排等。

3)先进性，可以在建设的过程中使用一定的新结构、新技术、新材料以及新工艺等，用于缩短建设工期和提高建筑物的质量，在提高先进性时必须保证建筑物的安全性，一切以安全为主。

2 建筑结构选型

2.1 建筑结构体系选择

修建大型建筑物之前，首先应该就其结构体系进行合理的选择，是采用钢筋混凝土结构体系还是选择钢结构体系，或者选择钢筋混凝土组合结构体系，以下就这3 种主要的结构体系进行一一分析。

钢筋混凝土结构体系，如果只是单纯的利用混凝土进行修建，虽然能够保证建筑物的抗压性能，但是其抗拉性能便不能得到保证，所以可以选择在混凝土中加入一定数量的钢筋，这样便能合理的利用上钢筋的强抗拉性能。对于该种结构形式而言，其不仅能够更加合理的利用钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点，同时还能够在一定程度上降低工程造价，保证建筑结构的耐火性和耐久性，提高整体性能等。

如果是选择钢结构体系，由于该体系的特点在于构件截面较小，并且其自身的重量较轻，具有很好的抗震性能等，所以能够保证建筑结构的性能。钢结构体系之所以没有被广泛的应用于建筑工程中，主要是因为钢材的造价高、容易被腐蚀以及防火性较差等。其主要结构形式有框架形式、框架－支撑形式等多种形式。

选择钢筋混凝土组合结构体系，现阶段工程中使用的该种体系一般有两种：

1)型钢混凝土结构形式，指的是在混凝土内部设置一定数量的内含型钢的劲性钢筋，该体系能够提高建筑结构的承载力、抗裂性及抗震性。

2)钢管混凝土结构形式，指的是利用混凝土填充钢管，该结构形式在三向受压状态情况下，混凝土自身的性能会得到很大的改善，进而提高结构的承载力、塑性、韧性以及抗震性能等。

2.2 建筑结构选型

实际工程中，需要首先掌握建筑结构的具体使用功能、建设周边地区的地震基本烈度、基础的地质情况、材料供应情况以及施工单位的具体技术条件等，在此基础上严格按照工程设计相关规范和原则，进行综合分析，最终选择最为合理的结构形式。以下就一些大型建筑结构选型进行分析：

1)对于建筑高度比较高的，可以考虑钢结构形式，这里的建筑“高度”需要根据具体情况进行相应的分析。当建筑体型为板式楼的，可以优先考虑剪力墙板钢结构，当为塔式楼时，可以优先考虑筒体钢结构形式。

2)当该大型建筑物为高层教学楼或者病房楼时，可以优先考虑使用混凝土框架－剪力墙结构或者混凝土框架结构。

3)对于体育馆、影剧院等大型建筑结构，由于其往往需要大空间的屋盖结构，所以可以优先考虑钢结构形式。

3 建筑结构加固技术

建筑结构加固的原则有如下5 点，即结构体系总体效应、先鉴定后加固、材料的选用、加固方案的优化以及与抗震设防结合的原则。以下就基于这5 点原则分析现阶段施工中常用的一些加固技术。

1)利用砌体结构对建筑结构进行加固，常用的方法有：利用钢筋混凝土对建筑结构进行外加层加固，该技术主要适用于对柱、带壁墙的加固；利用钢筋水泥砂浆进行加固，主要适用于对砌体墙的加固；在建筑结构外部设置一定数量的扶壁柱，一般仅适用于非地震区；利用预应力撑杆进行相应的加固，常被使用于处理高应力、高应变状态的砌体结构。

2)在建筑结构的表面用特制的胶粘贴钢板进行加固，原理在于让钢板和混凝土能够共同工作，进而提高建筑结构的承载力，该技术的核心在于提高原结构的配筋数量，进而达到提高结构的整体刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等性能，现已经被广泛应用于建筑领域和公路桥梁领域。

3)预应力加固技术，其具体施工是在原建筑结构的周边设置一定数量的预应力钢拉杆或撑杆，从而在一定程度上影响并改变原建筑结构内部的应力分布，最终提高原建筑结构的承载能力。该技术的主要特点能够达到的效果有3 个方面，即对结构进行加固、卸载和改变原建筑结构的内力。

4)在建筑结构的内部梁或者板等部分粘贴一定的纤维复合材料，我国现阶段比较常用的复合材料是碳纤维片材，施工的具体部分大致有如下一些，在粱、板等的受拉区，在粱、柱等构件的侧面和底部，在构件四周，在受拉件的轴向进行粘贴等。

4 结语

综上所述，影响大型建筑结构的选型因素主要体现在建筑物的功能要求、结构受力合理性、经济因素的制约等方面，所以，在选择建筑结构的形式时，需要综合考虑多个方面，能够选择最佳的结构形式。对于建筑结构的加固，同样，也需要结合实际情况，充分考虑各方面因素，以便选择最优的加固方案。

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