建筑工程中的整体加固结构设计

文/滑成 烟台国泰建筑加固有限公司 山东烟台 264002

张健 烟台金邦冶金工程咨询有限公司 山东 烟台 264002

在新的时代，建筑施工越来越受到人们的关注。对结构的稳定性和安全性有许多新的要求。许多建筑在诸多因素的影响下，结构性能发生了很大的变化，如果不及时进行结构加固很可能导致安全事故的发生。加强对建筑结构加固设计的探索对解决建筑结构隐患是十分重要的。

1、建筑结构加固的必要性

建筑结构的性能一般可采用可靠度来表征，我国的建筑结构设计统一标准中规定：结构的可靠度是结构在规定的时间内，在规定的条件下完成结构预定功能的概率。结构的可靠度设计基准期为50年。结构的可靠度是随时间的延长其材料的可靠性逐渐降低。因此，为了确保建筑结构的可靠性，就要对其结构及构造进行必要的检测、鉴定、维修、加固，从而提高和确保建筑结构的可靠度。

2、建筑结构加固设计方法研究

2.1 化学植筋技术

化学植筋技术是通过一种化学粘合剂，把加固用螺杆、钢筋等在混凝土中进行加固，这样也可以起到加固房屋建筑结构的作用。需要注意的是，在应用此技术进行加固施工时，要先找好正确的加固位置，加固位置选定之后，再进行钻孔并及时将钻孔进行清理，最后将预备好的钢筋在混凝土中进行填充，经过化学粘合剂的应用，对钢筋在混凝土中的方向及角度进行控制及矫正。加固施工一段时间后，加固钢筋就会稳定住，可以进行后续养护施工和检查施工质量。化学植筋技术主要应用在陈旧房屋的建筑结构的变革及增建施工中，此加固技术可以对房屋的剪力墙、柱头和楼板等进行结构改造，通过这些改造施工，对房屋的建筑结构进行加固。

2.2 加大截面加固法

对于加大截面加固法，可以选择钢筋网砂浆层或者采用钢筋混凝土的方法，继而把原混凝土结构的截面面积增大，从而提高结构承载能力。该法的优点：适应性强、施工简单，同时具有施工经验与成熟的设计，一般经常在板、柱、梁，或者加固一般构造物混凝土结构中用到；同时也有弊端：由于现场施工的作业时间长，会影响正常的生产和生活，而且加固后的建筑物会减小建筑物的净空间。材料性能、原结构在加固前的应力水平、施工工艺、结合面的处理、加固时是否卸荷等因素会直接影响加大截面法的效果。

2.3 粘贴碳纤维加固法

碳纤维增强复合材料对混凝土起到约束的作用，可以改善构件的受力性。，通过实验我们可以看到采用碳纤维加固可以把延性性能与柱正截面承载力提高 70%,对提高梁的抗弯抗剪能力的作用是很大的，能提高 50%或者 50%以上。

CFRP 是一种柔性材料，它不会因为加固的结构表面不平整而影响它的粘贴率，不平整的状况下有效粘贴率基本上也可以达到 100%。所以和粘贴钢板相比，用碳纤维增强复合材料进行施工，能够保证施工质量。

CFRP 有稳定的化学结构，有很好的耐久以及耐腐蚀性。由于 CFRP 及结构胶不会和结构物中的碱、盐或者酸等发生反应，所以在很大程度上就减少了腐蚀，以及相关问题，能节约很大的维修费用。另外 CFRP 对结构可以有效的隔离氯离子。碳纤维布的柔性特质，可以根据我们的需要任意裁剪，使之适应结构形状的变化，能够和结构牢牢的结合，也不会因为构件表面不平整或者是不规则等原因而改变原来的结构外观。

2.4 特殊直径桩施工技术

钢筋桩受力强，把直接把直径大于二十五毫米的粗钢筋直接打入地下，可以有效的承担来自上部结构传来的垂直压力。所以钢筋桩加固法经常被用于特殊的施工场地或者复杂的环境中。钢筋桩是一种柔性桩，它适宜在基岩埋深比较浅及上部土层为粘土的土层中运用。桩身的支撑作用和侧向土层有很大地关联性，桩身的支撑取决于侧向士层的支撑，侧土层的抗剪强度也决定了它的稳定性，由于与关联性太紧密，这也成了钢筋桩的一个明显弱点。但是也有几点好处，过程简单，易于施工、速度快，不会对承台和原有建筑物的基础造成扰动。

3、建筑工程结构加固需注意的问题

(1)方案的制定应考虑总体效应。在制定建筑物的加固方案时除考虑可考性鉴定结论和加固内容外，还应考虑加固后总体效应。

(2)材料的选用和取值应谨慎合理。在进行结构加固的设计时，如原结构材料种类和性能与原设计一致，按原设计(或规范)取值，如原结构无材料强度资料时，可通过实地测量评定材料强度等级，再按现行规范进行取值。结构加固时，为保证安全，材料强度比设计强度要高一级。当采用粘结材料和化学灌浆材料时，其强度应高于被粘结结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。

(3)荷载计算应科学规范对加固结构承受的荷载，应如实地调查和取值。建筑一经确定需加固，则加固验算应按《建筑结构荷载规范》(GB500092012)规定取值。对于在先行规范中未做规定的永久荷载，可根据情况进行抽样实测确定。抽样数不得少于5个，以其平均值的1.1倍作为其荷载标准值。对于工艺荷载和吊车荷载等，应根据使用单位提供的数据取值。

(4)承载力验算应实事求是。对现有结构，已知材料实际强度和现状后，可对其承载力进行验算。验算时，结构的计算简图应根据结构实际受力状况和结构实际尺寸确定。构件截面积应采用实际有效截面面积，考虑结构损伤、缺陷、锈蚀等不利的影响因素。验算时应考虑结构加固部分与原结构协同工作程度，并对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减；还应考虑实际荷载偏心、结构变形、局部损伤、温度作用等造成的附加应力。当加固后使结构重量增大时，尚应对相关结构及建筑物基础进行验算。当现有结构无法确定配筋量时，可根据现有荷载及结构变形状况进行荷载验算。

总之，在实际的施工中，需从建筑工程的结构入手，对建筑工程开展全方位的整体加固改造，让原本已经陈旧的建筑设施焕然一新，成为城市一道亮丽的风景线。