對建筑加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探析

摘 要：作為社會(huì)行業(yè)中必不可少的組成部分，建筑行業(yè)隨時(shí)代不斷深入發(fā)展，是我國現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)水平和現(xiàn)代化管理的重要體現(xiàn)。對于已建成的建筑物，應(yīng)當(dāng)通過合理有效的建筑加固技術(shù)對其進(jìn)行維護(hù)，使建筑物不僅可以抵擋來自自然和人為的威脅，從而得到壽命保障，而且能夠充分發(fā)揮其功能作用。這些都要求更大規(guī)模的使用和推廣結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，極大發(fā)揮其積極作用。我們必須不斷分析探究結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，努力改進(jìn)原有技術(shù)缺陷，開發(fā)推廣新技術(shù)和新材料，推動(dòng)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)進(jìn)入良性發(fā)展環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：建筑加固；技術(shù)處理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TV223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

經(jīng)專業(yè)論證確實(shí)需要加固的受損建筑，就必須進(jìn)行加固處理，可以是對整體建筑結(jié)構(gòu)的加固，也可以是對特定部分的加固。進(jìn)行加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要全方位考慮，在全面了解已有結(jié)構(gòu)和承載能力等方面的基礎(chǔ)上，盡量減少損壞原結(jié)構(gòu)，充分保留并利用原有構(gòu)造的承載力，做到方法簡單可靠，同時(shí)便于施工。最終確定加固方案時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)效益高、效果可靠、施工安全的方案，而且工程簡單，施工工期短，避免復(fù)雜性施工工藝、拖延工程工期、安全系數(shù)不高及不必要的資源浪費(fèi)情況。

1 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性

概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：是在給定的建筑空間和地理環(huán)境下，充分認(rèn)識(shí)并利用結(jié)構(gòu)總體系與分體系間的力學(xué)特性和關(guān)系，用整體概念設(shè)計(jì)建筑加固總方案。對于現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算理論，存在一定的缺陷或者是不可計(jì)算性。例如：運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，基于塑性理論極限狀態(tài)的截面設(shè)計(jì)方法與基于彈性理論計(jì)算方法的內(nèi)力計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果和結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)在這一對矛盾的影響下相差甚遠(yuǎn)。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，就是為了彌補(bǔ)此類計(jì)算理論缺陷以及設(shè)計(jì)出實(shí)際中許多難以計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

2 混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)

2.1 植筋技術(shù)

植筋技術(shù)植入的可以是普通鋼筋，也可以是螺栓式錨筋，這是一項(xiàng)連接和錨固混凝土較為簡便有效的方法，目前已廣泛應(yīng)用到建筑加固改造工程中。

2.2 托換技術(shù)

托換技術(shù)是一種綜合性技術(shù)，包括托梁、拆柱或墻、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)，由加固相關(guān)結(jié)構(gòu)、頂升與復(fù)位上部結(jié)構(gòu)和拆除廢棄構(gòu)件等技術(shù)構(gòu)成，適用于對原有建筑的加固與改造。相較傳統(tǒng)建筑加固做法，托換技術(shù)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低、施工工期短、對正常生產(chǎn)生活影響小；不過對技術(shù)要求較高，為確保施工安全，必須由熟練工人來進(jìn)行。

2.3 裂縫修補(bǔ)技術(shù)

裂縫修補(bǔ)技術(shù)是一種恢復(fù)結(jié)構(gòu)因混凝土開裂而降低的耐久性和使用用途的專門技術(shù)。此技術(shù)適用于建筑物中各種裂縫的修補(bǔ)，根據(jù)混凝土裂縫的起因、裂縫大小和性狀，使用對應(yīng)的封護(hù)方法進(jìn)行處理。但是除了修補(bǔ)受力性裂縫外，仍未采用相應(yīng)的加固措施。

2.4 內(nèi)部修補(bǔ)法

內(nèi)部修補(bǔ)法就是在壓力泵的壓力作用下將膠結(jié)材料壓入混凝土裂縫中，膠結(jié)材料的膠結(jié)性能使建筑原結(jié)構(gòu)恢復(fù)整體性，并且結(jié)硬后能起到填補(bǔ)裂縫的作用。此技術(shù)對于結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和整體性都有較大影響，一般運(yùn)用于有較大裂縫寬度的建筑物。

3 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

直接加固法和間接加固法都類屬于混凝土結(jié)構(gòu)加固方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況和使用條件采用合適的方法及配套技術(shù)。

3.1 增大截面加固法

增大截面加固法是采用與原有建筑相同建筑材料，在鋼筋混凝土受彎部件受壓區(qū)加上混凝土現(xiàn)澆層，增大構(gòu)件截面面積，從而提高截面抗彎抗剪能力及其剛度，達(dá)到加固效果。同時(shí)，在適筋范圍內(nèi)截面受壓區(qū)現(xiàn)澆混凝土增加構(gòu)件截面，使新澆部分與建筑物原構(gòu)件共同作用，有效提高構(gòu)件承載能力，起到增強(qiáng)建筑物動(dòng)力性能和使用性能的作用。增大截面加固法在我國已是一種傳統(tǒng)加固方法，具有較為成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，并且試工工藝簡捷、適用性強(qiáng)，可用于墻、柱、梁等一般建筑物混凝土的加固，適用范圍廣。但同時(shí)存在施工工作量大、工期長、建筑養(yǎng)護(hù)時(shí)間長和進(jìn)行過大截面面積加固后建筑物凈空減少等缺陷，對生活和生產(chǎn)帶來一定不便的影響。

3.2 外包鋼加固方法

外包鋼加固方法分為加固分濕式和加固干式兩種，是采用型鋼或是鋼板加固被加固建筑部分的四個(gè)角，此法一般采用濕式外包法，即用環(huán)氧樹脂化灌漿或乳膠水泥等材料將鋼板和被加固部分粘接為一個(gè)整體。通過提高受拉和受壓鋼截面面積，正截面承載能力和截面剛度得到大幅提高。但不足的是工作量相對較大。干式外包鋼法則不需要在鋼板和構(gòu)件間添加粘接材料，而且施工簡單。外包鋼加固法在我國應(yīng)用較為廣泛，極大保障了建筑物受力。用鋼量較大，在60℃以上高溫并無防護(hù)的施工工地不宜采用。對于不適宜采用增大截面面積加固法但又要求提高混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的受損建筑，該技術(shù)比較適合。

3.3 外部粘鋼加固技術(shù)

粘鋼加固技術(shù)在構(gòu)件承載能力不足之處，用專門的粘結(jié)劑將建筑物和加固板粘在一起。這種方法能夠提高被加固構(gòu)建的承載能力，而且施工方便，大大縮短工期，對生產(chǎn)生活影響小，并在加固后對原建筑的外觀和凈空無多大影響，極大提升了構(gòu)件的承載能力。但此技術(shù)需要較高的施工工藝，要求在60℃以下的正常濕度環(huán)境才能進(jìn)行加固工作，而且加固效果關(guān)鍵在于操作水準(zhǔn)和粘膠工藝。

3.4 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)主要是使用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿加固原建筑物，其中，有多種鋼拉桿方式，包括預(yù)應(yīng)力下?lián)卫瓧U、預(yù)應(yīng)力水平拉桿和組合式拉桿等。此技術(shù)不僅可以降低被加固建筑物應(yīng)力水平，同時(shí)也能提高構(gòu)件截面承載力。預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固技術(shù)在加固混凝土構(gòu)件后，將會(huì)形成一個(gè)由被加固建筑物和下?lián)问嚼瓧U共同組成的超靜定結(jié)構(gòu)體系，在外荷載和預(yù)應(yīng)力作用下，拉桿產(chǎn)生的軸向力通過構(gòu)件結(jié)合處傳遞至被加固建筑物，減少部分外荷載，從而改變原建筑物截面內(nèi)力特性，極大提高構(gòu)件承載力。受預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固技術(shù)加固的混凝土受彎建筑物，在外荷載和預(yù)應(yīng)力作用下，拉桿產(chǎn)生的軸向力通過桿端錨固偏心力傳遞到建筑物上，因此產(chǎn)生的偏心受壓作用將會(huì)抵消部分外荷載彎矩，從而減小墻體外傾度，縮小甚至完全閉合混凝土裂縫寬度，提高建筑物的抗彎力。

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)主要適用于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的結(jié)構(gòu)加固施工，其優(yōu)點(diǎn)是能極大提高砌體柱的承載力，并且加固效果顯著，對原有構(gòu)件空間影響小。如今已被廣泛使用到混凝土柱、梁、墻等受彎或偏心受壓構(gòu)件的建筑加固中。

3.5 粘貼碳纖維片材或鋼板加固技術(shù)

通過粘貼碳纖維片材或是粘貼鋼板技術(shù)可以改善混凝土受彎結(jié)構(gòu)正截面承載能力不足的情況。只是如果建筑物有初始內(nèi)力并且較大時(shí)，當(dāng)建筑物承載能力已達(dá)到極限，加固用的碳纖維或鋼板的應(yīng)變較小，以致應(yīng)力較小，加固材料不能充分其作用。所以為了盡可能大的發(fā)揮加固材料作用，進(jìn)行加固施工之前必須對建筑物施行卸載處理，減少初始內(nèi)力，但卸載過程較為困難，不僅有可能會(huì)影響施工進(jìn)程，而且有時(shí)將無法實(shí)際實(shí)施，加固費(fèi)用會(huì)相對較高。

3.6 改變受力體系加固技術(shù)

通過增加建筑物受力點(diǎn)的方法，從而達(dá)到改變整個(gè)受力系統(tǒng)的加固技術(shù)就是改變受力系統(tǒng)加固技術(shù)。此技術(shù)主要分為三種形式：托梁換柱加固技術(shù)、增設(shè)支點(diǎn)加固技術(shù)、增設(shè)構(gòu)件加固技術(shù)。托梁換柱法即不改變建筑物上部受損部分的條件下，在建筑物下方更換或砌梁柱，從而達(dá)到穩(wěn)固建筑物的效果。增設(shè)支點(diǎn)法按照受力性質(zhì)又可以分為剛性支點(diǎn)加固法和彈性支點(diǎn)加固法，通過減少建筑物結(jié)構(gòu)跨度和變形狀況，有效改善建筑物的承載能力。增設(shè)構(gòu)件法是在原有建筑物的基礎(chǔ)上，繼續(xù)增加新的構(gòu)件，達(dá)到減少原有建筑物受力面積的加固目的，此方法在廠房建筑中比較常見。

4 砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

4.1 增設(shè)扶壁柱加技術(shù)

此技術(shù)屬于增大截面面積加固技術(shù)中的一種，能夠提高建筑物承載能力，但不及混凝土建筑物提高幅度大。不足之處在于難以符合抗震標(biāo)準(zhǔn)，僅限非地震地區(qū)使用。

4.2 混凝土外加層加固技術(shù)

這種技術(shù)方法簡單、適用性強(qiáng)、我國已有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，并且砌體外加上混凝土后承載能力將得到極大提高。但工程工期較長，對正常生產(chǎn)生活會(huì)造成一定影響，同時(shí)加固后的建筑物凈空將會(huì)縮小。

4.3 無粘性外包鋼加固技術(shù)

無粘性外包鋼加固優(yōu)點(diǎn)是施工簡捷、工作量小、建筑物受力情況可靠，適用于不能采用增大截面法而又要提高截面承載力的砌體柱建筑物加固。但相對經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高，需要采用鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)措施。

結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更好的要求。在各種環(huán)境因素的共同影響下，建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度隨時(shí)間的推移將會(huì)不斷下降，安全系數(shù)不斷降低，對人民生命財(cái)產(chǎn)安全必定會(huì)構(gòu)成一定威脅。此外，對舊建筑進(jìn)行加固處理能夠減少舊建筑拆遷量，減輕社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)以及對環(huán)境造成的污染破壞，所以研究探析建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)十分重要且實(shí)用。

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