建筑結構加固技術的方法及其特點

劉付良 張雪

摘要：本文綜合介紹了混凝土結構加固技術現狀、加固原因、加固原則、加固方案的選擇，并對各種方法的特點和適用范圍以及有待改進的地方進行了探討。掌握和發展該技術，并應用到實際工作中，充分發揮科學技術帶來的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：建筑結構；加固技術；結構使用；要求

一、建筑結構加固原因

（一）人為因素

首先，設計人員原設計有誤，考慮不周。設計出現失誤常常是由于設計人員對結構承受的載荷和作用力估計不足，考慮載荷漏項，以及施工過程中的實際載荷遠遠超過設計值等原因造成的。其次是施工質量差。由于施工管理混亂，施工人員技術水平不高，施工企業未能把好質量關等原因造成的施工質量差在已有工程事故原因統計中占有較高的比例。第三是使用管理不當。主要表現為：建筑物建成交付使用后，使用部門管理不善，擅自改變建筑物的用途或使用環境管理不善，不進行定期維護，因侵蝕性物質進入結構構件造成損害等。

（二）環境因素

在長期的外部環境及使用環境條件下，建筑結構材料每時每刻都受到外部介質的侵蝕，導致材料狀況的惡化，可分為以下三類：（1）化學作用：例如化工車間的酸、堿氣體或液體對鋼結構、混凝土結構的侵蝕（2）生物作用：如微生物、細菌使木材逐漸腐朽等。（3）物理作用：如高溫、高濕、凍融循環、晝夜溫差的變化等，會使結構產生裂縫等。自然災害如風災、地震等的破壞，重者可使建筑物毀于一旦，輕者會降低結構的安全性和耐久性。因此，有必要對受損建筑物進行必要的維修和加固，以提高工程結構的安全性，延長其使用壽命。

二、建筑結構加固原則

（一）結構體系總體效應原則。盡管加固只需針對危險構件進行，但同時要考慮加固后對整體結構體系的影響。因此，在制定加固方案時，應對建筑物總體考慮，不能簡單采用“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的辦法。

（二）先鑒定后加固的原則。結構加固方案確定前，必須對已有結構進行檢查和可靠性鑒定分析，分析結構的受力現狀和持力水平，為加固方案的確定奠定基礎。

（三）材料的選用和取值原則。原結構的材料強度應按規定取用，如原結構材料種類和性能與原設計一致，按原設計（或規范）值取用；當原結構無材料強度資料時，可通過實測評定材料強度等級，再按現行規范取值。

（四）加固方案的優化原則。建筑結構加固方案的選擇應充分考慮已有結構實際現狀和加固后結構的受力特點，對建筑結構整體進行分析，保證加固后結構具有較高的安全性和可靠度。此外，要考慮綜合經濟指標、施工特點和技術水平，在加固方法的設計和施工組織上采取有效措施，減少對使用環境和相鄰建筑結構的影響，縮短施工周期。

（五）與抗震設防結合的原則。我國是一個多地震的國家，為了使在地震高發地帶上的建筑物具有相應的安全儲備，在對其進行承載力和耐久性加固、處理時，應與抗震加固方案結合起來考慮。

三、常用建筑結構加固方法及其特點

（一）直接加固法

1.增大截面法

增大截面法是用同種材料加大構件截面積來提高承載力，工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗。該方法的優點是工藝簡單，適用范圍廣。其缺點是現場濕作業工作量大，施工周期長，對建筑物的使用環境影響大。此外，還會減少建筑物凈空，使結構自重增大。

2.外包鋼加固法

外包鋼加固法是在結構構件（或桿件）四角（或兩角）包以型鋼的加固方法，分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。該方法適用于混凝土柱、梁、屋架、及砌體柱和窗間墻以及煙囪等構筑物的加固。該方法的優點是施工簡便，現場工作量較小，施工周期短，受力較為可靠；缺點是用鋼材的使用量較大，加固維修費用較高。

3.預應力加固法

預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿，在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿，通過施加預應力，提高建筑物體承載能力和剛度的方法。該方法被廣泛用于加固砼梁、板等受彎構件以及砼柱等。

該方法的優點就是可在幾乎不改變使用空間的條件下，改變原結構內力分布并降低原結構的應力水平，提高構件的承載力。其缺點是：施工時需要增加預應力工序和設備，對施工技術要求高，預應力桿與被加固構件的連接（錨固）處理較復雜，施工難度大。

4.外部粘鋼加固法

外部粘貼加固法是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位，以提高構件承載力和剛度的一種加固方法。這種方法在提高承載力的同時，還可以約束核心混凝土，提高混凝土強度和構件的延性。這種方法常被用來加固承受靜力作用下的砼（或型鋼）受彎及受拉構件。

但它要求環境溫度不超過60℃，相對濕度不大于70%，無化學腐蝕的影響。此外，本方法對施工工藝要求高，需要專業的施工隊伍。該法施工簡單、周期短，對生產和生活影響較小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響。

（二）間接加固法

1.增設構件加固法

該方法是通過在原有構件基礎上增加新的構件，改變構件剛度比等途徑，減少受荷面積，從而達到結構加固之目的。采用該方法一般不會損害原結構，且易于操作，但需增加新構件，有時會對原有的構件功能產生負面影響。

2.增設支點加固法

增設支點加固法是通過增設支承點來減少結構計算跨度，達到減小結構內力和提高其承載力的加固方法。按照增設支承結構的變形性能可分為剛性支點和彈性支點兩種。該法簡單可靠，但對建筑物的外觀和使用功能影響大，同時對使用空間也有影響，適用于梁、板、桁架等水平結構的構件。

3.增加結構整體性加固法

增加結構整體性加固法即通過增加支撐等措施使結構構件形成整體，共同作用。因整體結構構件被破壞的概率遠遠小于單個構件，所以可以達到結構加固的目的。

（三）綜合加固法

綜合加固技術就是同時采用多種加固技術增強結構某一方面的性能，進行綜合加固設計的關鍵是利用各種加固方法的優勢，其基本思路為：

1.充分利用單一加固法法的優點。例如，預應力加固法可以克服其它方法不能克服的應力應變滯后，減小撓度和裂縫寬度；碳纖維材料比常規材料（如鋼材）抗腐蝕能力要強得多，尤其適用于腐蝕性環境以及沿海的混凝土結構。

2.彌補單一加固方法的缺陷。例如，增設支點加固法通過增設支點以改變結構的受力體系的加固方法，此方法可以減小結構構件的計算跨度，大幅度地提高結構構件的承載力；但采用這種方法會減小建筑結構的使用空間。因此，必須考慮輔以其它加固方法。

四、結語

我國建筑市場巨大，當前土建結構的加固改造是我們面臨的一項意義重大的任務。建筑結構加固己逐漸成為建筑工程中的一個新興的行業，隨著建筑業的蓬勃發展，建筑物的加固、維修、改造的應用領域和范圍也將越來越廣，在發展新的建筑加固技術的同時，也應較好的結合傳統的加固技術，實現二者的優勢互補，真正做到為建筑物的加固提供切實可靠的技術支持。

參考文獻：

[1]高邦強.房屋建筑施工應用結構加固技術[J].建材發展導向（上），2018（4）.