淺談既有建筑結構的加固及措施

夏冬 李龍飛 張桐瑞 劉繼遠 孫銘崧 林葉童

摘?要：為研究既有建筑結構的加固及措施，對比各項措施的適用背景及具體方法。通過分析現有的構造措施及力學措施，簡要的總結歸納出部分常見的幾種方法。研究表明：在其他條件均相差不多的情況下，力學措施以其施工方便、效果明顯等諸多優勢通常能作為最優解決方案，為以后的修繕加固工作提供一定的參考。

關鍵詞：既有建筑結構;加固;措施

近年來，我國建筑業在突飛猛進的發展，但隨之而來的問題也逐漸顯現出來。例如：部分既有建筑結構未達到使用年限便發生破損，影響正常使用，而拆除新建所耗費的社會資源太多。因此，加固既有建筑結構迫在眉睫。影響既有建筑結構使用時限的主要有構造缺陷以及力學缺陷。因房屋建筑工程地質勘察不到位，設計不達標等主觀因素或因地震，臺風等客觀影響，造成既有建筑結構破損，嚴重影響建筑的正常使用。為了達到建筑長期使用的要求，在有加固條件的情況下，針對存在隱患的既有建筑結構進行加固，以改善其使用功能，延長使用年限。

本文將針對既有建筑結構未達到使用年限便發生破損的情況，通過構造措施以及力學措施，總結既有建筑結構的加固及措施，對既有建筑結構的加固提出一定的建議。

1 構造措施

針對既有建筑加固的構造措施，本文主要講的是增大截面的加固措施。

增大截面的加固措施指的是，在既有建筑結構加固過程中，通過增大原結構截面面積或增配鋼筋，以提高受壓結構的承載力的一種直接加固法，主要用于的建筑結構包括：建筑基礎、梁、柱等結構，其中在建筑房屋加固改造中運用比較廣泛。既有建筑結構加固的增大截面加固法可以根據原結構的力學性質、自身結構、和施工條件的不同，設計為單面、雙面、三面和四面增大構件截面的方法。例如偏心受壓結構可通過加固受壓單面加固結構，軸心受壓結構可用四個方向加大截面法加固結構。

增大截面加固措施是一種傳統的針對混凝土結構的加固措施，工藝簡單，適應面廣，只要按照規范施工，就能取得良好的效果。隨著時間的推移，混凝土增大截面加固法的應用將日益廣泛，將會產生越來越大的經濟效益和社會效益[1]。

2 力學措施

2.1 外包鋼

外包鋼加固現階段通常采用型鋼或鋼板外包在原構件表面，并且在結構與外側外包的型鋼之間的縫隙處灌注環氧樹脂漿料或高強水泥砂漿，同時，在橫向應設置綴板或套箍構件作為連接的構件。該措施在混凝土結構最為常見，其優點在于能夠大幅提高結構的承載力，并且現場工作量小，加固后構件的強度、剛度、穩定性均能達到設計要求。

2.2 外包CFRP加固

CFRP（Carbon Fibre Reinforced Plastics）即碳纖維增強復合材料，是一種輕質高強度的復合材料。既有建筑結構在承受軸向壓力時，結構是由于受到極限值非常小的橫向擴張引起的，如能在結構四周創造橫向約束，能夠抵抗受壓結構的這種橫向擴張，從而提高結構抗壓承載力和變形能力。外包CFRP加固，既是利用樹脂材料將碳纖維布粘貼在受損既有建筑結構上，通過與建筑結構之間協同工作，對建筑結構產生約束作用，以改善其受力性能，提高建筑結構的極限壓應變和承載力[2]。而在柱彎曲承載力沒有明顯下降的情況下，并不考慮結構失穩的影響，因此加固后鋼筋混凝土柱具有較大的延性與耗能能力[3]。

外包CFRP加固是一種新興的既有建筑結構加固方法，相比于傳統的加固方法，外包CFRP加固有施工時間短、加固修補效果好、及抗腐蝕能力強以及適用面廣等特點。相比于既有建筑結構來說，CFRP的自重和體積可忽略不計。隨著國內外對CFRP的不斷研究，外包CFRP加固措施會在加固領域走的更遠。

2.3 基礎加固

既有建筑在施工時，由于勘測、設計失誤導致地基不穩，或在使用時地基發生不均勻沉降而導致建筑傾斜、重心移動等，或在后續使用過程中需要擴建時，都需要對地基進行加固，即基礎加固。

根據既有建筑自身因素、周圍環境因素和具體的施工情況，對既有建筑的地基有不同的加固方法。若由于地基基礎面積設計不合格或違規擴建導致地基承載力不足，可在原有地基周圍澆筑混凝土套，以增大承臺面積，使地基恢復其原有承載力[4]。若既有建筑地基附近土壤不夠緊實，受壓土壤慢性變形，造成既有建筑地基沉降，可打樁或夯實以加固地基周圍土壤，防止建筑繼續沉降。若既有建筑基礎附近土壤受污染，造成地基腐蝕，從而失去承載力，可采用土方填充工程，換掉基礎附近的的土壤，此方法即可用于補救受損地基，也可作為加固措施預防地基沉降[5]。

相比于其它結構，地基基礎是既有建筑中相當主要的一個結構，因此預防地基損壞是最主要的手段，有著非常重要的社會意義和經濟意義。

3 結語

綜上所述，本文從既有的建筑結構未達到使用年限卻發生破損，影響正常使用的情況入手，從構造措施以及力學措施入手，并且對其中涉及的增大截面法、外包鋼法以及外包CFRP碳纖維增強復合材料三種加固方式做了簡要的歸納與分析。通過研究與分析表明：在諸多加固方式中，力學措施以其無需過多的占用原有建筑面積、不影響人們的正常使用還有施工周期短的優勢而最為適合。

參考文獻：

[1]劉中伏，鄭興泉.淺析混凝土增大截面加固法[J].國防交通工程與技術，2006：72-74.

[2]王昌遠.碳纖維加固鋼筋混凝土梁的實踐[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2014：141-142.

[3]李春雄.預應力碳纖維布在鋼筋混凝土梁加固中的應用[J].廣東建材，2013，29.272：68-70.

[4]李忠.淺談建筑地基基礎加固施工技術[J].低碳世界，2014，63：254-255.

[5]李彥博.中國木結構古建筑的加固維護方法[J].甘肅科技，2012，28：127-128+148.