淺談既有建筑結(jié)構(gòu)的加固及措施

夏冬 李龍飛 張桐瑞 劉繼遠(yuǎn) 孫銘崧 林葉童

摘?要：為研究既有建筑結(jié)構(gòu)的加固及措施，對比各項(xiàng)措施的適用背景及具體方法。通過分析現(xiàn)有的構(gòu)造措施及力學(xué)措施，簡要的總結(jié)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(xué)措施以其施工方便、效果明顯等諸多優(yōu)勢通常能作為最優(yōu)解決方案，為以后的修繕加固工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：既有建筑結(jié)構(gòu);加固;措施

近年來，我國建筑業(yè)在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但隨之而來的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。例如：部分既有建筑結(jié)構(gòu)未達(dá)到使用年限便發(fā)生破損，影響正常使用，而拆除新建所耗費(fèi)的社會(huì)資源太多。因此，加固既有建筑結(jié)構(gòu)迫在眉睫。影響既有建筑結(jié)構(gòu)使用時(shí)限的主要有構(gòu)造缺陷以及力學(xué)缺陷。因房屋建筑工程地質(zhì)勘察不到位，設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)等主觀因素或因地震，臺(tái)風(fēng)等客觀影響，造成既有建筑結(jié)構(gòu)破損，嚴(yán)重影響建筑的正常使用。為了達(dá)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)未達(dá)到使用年限便發(fā)生破損的情況，通過構(gòu)造措施以及力學(xué)措施，總結(jié)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固及措施，對既有建筑結(jié)構(gòu)的加固提出一定的建議。

1 構(gòu)造措施

針對既有建筑加固的構(gòu)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(jié)構(gòu)加固過程中，通過增大原結(jié)構(gòu)截面面積或增配鋼筋，以提高受壓結(jié)構(gòu)的承載力的一種直接加固法，主要用于的建筑結(jié)構(gòu)包括：建筑基礎(chǔ)、梁、柱等結(jié)構(gòu)，其中在建筑房屋加固改造中運(yùn)用比較廣泛。既有建筑結(jié)構(gòu)加固的增大截面加固法可以根據(jù)原結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)、自身結(jié)構(gòu)、和施工條件的不同，設(shè)計(jì)為單面、雙面、三面和四面增大構(gòu)件截面的方法。例如偏心受壓結(jié)構(gòu)可通過加固受壓單面加固結(jié)構(gòu)，軸心受壓結(jié)構(gòu)可用四個(gè)方向加大截面法加固結(jié)構(gòu)。

增大截面加固措施是一種傳統(tǒng)的針對混凝土結(jié)構(gòu)的加固措施，工藝簡單，適應(yīng)面廣，只要按照規(guī)范施工，就能取得良好的效果。隨著時(shí)間的推移，混凝土增大截面加固法的應(yīng)用將日益廣泛，將會(huì)產(chǎn)生越來越大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。

2 力學(xué)措施

2.1 外包鋼

外包鋼加固現(xiàn)階段通常采用型鋼或鋼板外包在原構(gòu)件表面，并且在結(jié)構(gòu)與外側(cè)外包的型鋼之間的縫隙處灌注環(huán)氧樹脂漿料或高強(qiáng)水泥砂漿，同時(shí)，在橫向應(yīng)設(shè)置綴板或套箍構(gòu)件作為連接的構(gòu)件。該措施在混凝土結(jié)構(gòu)最為常見，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力，并且現(xiàn)場工作量小，加固后構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 外包CFRP加固

CFRP（Carbon Fibre Reinforced Plastics）即碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料。既有建筑結(jié)構(gòu)在承受軸向壓力時(shí)，結(jié)構(gòu)是由于受到極限值非常小的橫向擴(kuò)張引起的，如能在結(jié)構(gòu)四周創(chuàng)造橫向約束，能夠抵抗受壓結(jié)構(gòu)的這種橫向擴(kuò)張，從而提高結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上，通過與建筑結(jié)構(gòu)之間協(xié)同工作，對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生約束作用，以改善其受力性能，提高建筑結(jié)構(gòu)的極限壓應(yīng)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(jié)構(gòu)失穩(wěn)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(jié)構(gòu)加固方法，相比于傳統(tǒng)的加固方法，外包CFRP加固有施工時(shí)間短、加固修補(bǔ)效果好、及抗腐蝕能力強(qiáng)以及適用面廣等特點(diǎn)。相比于既有建筑結(jié)構(gòu)來說，CFRP的自重和體積可忽略不計(jì)。隨著國內(nèi)外對CFRP的不斷研究，外包CFRP加固措施會(huì)在加固領(lǐng)域走的更遠(yuǎn)。

2.3 基礎(chǔ)加固

既有建筑在施工時(shí)，由于勘測、設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致地基不穩(wěn)，或在使用時(shí)地基發(fā)生不均勻沉降而導(dǎo)致建筑傾斜、重心移動(dòng)等，或在后續(xù)使用過程中需要擴(kuò)建時(shí)，都需要對地基進(jìn)行加固，即基礎(chǔ)加固。

根據(jù)既有建筑自身因素、周圍環(huán)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(chǔ)面積設(shè)計(jì)不合格或違規(guī)擴(kuò)建導(dǎo)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(tái)面積，使地基恢復(fù)其原有承載力[4]。若既有建筑地基附近土壤不夠緊實(shí)，受壓土壤慢性變形，造成既有建筑地基沉降，可打樁或夯實(shí)以加固地基周圍土壤，防止建筑繼續(xù)沉降。若既有建筑基礎(chǔ)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(chǔ)附近的的土壤，此方法即可用于補(bǔ)救受損地基，也可作為加固措施預(yù)防地基沉降[5]。

相比于其它結(jié)構(gòu)，地基基礎(chǔ)是既有建筑中相當(dāng)主要的一個(gè)結(jié)構(gòu)，因此預(yù)防地基損壞是最主要的手段，有著非常重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

3 結(jié)語

綜上所述，本文從既有的建筑結(jié)構(gòu)未達(dá)到使用年限卻發(fā)生破損，影響正常使用的情況入手，從構(gòu)造措施以及力學(xué)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(qiáng)復(fù)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(xué)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(yōu)勢而最為適合。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)，2006：72-74.

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

[3]李春雄.預(yù)應(yīng)力碳纖維布在鋼筋混凝土梁加固中的應(yīng)用[J].廣東建材，2013，29.272：68-70.

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

[5]李彥博.中國木結(jié)構(gòu)古建筑的加固維護(hù)方法[J].甘肅科技，2012，28：127-128+148.