结构加固技术在既有建筑物中的应用综述陈振宇--中国期刊网

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结构加固技术在既有建筑物中的应用综述陈振宇

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第12期作者：陈振宇1 李留礼2

[导读] 摘要：现有建筑物，经过多年的使用后，随着技术进步和生活水平的提高，或者由于建筑物设备和生产设备的过时，使用荷载的变化，要求增加设备和负荷，改变建筑物某一部位的结构等均需按现行标准和规范，对现有建筑物进行改造与加固。本文就结构加固技术在既有建筑物中的应用展开了研究。

        1河南永丰特种专业工程有限公司河南郑州 450000 2郑州滨湖置业有限公司河南郑州 450000
        摘要：现有建筑物，经过多年的使用后，随着技术进步和生活水平的提高，或者由于建筑物设备和生产设备的过时，使用荷载的变化，要求增加设备和负荷，改变建筑物某一部位的结构等均需按现行标准和规范，对现有建筑物进行改造与加固。本文就结构加固技术在既有建筑物中的应用展开了研究。
        关键词：建筑结构；结构加固；建筑物质量
        引言
        由于设计、施工的缺陷，结构长期使用过程中的损伤、老化、劣化，改变使用功能，以及火灾、地震等原因，导致钢筋混凝土结构物受损严重。建筑结构的维修加固日益受到广泛关注，尤其是在对既有建筑物进行加固的过程中还会涉及到一些特种工程，施工难度大，成为结构工程师所必须面对的问题之一。有关资料指出，经济发达国家逐渐把建设的重点转移到旧建筑物的维修、改造和加固方面，建设总投资的40%以上用于建筑的维修加固，不足60%才用于新建筑的建设。在美国，新建筑业开始萧条，而维修改造业兴旺发展，每年用于桥梁维修和加固的工程费用就达数十亿美元。
        一、建筑加固原则
        在现有结构的维修、加固设计中，首先应保证原有结构的性能得到有效的改善和提高，满足可靠度要求，同时还应考虑施工条件、施工工期、使用要求、加固成本等因素，设计步骤一般包括问题分析、方案拟定、可行性论证、加固后结构的力学分析和校核、详细设计等。为了使结构的维修、加固最终取得良好的综合效益，设计中应遵守以下原则：
        （1）尽可能使加固措施发挥综合效应，提高加固效率。例如，如果除承载力不足外，钢筋混凝土校还存在刚度偏低的问题，则可考虑外包混凝土的加固方案。如果结构构件存在高温、冻碰、化学侵蚀等造成的损伤以及保护层厚度不足等缺陷，在选择加固方案时也应同时考虑。
        （2）尽可能保留和利用原结构构件，发挥原结构的潜力，避免不必要的拆除和更换。
        （3）尽可能减小对建筑物使用功能的影响。对十住宅、商场等民用建筑，应尽可能避免降低房屋的净高，缩小使用空间，影响房屋的采光、通风、保温隔热等功能；对于工业建筑，应尽可能避免对生产工艺、生产流程、物料运输等造成不利影响。
        （4）加固后结构的力学分析和校核除了应遵守结构设计的基本原则外，尚应考虑结构在加固时的工作应力，加固部分应变滞后的持点，新旧材料协同工作的程度，加固后构件截面形心和刚度的变化等。
        （5）避免或尽可能减小设计方案的负面效应，充分考虑加固措施对结构体系、未加固构件、地基等可能造成的不利影响。
        （6）应采取可靠措施保证新旧材料的共同工作，尽可能通过合理安排新旧构件的拆装顺序，通过临时卸载、临时支顶或采取预应力加固的方法等，减小应力滞后现象，充分发挥新增部分的作用。
        二、常用的加固方法
        （一）预应力加固法
        预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆（分水平拉杆和组合式拉杆）或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撵杆受力，影响并改变原结构应力分布，并降低结构原有应力水平，致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果，适用于大跨度结构加固，以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。

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        （二）增大截面加固法
        对钢筋混凝土结构而言，增大截面法是通过采用同种材料（钢筋混凝土）来增大原混凝土结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时，常采用增大截面法，其优点如下：（1）施工技术成熟，便于实施；（2）质量好，可靠性强；（3）提高抗力及构件刚度的幅度大，尤其对柱增加稳定性较大。增大截面、增加刚度，首先要考虑分析整体结构，不能仅为局部加大而加大，这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。此外，加大截面法还有一些不利因素，使用时要予以考虑。因构件质量和刚度变化较大，结构固有频率会发生变化，因此，应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域，造成新形式的破坏。
        （三）改变受力体系加固法
        改变受力体系加固法是通过增设支点去改变结构的受力体系的一种加固方法。增设支点可以减小结构构件的计算跨度,降低计算弯矩,大幅度提高结构构件的承载力,减少和限制梁板的挠曲变形,从而减小挠度、缩小裂缝宽度。按增设支点的支承情况不同,可分为刚性支点和弹性支点两种。与弹性支点相比,刚性支点刚度较大,新支点处在荷载作用下没有竖向位移或位移较小,可以忽略不计,所受的荷载传给其它承重结构的支柱和支承构件或直接传给基础。这种支承结构受力比较明确,计算比较简单,且施工方法更简易。改变受力体系加固法的主要缺点是使得使用空间受到了一定的影响。
        （四）碳纤维加固
        碳纤维加固是最近十几年发展起来的新技术,随着该技术的成熟,其发展前景十分广阔。其加固机理是将碳纤维布采用高性能的环氧类结构胶贴于混凝土构件的表面,利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力的目的。适用于新旧混凝土结构的梁、板及剪力墙以及一些特种构件的加固。
        三、新兴的加固技术
        高强复合纤维加固系统采用美国泰扶（R）芳玻韧布(TYFO(R)Fibrwrap)由美国1988年研制成功并投入使用，该材料在美国、加拿大工程加固市场占有率80%以上。该材料对原结构无破坏，施工简便，相对于其它方法系统自重更轻，不需要重型或专用设备，可以在操作空间受限制的地方使用，可以很容易对加固后表面进行装饰。增加抗弯构件的抗弯强度，增加结构的抗剪强度和延性，增加柱的竖向承载力，屈服强度：并可以保护内部结构不受腐蚀可以在水下使用。
        其施工工艺如下：基层处理，清除表面粉刷及抹灰层并对表面进行清洁，对结构表面凸凹处进行修补，修圆柱角，根据图纸尺寸裁剪芳玻韧布，将特种环氧树脂混合并搅拌5分钟，表面涂刷基层树脂，即用毛刷在柱表面涂刷一层树脂或先用毛刷在梁、板底梁侧等需粘贴纤维的地方涂刷一层树脂，用树脂通过手工或浸润机将纤维浸透，将浸透好树脂的TYFO SEH51纤维布包覆并粘贴于涂刷好基层树脂的表面；在常温下养护24小时，最后在加固材料表面进行饰面施工。该加固技术应用于某桥梁的加固改造工程，该桥为非预应力板梁结构，跨径为13m+18.2m+13m，每跨共有18块宽为1.2M的预制板梁组成。通车使用已十多年，但板梁1/4至跨中发现不少迅速发展的横向贯通裂缝，裂缝宽约0.2㎜，间距约20-25㎝，经分析为超重车辆引起的弯曲裂缝。采用美国泰扶芳玻韧布复合纤维，在每块板底粘贴一层纤维布，部分状况较好的板底粘贴为条状纤维布，根据计算：满贴的板梁其抗弯承载力可在不中断交通的情况下，十多天即完成了全部的加固修复工作。两年来，该桥工作良好，再未发现开展的裂缝。
        结论
        综上所述，既有房屋由于自身老化、荷载量增大、不符合现今房屋建筑功能要求等原因，对其进行建筑结构加固成为重要工作。对既有房屋进行结构加固，可有效提高既有房屋的安全性、功能性、节能性，增加既有房屋的使用年限，在保障居民的人身财产安全的基础上，实现既有房屋建筑的最大应用价值的利用。
        参考文献
        [1]熊健.降水减压——锚固技术在既有建筑物地下室抗浮事故中的应用[J].广东土木与建筑,2018,25(11):71-73.
        [2]常涌.既有房屋钢筋混凝土建筑结构加固设计研究[J].建筑技术开发,2018,045(007):18-20.