关于建筑结构加固技术研究

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-10-05 20:26 关注：(1)

关于建筑结构加固技术研究

张海涛 李强

摘要：本文主要介绍了一些常用的加固技术及其特点，在此谈了些加固技术的研究现状及发展趋势，以供同行参考。

关键词：建筑结构；加固方法；发展；

引言

随着现代经济的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对建筑的数量、质量和使用功能提出了越来越多的要求，科学技术的进步也促使各种新型结构、新型材料以及新的施工工艺不断出现。人们在满足建筑物数量的同时，对建筑物的造型、安全性、适用性和耐久性也提出了越来越高的要求，这使得建筑行业必须面临2个方面的问题：一方面通过不断发展和采用新型结构、新材料及新的施工工艺达到新建筑的要求；另一方面对已有建筑进行鉴定评估和加固改造的问题．特别是后述问题越来越受到人们重视，建筑结构加固已成为建筑行业的一个重要分支．

一、常用结构加固方法及特点

1、增大截面法

增大截面法即增大构件的截面面积(混凝土和配筋量)，以达到提高构件承载能力的一种传统的加固方法．可广泛用于混凝土、砖混结构的梁、板、柱、墙等构件的加固．这种加固方法的优点是工艺简单，技术较为成熟，可靠性强，且能提高构件刚度和稳定性．其缺点是现场湿作业工作量大，养护时间长，对生产和生活会造成一定影响，对原有结构的外形和房屋使用空间会造成一定影响。

2、外包钢加固法

外包钢加固法是在混凝土、砌体等构件的4角或2面包以型钢(常为角钢、扁钢或钢板等)的一种加固方法，也是一种使用较广的传统方法．采用外包钢加固法能在构件截面尺寸增加不多的情况下，大幅提高构件的承载能力．且具有施工简便、现场工作量较小，受力较为可靠等优点，适于柱、梁、桁架弦杆和腹杆，以及高层建筑的加固．这种方法的不足是用钢量较大，加固维修费用较高，且对结构刚度提高不大．

3、外加预应力加固法

外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法．它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力．预应力加固法几乎没有改变使用空间，并通过卸载、加固功能消除应力滞后现象而取得较理想的加固效果．其不足是预加力设备和锚固还待完善，也存在一定的风险．目前主要用于大跨度结构的加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的大型结构的加固．

4、改变受力体系加固法

粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形，间接提高承载能力的一种加固方法．为了减小构件的计算跨度，常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术，从而改变结构的受力体系，使承载能力得以提高．其优点是简单可靠．不足是易损害建筑物的原貌和使用功能，减小使用空间．适用于房屋净空不受限制的较大跨度的梁、板、桁架等水平结构的加固．

5、粘钢加固法

粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部，以提高结构承载能力的一种方

法．这相当于构件的体外配筋．该项技术目前已趋于成熟．其优点是几乎不改变构件外形和使用空间，施工简单、快速，湿作业量小．但对加固构件工作环境有要求，环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀，否则应采取相应措施．适用于承受静力作用且处于正常环境下的受弯、受拉构件的加固．目前在桥梁和房屋结构中得到了普遍应用．

6、粘贴纤维复合材料法

粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似，只是加固用的材料是纤维复合材料，如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等．它是目前国内外研究较多且具有很大发展潜力的加固方法．与传统的加固材料相比，纤维复合材料具有强度高、质量轻、施工方便、耐腐蚀等突出优点．就碳纤维来说，其抗拉强度达3 000MPa左右，比普通钢筋高出10倍；弹性模量略高于钢筋，现已用于梁、板、柱、桥梁、屋架等多种结构的加固，但它抗剪强度较低，耐火极限不高，且目前此项技术成本较高、施工技术还欠完善等因素阻碍了其推广应用．

二、加固技术的研究现状及发展

传统的加固方法如增大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法等的技术和研究都较为成熟，并广泛运用于工程实际，取得了较好的效果．我国在试验和工程实际的基础上编制了《混凝土结构加固技术规范》．近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐．广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析，国家也颁布了一些新加固技术规范，在工程实践中正逐步推广．预计不久的将来，随着新加固技术的逐步成熟，一定会在工程中得到广泛应用．

1、碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚，发展却很迅猛．一些科研院所和大学在碳纤维加固技术的研究和应用方面开展了大量工作，主要包括以下几方面：

(1)研究碳纤维材料(主要为片材或布)加固的构件在抵抗各种荷载和变形中的承载性能以及承载力计算方法等

(2)研究碳纤维材料加固构件的破坏形式和机理．通过对碳纤维布加固的受弯、受剪构件的破坏研究表明，其破坏形式分为：碳纤维布断裂受压区混凝土压碎、剥离破坏及粘结破坏．剥离破坏是最为常见的一种破坏形式．许多研究认为剪应力是导致碳纤维布与加固构件发生剥离破坏的主要原因．

(3)开展预应力碳纤维布加固及施工机具和工艺的研究．根据碳纤维材料强度高而弹性模量相对较低的特点，通过对碳纤维布施加预应力可以发挥其高强度性能，提高加固效果．而对碳纤维施加预应力的关键技术是锚固和张拉工艺问题．

2、钢丝网水泥砂浆加固技术的研究现状及发展趋势

钢丝网水泥是一种由钢丝网增强的水泥复合砂浆，具有较高韧性、抗拉强度和抗裂能力．特别适于轮廓外形的结构单元的修复和加固．目前国内已将该项技术用于下水管道的内补维修、大坝防渗面板的加固及水库泄洪闸墩的加固等．国内在这方面的研究还刚起步，有许多理论和技术方面的问题有待解决，主要有：

(1)钢丝网水泥砂浆加固构件的基本理论的深入研究；

(2)钢丝网水泥砂浆加固构件的抗剪切、抗扭转和抗疲劳性能的研究；

(3)在现有加固构件一次受力研究的基础上，开展对二次受力加固的分析研究；

(4)如何实现用钢丝网水泥砂浆加固法来取代加大截面法加固的研究；

(5)开发高强度、高韧性、抗渗、耐腐蚀的高性能复合砂浆．

3、纤维复合材料嵌入式加固技术

纤维复合材料嵌入式加固技术是将加固材料放入结构表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘结材料使之形成整体．碳纤维材料粘贴加固技术存在的防火性能差、粘贴在楼面上(负弯矩区域易被人为或环境破坏、易产生剥离破坏等缺陷，在采用嵌入式加固法中都可以得到很好地克服．目前国外已经有了一定规模的研究和应用，国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究，但尚未应用于工程实践．今后要开展的工作主要是：加快完善和推广纤维复合材料嵌入式加固技术；建立此项技术的标准和规范；进行这方面的理论研究等．

参考文献：

[1]吕伟荣.粘贴加固受弯构件正截面承载力性能研究[D]．长沙湖南大学，2003.

[2]王孔藩,庄文华，高金华．建筑结构加固新技术—粘钢加固法[J]．建筑施工，1992,(1):25-26.

[3]袁海军，姜红.建筑结构检测鉴定与加固手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4]岳清瑞，李庆伟，杨勇新.纤维增强复合材料嵌入式加固技术[J]．工业建筑，2004,34(4):1-4.