建筑结构加固技术分析

摘要：建筑结构伴随着自然和使用环境的变化，建筑物结构的使用功能，也必然逐步递减和弱化，因此，对建筑物要采取适当科学有效的设计手段，加强前期设计工作，科学的评估建筑结构损伤程度和规律，修复结构功能，确保建筑结构不断处于安全的状态中，文章重点介绍了混凝土结构的加固技术和方法，并对不同加固方法的适用环境和优缺点进行了比较与分析。

关键词：结构；加固；分析；技术；提高

    在长期的自然环境和使用环境的影响下，结构的功能必然减弱，房屋设计者要作好设计的前期工作，同时能对结构的损伤程度和发展规律做出判断，并能够提出有效的措施保证提高建筑结构的安全性。建筑物以混凝土结构为主，因此主要介绍混凝土结构的加固技术。
1 钢筋混凝土加固技术的简介
    因为结构功能或使用条件发生改变，建筑物需要进行加固和维护，结构承载力不能满足要求，严重的结构性损坏或需要改进的耐久性评级。对于在建项目，其结构安全受周围环境的影响，新的建设工程的结构或构件已经存在或正在使用，施工时受周边客观条件约束的情况很严重。
原构件清洁和修补，被加固的混凝土构件，首先应清除表面的尘土、浮浆、污垢，对钢筋的处理是为了保证加固后钢筋与混凝土的共同工作，使钢筋不至于在加固后继续腐蚀，影响结构的耐久性。
2 建筑加固技术的基本方法
    设计者和施工者根据建筑的损伤程度结合不同的情况，选择合适的方法，提高建筑物的安全性和稳定性，这样才能提高建筑的耐久性，取得经济效益和社会效益。建筑加固的基本方法主要有以下几种。
2.1 加大截面法
    又称混凝土外包加固法，主要原理是在原混凝土的构件外部，浇筑新的混凝土，同时增加钢筋，增大构件的截面面积和配筋，提高构件的承载力和刚度、降低柱子的长细比等。增大截面加固法适用于混凝土柱、板、梁等结构构件，根据构件的受力特点、薄弱环节、几何尺寸及方便施工等，加固可以设计为单侧、双侧、三侧或四面增大截面。加配筋为主的加固，为了保证配筋的正常工作，需要按钢筋的间距和保护层等构件要求适当增加截面的尺寸。
    采用增大截面加固法，结构可靠性好，构件承载力大，刚度也得到了提高，增加了结构的稳定性。但该方法施工周期长，湿作业，往往需要停产。构件尺寸的增大可能影响使用功能；加固后容易引起地震力的增加和薄弱层的转移，要注意结构自振频率的改变；施工时要注意结合面的处理。
    进行加固柱的构造设计及施工时，应特别注意如下几点：当采用四周外包混凝土加固时，应将原柱面凿毛、洗净；当采用单面或双面加厚混凝土的方法加固时，应将原柱表面凿毛。
2.2 混凝土置换加固法
    原有结构强度低、韧性差的建筑材料被强度高、韧性好的混凝土材料置换掉，以提高结构的整体强度、刚度和稳定性。这种方法适合承重构件如梁、柱等，受压区部位的混凝土强度偏低，有严重缺陷的情况的局部加固。这种方法的优点是工艺比较简单，占用空间较小，不影响建筑物的使用功能，造价较低；缺点是施工时湿作业时间较长，会影响下一步的施工和建筑的长期使用。
2.3 预应力外加加固法
    采用高强度钢板，在外预应力钢筋组件周围进行加固，通过预加应力，增加了结构的外围压力，解决了压应力增加的问题，同时改变了原有应力的分布，提高了加固后体系的承载能力和刚度。这种方法适用于下列场合的梁、板、柱和桁架的加固：原始组件部分尺寸偏小或需要增加其荷载；原始组件需要改善其性能；原始组件高应力、应变状态，很难直接退出的结构荷载。
    这种方法的优点是占用空间少，工期短，加固效果好，很大程度上的性能提升是技术要求和施工难度高比较适用的方法。
2.4 外粘型钢加固法
    圆形组件，如混凝土柱或两个面包钢作为一个正方形或长方形的柱，大多在四个角处加固处理，与饰面板和侧面形成一个整体的四角。像这样的结构，如护套扁平钢箍的方法。外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱、结构加固节点处。这种方法的优点，可以提高结构的承载能力和刚度，不会造成更多的负荷增加，提高了抗震能力，我们可以使用的钢箍，有效地提高了最终的应变和混凝土砖和混凝土约束剪切能力，结构变形能力大大提高；如果是带包钢的框架柱，改变弱柱强梁，容易施工。
2.5 粘贴钢板加固法
    在混凝土构件表面用建筑结构胶粘贴钢板，使其如同原构件受拉钢筋一样，参与混凝土结构共同工作，以提高构件承载力。外贴型钢加固，是在原混凝土构件外粘角钢或槽钢等型钢，从而大幅度提高构件承载力的一种加固方法。外粘型钢法多用于柱子加固，也用于梁的加固。粘钢加固法施工简便、快速，增加原结构的重量较小，基本不改变结构外形，不影响建筑使用净空。但打磨混凝土表面时，粉尘和噪声较大，为提高其耐久性，延缓胶层老化，防止钢板锈蚀，粘贴完工后，需在钢板及邻接混凝土表面进行防腐处理。
    外粘型钢加固法是在型钢与原构件之间留有一定空隙，并在其间灌填乳胶水泥胶、环氧砂浆或细石混凝土，使二者粘结成整体，协同工作。外贴型钢加固，使原柱子混凝土的横向变形受到型钢骨架的约束。同时，型钢受到混凝土横向变形使的侧向挤压，使型钢处于压弯状态。
3 结构加固实例
3.1 工程概况
    某楼房屋为框架结构。经建设工程质量安全检测中心现场抽芯检测，二层柱部分存在混凝土强度等级不足的情况，原设计混凝土强度等级为C30，而检测发现混凝土强度最低的仅为21.9 MPa。设计院对该建筑物进行结构复核计算，复核计算结果表明该建筑物二层的E柱不满足承载力要求，须对其进行加固补强处理，以满足柱的承载力要求，保证结构的安全使用。
3.2 加固方案及效果分析
①将低于C30的构件实测强度输入，采用SATWE程序对原有构件配筋进行复核。复核结果表明墙柱配筋及轴压比基本能满足强度的要求，部分梁的抗弯强度不足。