工程结构加固技术及工程中的应用

崔宇　张坤　常全龙

摘 要：围绕建筑工程结构的加固设计，首先介绍工程结构加固的必要性以及加固技术发展的概况，然后具体说明一些常用的加固技术及其优缺点。对不符合安全标准但又因拆除导致不必要浪费的建筑物请具有相应资质的单位针对产生的原因提出处理方案，对该方案通过成本、技术、人力资源等进行可行性评估；对建筑加固改造付诸实施阶段，根据实际情况进行细部修正，对加固、预期价值等进行跟踪评估。

关键词：检测；加固技术

1 概述

随着我国经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国大规模的城市化进程逐步深入，必将导致城市可利用资源压缩，城市新建工程发展趋于平缓。此外，随着经济建设的发展，不少既有建筑物需要增加房屋高度、提高使用荷载、加大空间、加层等的改造。所以建筑鉴定、维修、加固和改造已经提上议事日程。

2 工程结构加固技术

2.1 工程结构的检测

在需要对建筑物的施工质量进行评定时，或当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对建筑物的整体结构、结构的某一部分或某些构件进行检测。由于钢结构的材质均匀，因此具有强度、塑性与韧性均能较方便地进行测试的优势。但其最大的缺点是：钢材易腐蚀，耐火性差，同时钢结构是一类缺陷敏感性结构，所以钢结构的检测主要是针对材料与连接缺陷以及锈蚀程度与涂层厚度的检测。通常所采用的方法有：超声波无损检测、渗透检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、钢材锈蚀检测及涂层厚度检测等。

2.2 工程结构加固的基本方法

2.2.1 换土法

当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。

换填法是将基础底面天然的或后天形成的软弱土层挖去或部分挖去，分层回填强度高、压缩性低且无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废料等材料，压实后作为基础持力层。

常见的有换填砂卵石和灰土法。其主要作用表现为以下几个方面：（1）换填强度较高的垫层材料后，可以有效地提高地基的承载力。（2）换填压缩性较低的材料后，可减少建筑物的沉降量。（3）换填透水性较大的材料（砂石），可使基础下面的孔隙水压力迅速消散，避免基土的塑性破坏，并可加速垫层下软弱土层的固结及其强度提高。（4）在湿陷性黄土地基中，用素土或灰土材料置换黄土，可消除湿陷变形，同时，换填后的材料因其密实度增加，还可做为防水层，减少下卧天然黄土层被水浸泡的可能性。（5）换填法除能满足上述要求外，在对环保要求较高的现代社会，它基本对周边环境不构成噪声、水质污染、大气污染、地面泥浆污染等，只有一定的振动感，但波及范围较小。

2.2.2 置换混凝土加固法

置换混凝土加固法是剔除部分陈旧的混凝土，置换成新的混凝土，新混凝土的强度等级应比原结构、构件提高一级，且不得低于c20级。比较适用于钢筋混凝土构件的局部加强处理，有时也用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等钢筋混凝土结构构件的加固。置换混凝土加固法构件加固后不影响结构原先的净空，能恢复结构原先的外观。

2.2.3 粘钢加固法

外部粘钢加固法是在钢筋混凝土受弯构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，使其整体工作共同受力，以提高结构构件承载力的一种加固方法。从而相应提高构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面的性能，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。粘钢加固法施工方便快捷，对结构的外形、净空等影响较小，在施工过程中刘生产和生活无显著影响。

2.2.4 粘结外包钢加固法

粘结外包型钢加固法是把型钢（钢板）包在被加固构件的外边，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固钢筋混凝土构件粘结成一整体，使钢材与原构件整体工作共同受力。加固后的构件由于受拉、受压区钢材截面积增大，从而正截面承载力和截面刚度都有大幅度提高。粘结外包钢加固法受力可靠，施工简便，现场工作量较小，能显著提高结构、构件的承载能力而且对结构使用空间的影响小，施工简便且湿作业量较少。

2.2.5 粘贴纤维增强塑料加固法

外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

2.2.6 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、下撑式拉杆和组合式拉杆）或撑杆，对结构进行加固的方法。预应力加固法广泛用于混凝土梁、板等受弯构件以及混凝土柱（用预应力顶撑加固）的加固，具有广泛的应用前景。该法加固效果好而且费用低，但增加了施加预应力的工序和设备。

2.2.7 碳纤维加固法

碳纤维加固混凝土是指用特制的建筑结构胶将碳纤维与混凝土牢固的粘结在一起并共同工作，达到结构加固，提高结构承载力和抗震性能、修补构件缺陷的目的，由于碳纤维具有高强度、高弹性模量、耐腐蚀、耐久性好、施工简捷、没有湿作业、不需大型施工机具、适用面广，可广泛应用于各种结构类型、各种结构形状、各种结构部位的加固修补，且不改变结构形状及不影响结构外观，又具有很好的防腐蚀性能及耐久性能。

2.2.8 植筋技术

植筋技术是一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术，可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋，已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等

2.3 工程结构加固的基本原则

各种加固方法的选择又根据可靠性签定结果、结构功能降低及加固原因，结合结构的特点，新的功能要求，当地具体条件等因素，按照加固效果安全可靠、经济合理、施工简便原则来综合分析确定。而抗震加固的重点则侧重考虑结构的整体性和延性上。在加固设计中，同样要遵循强柱弱粱、强剪弱弯、强节点、强锚固的原则，以保证加固后的结构有较好的延性，在地震作用下具有较大的内力重分布和耗散地震能量的能力。为了达到抗震加固的效果，又达到节省材料、降低造价目的，只要条件许可，实际加固工程中应采取多种措施尽量卸荷。

参考文献

[1] 李惠强.建筑结构诊断鉴定与加固修复[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2] 王宏林.建筑结构加固工程施工技术资料范例[M].北京：中国建材工业出版社，2011.