建筑结构加固方法探讨
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摘要：本文论述了建筑结构加固方法，分析各种加固方法的优缺点及适用范围，为今后建筑结构加固方案的选择提供一定的借鉴意义。
关键词：建筑结构；结构加固
1 引言
在建筑结构中，由于使用不当、年久失修或结构损伤破坏，不能满足使用要求；在设计或施工中发生差错引起工程质量事故；由于灾害性（如地震、火灾等）的影响使结构产生破坏；在其正常使用年限内，由于改建、扩建、用途变更，结构的损伤老化、钢筋的腐化侵蚀以及设计与施工上的缺陷等原因，造成结构不能满足功能要求，必须对其采取有效措施，对结构进行修复加固，进而提高结构或构件的强度、刚度、稳定性和耐久性等。
结构加固是通过采取一些有效的加固措施，使受损结构恢复原有的结构功能，或者在原有结构的基础上提高结构抗力性能，以满足新的使用条件下结构的功能要求。
2 建筑结构加固方法简述
2.1增大截面法
增大截面法又称外包混凝土加固法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。自十九世纪末大量混凝土结构兴建开始就有此加固方法，是一种最原始的加固方法。
该方法广泛应用于柱子加固，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。
该方法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝土共同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能等，加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败[1]。
2.2粘钢加固法
粘钢法加固是利用建筑结构胶，将钢板粘贴在被加固的结构受力部位的外边缘，使粘贴的钢板同原有结构起共同作用，达到加固和增强原结构的强度和刚度的目的，有效地提高结构的承载力，增强抗剪、抗震和稳定性，改善受力状态。
此加固方法的特点：既可提高结构强度，又可提高刚度；延伸率大，适应冲击、振动结构加固；钢板表面处理要求严格，粘结面易生锈；厚钢板端点处应力集中，混凝土易剥离。适用于承受静力作用的受弯或受拉构件的加固。
此加固方法，施工快速，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，且环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70 %，当环境有腐蚀性介质时，应采取防护措施。
2.3外包钢加固法
外包钢加固法是在构件外包以型钢的加固方法。习惯是将其分为干式和湿式外包钢加固。干式外包钢指把型钢直接外包于原构件，与原构件间没有粘结；或虽填塞有水泥砂浆，但不能保证结合面剪力有效传递，只能单独受力的外包钢加固法。湿式外包钢指在型钢和原构件间填塞乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结，将两者粘结成整体工作共同受力的加固方法。
该加固方法适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。一般用于梁、柱的加固。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。
该加固方法受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，当用化学浆液外包钢时，型钢表面温度应低于60 ℃，当环境有腐蚀性介质时，应有可靠的防腐措施。
2.4碳纤维结构加固法
碳纤维结构加固是利用环氧基粘结剂将碳纤维板或布粘贴于结构表面，达到对结构及构件加固补强的目的。
碳纤维利用自身高强度、高模量特点来提高结构构件的承载力和延性；该材料化学性质稳定，因而加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐久性、耐腐蚀性；碳纤维材料膨胀系数与混凝土相近，因此加固后，能与混凝土很好的协同工作[2]。碳纤维结构加固技术适用于构件抗弯、抗剪、抗压加固；结构体系的抗震加固及砌体结构的加固，如梁、板、柱、屋架、桥墩、筒体、壳体等结构。
该加固方法高强高效；操作简便、施工周期短；重量轻，几乎不增加结构荷载；抗撕裂性能好，协调性优。但需要专门的防火处理，对施工及粘接胶的性能要求高，造价稍高。
2.5 FRP 复合材料加固法
FRP( fiber reinforced plastics) 复合材料主要有碳纤维(CFRP) 、芳纶纤维( AFRP) 及玻璃纤维( GFRP)等，其材料形式主要有片材、棒材和型材。
FRP 复合材料加固主要应用于：梁加固。加固的作用包括抗弯和抗剪。在进行抗弯加固时，FRP 复合材料的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，以提高梁的承载能力；板加固。用厚度很薄且柔软的FRP 复合材料对板进行加固，加固后净高几乎不变，且加固后不影响其外观；柱加固。芳纶纤维布、玻璃纤维布是比较理想的柱加固材料。因为它们的弹模比碳纤维还小，其延性较好。 并且，在进行棱角打磨时一般只需要10 mm左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30 mm左右，若采用芳纶纤维就可以节约很多工时[2]。
FRP 的共同优点是：轻质高强、高弹模、抗疲劳、耐腐蚀耐久性能好、热膨胀系数低等。FRP 复合材料可以节省材料、自由裁剪、施工方便且速度快， 虽然其前期投资较大，但维护成本低，经济效益明显。因此， FRP( 片材) 复合材料在土木结构加固工程中应用潜力巨大。
2.6 增设支点加固法
该加固方法通过改变结构传力途径达到加固效果。它是在结构构件中增设支点来减小结构跨度和内力或改变其受力状态，提高其承载力的一种方法。
该方法优点是受力明确，简单可靠，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。其缺点是有时可能会给使用空间带来一定限制，影响建筑外观。
增设支点若采用湿式连接，在接点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面，应进行凿毛，清除浮渣，洒水湿润，一般以微膨胀混凝土浇筑为宜。
2.7 外加预应力加固法
该加固方法实质上就是对结构施加体外预应力，以抵消部分外荷载产生的内力，通过合适的预应力值来改善原结构的应力变形状态，增加结构构件的承载力。
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。
该方法适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600 ℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。当采用本方法加固混凝土结构时，其新增的预应力拉杆、撑杆、缀板以及各种紧固件和锚固件等均应进行可靠的防锈蚀处理。
3 建筑结构加固方案选择
以上介绍加固方法各有千秋，在实际工程中具体采用何种方法，应根据加固建筑物的不同情况有针对性的确定。方案的选择要遵循施工安全、技术可行、经济合理、施工方便、工期尽可能短的原则，需要在进行价格比、性能比、质量比的同时，还要体现出其工艺技术的科学性和先进性，这样的加固方案才是优秀的加固方案。
4 结论
随着建筑工程业的发展，在用建筑物的维修与改造，灾后建筑物的加固与维修，尽可能地延长其使用寿命符合可持续发展战略，因而具有广阔的发展前景。本文对建筑结构加固方法进行探讨，并对加固方案的选择提供了一些意见，对建筑结构加固技术的应用具有一定的借鉴意义。
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