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摘要：为保证建筑物的安全性，要不断地引进先进的建筑物结构加固改造技术，并进行充分的吸取，根据建筑物的实际情况对其进行合理的改善，科学合理的选择加固技术，对建筑结构的加固必须有针对性，并且要考虑成本问题，研制高效的加固材料，保证建筑物的结构安全，在保证人们的生命和财产安全的基础上，提高企业的经济效益和社会效益。本文对建筑结构加固技术进行了分析。
关键词：建筑结构；加固；相关问题；展望
引言
近些年人们的环保意识不断加强，节能型的建筑也更加受欢迎。建筑物在建造及运营时不但需要大量的资源来保证建筑材料供应，也需要大量的人力来维持建筑建造的连贯性和整体性，而当前很多资源都是不可再生的，这就使人们对建筑的改造和加固越来越青睐有加。国外的建筑加固改造己经发展成为一个产业，成为建筑全寿命周期的重要组成部分，而国内的建筑改造加固仍然处于起步阶段，目前初具雏形。因此建筑工作者须明晰建筑结构加固改造在当今社会的重要性，要充分了解在建筑加固改造工作中需要注意的问题。
1建筑结构加固改造的必要性
所有建筑在使用期间，都会因时间的流逝造成材质劣化和损伤，导致建筑使用功能的下降，或者因为建筑建造时技术条件的限制和建筑使用功能的变更而造成的建筑无法正常使用等。如建筑的寿命还没有走到尽头，拆除的做法肯定是不科学、不适用的，不符合当今社会可持续发展的目标，而建筑结构的加固改造可有效保证建筑在服役期内能继续使用，也可通过改造建筑的基本使用功能达到让建筑能重复使用的目的。
1.1减少工程质量事故率
目前我国的建筑质量和结构水平以及施工技术都还处于进步发展的阶段，因此经常会发生新建筑的工程质量不达标或直接出现工程质量问题，技术的缺乏、管理水平的偏低，导致了建筑行业必须通过建筑结构的加固改造来降低成本，保证建筑的正常使用。
1.2防止建筑结构可靠性降低
在建筑的使用过程中，难免会有建筑因为不适当的使用方法而产生问题。而建筑由于使用方法不当而出现问题时，又不能耗费人力物力和财力重新建设，这时建筑的改造加固就起到了很大作用，既能保证建筑重新达到安全标准，又能保证建筑在服役期内长久使用。
1.3维护历史性建筑的长期稳定
我国文化历史悠久，每个地区都有一些具有纪念意义或是经过长时间的岁月变换保留下来的历史建筑，这些建筑具有丰富的内涵，见证了我国经过长期积淀形成的国家文化，也是我国古代文化所存留下来的痕迹。而这些建筑经过长时间的风吹雨打、地质变换、己经饱经风霜，甚至很多己经破败不堪，因此，进行建筑的改造和加固可以让这些见证历史的痕迹的建筑依然在我国源远流长，成为一道独特的风景。
1.4对建筑进行改造和扩建
每个建筑都有自身的功能，但随着时代和城市条件的变更，建筑的使用功能也会发生变化。而当建筑的使用条件功能发生改变时，建筑本身设计时决定的功能就变得不适用了，此时就需要进行建筑的改造和加固，来保证建筑能够在自身材料影响的使用寿命期间内继续发挥功能，而不至于在建筑的使用条件改变时就拆除建筑。
1.5结构加固技术能够提高房屋建筑的抗震性
提高房屋建筑的抗震性是当前我国对房屋建筑提出的基本要求。在地理学上来说，当前的地质板块进入运动多发期，地震也成为一种经常发生的自然灾害，并且给经济社会的发展和人们的生活造成了破坏性的影响，地震频发导致的房屋建筑倒塌现象比比皆是，因此，在现代房屋建筑施工过程中，必须提高房屋建筑的抗震能力。而结构加固技术能够在房屋结构方面提高房屋建筑的稳定性，进而提高房屋的抗震能力，满足当前经济社会发展的需要。
2建筑结构加固技术性分析
2.1建筑结构加固概述
建筑结构的维修、加固和新建建筑的设计、施工存在较大的差别，除了要受到建筑物本身和所处环境条件的限值，在结构受力性能、施工方法、施工要求等方面也存在着自身的特点，同时加固方案和施工还可能对原结构的性能带来负面的影响。
2.1.1建筑结构加固的特点
（1）除了使用要求，建筑结构加固还受到建筑物及环境既有条件的限制。建筑物原有的结构形式和布置、构件型式和尺寸、节点构造、结构材料等，对加固方案有很大的制约作用；在施工方面，维修、加固作业常常会受到现有结构、生产设备、管道、电力设备等空间上的制约，使施工难度增大，大型的施工机械也难以发挥作用。（2）存在应变滞后现象。加固前原构件中实际上已存在一定的应力，而新增部分在刚开始时基本处于无应力或应力极小的状态，当加固后荷载进一步增加时，这种现象也依然存在，一般称之为应变滞后现象，这将影响到加固后构件的承载能力。（3）施工工期一般较短，并且在施工期间往往还要维持正常的生产和使用。有时建设单位在施工时不影响加固建筑物内的正常生产和生活，这更增加了施工的难度。（4）有可能对原结构带来负面效应。在建筑结构加固前，原结构或构件本身就存在隐患，施工中对构件的修整更增大了破坏的风险。
2.1.2既有建筑结构加固的基本原则
（1）尽可能保留和利用原建筑结构构件，发挥原有建筑结构的作用，避免不必要的拆除和重建。（2）尽可能减少对建筑物使用功能的影响。尽可能的避免减少商场、住宅等民用建筑房屋的净高，以及房屋使用空间的缩小和房屋采光、通风、保温隔热等其他功能的影响；对于一般工业建筑应尽量避免对生产工艺和生产技术等造成不利影响。（3）加固时应根据可靠性鉴定结论，充分考虑结构在加固时的工作应力，加固部分应变滞后的特点，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。（4）考虑建筑物总体，避免或尽可能减少设计方案对建筑整体的不利影响，充分考虑加固措施对结构体系、未加固构件和地基部分等的负面效应。（5）建筑加固的工程量与新建相比虽然很小，但使用的加固材料如水泥、砂、石、钢筋和各种胶粘剂、灌浆材料等的质量和检验要求同样必须满足现行国家标准中的相关规定。
2.1.3建筑结构加固工作程序
图2-1建筑结构加固工作程序图
2.2碳纤维材料在既有建筑结构加固中的应用情况
碳纤维材料用于既有建筑结构加固的研究工作开始于80年代的美、日等发达国家。自80年代末至今，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区的众多大学、研究机构、材料生产厂家等都相继进行了大量碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上已编制形成了自己国家的行业标准与规范。碳纤维材料是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维材料抗拉强度一般都在30OOMPa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为230-430Gpa亦高于钢。不生锈，不腐蚀；耐化学药品性，耐热性及低温性。因此与其他加固方法相比，碳纤维材料的加固技术的优势，（1）自重轻，施工方便快捷，不增加结构荷载；（2）轻度高，能灵活地用于抗弯、封闭箍和抗剪加固；（3）柔和性好，不受结构外形限制；（4）耐久性佳，抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的能力强；（5）抗高温、抗蠕变、抗磨蚀、抗震性能好；（6）符合环境要求；（7）适用范围广、混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。从目前国内的发展情况看，碳纤维材料应用于建筑业的研究开发活动正呈现积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强与加固，碳纤维加固技术作为一种新兴的、技术含量高的加固方法，具有很大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。
2.3建筑结构加固中常用的加固方法
建筑结构加固中常用的加固方法分为直接加固和间接加固两大类。选择加固方案时可根据建筑结构的实际条件和使用要求选择适宜的方法与配套的技术。
2.3.1直接加固法
（1）外包钢加固法。外包钢加固法是采用横向缀板或套箍为连接件，将型钢或钢板包在原构件表面、四角或两侧，以减轻或取代原构件受力的一种加固法，如图2-2，2-3采用外包钢加固，原结构构件截面尺寸增加不多，但承载力和抗震能力可大幅度提高。加固后原构件混凝土受外包缀板的约束变成三项受力的约束混凝土，从而增加了结构的延性；加固不需要模板；现场施工速度较快。该加固方法受使用环境限制，费用较，有时需要特制的夹具；需进行防腐处理，以提高耐久性。适用于梁、柱承载力不足。
图2-3外包钢加固法施工图
（2）加大截面加固法。加大截面加固法是增大原构件截面面积并增配钢筋，以提高其构件承载能力和刚度的一种直接加固方法，如图2-4、2-5采用加大截面法，可以大幅度的提高构件的承载力和刚度，增加结构的稳定性，加固后的结构可靠性好，但此法施工周期长、需要湿作业，构件尺寸、面积的增大很可能会影响其原有的使用功能；加固后易引起建筑薄弱层的转移。这种法适用于梁、板、柱、墙、基础和屋盖等部分结构构件的加固。
图2-5加大截面加固法施工图
（3）改变结构传力途径加固法。改变结构传力途径加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的荷载效应，提高其承载力的加固方法。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。①刚性支点加固法。刚性支点加固法又称增设支点加固法，是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其他承重构件的一种加固方法。②弹性支点加固法。弹性支点加固法也称增加支承加固法，是以增设支承结构改变上部结构受弯或析架作用来间接传递荷载的一种加固方法。方法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间。适用于房屋净空不受限制的较大跨度梁、板、精架、网架等结构的加固。
3常用技术
3.1注浆法
目前建筑结构加固技术中，注浆法是使用最为广泛的一项基本技术，在建筑原本的施工中，注浆技术便已经是最基础的施工技术，而结构加固中使用注浆技术进行加固，便是从根本上提高建筑原有的结构性能。随着技术的发展，建筑加固技术中的注浆技术也有了本质上的提高。在建筑结构的地基处理中也多用注浆法进行加固，其原理为电化学法以及气压学，通过注浆管将固化浆液注入到需要进行加固的建筑结构基础，这样需要加固部分的空隙便会被加固浆液替代，浆液固化后就会使得原本受到损毁的结构成为一个整体，最终达到基础加固的目的。注浆法应用于建筑结构加固的过程中，需要保证施工的气压状况，灌浆需要在低压环境，从而保证建筑结构中需要排除的空隙被浆液替代。此外，浇筑过程中，需要针对建筑裂缝进行充分鉴定，了解建筑结构裂缝的状态以及附近结构性能，并依照实际情况进行技术分析，从而确定浇筑量，以及浇筑压力。同传统加固技术相比，目前所使用的浇筑技术有了很大的改善，不但在加固步骤上有所简化，还降低了加固成本。
3.2植筋法
在原有的建筑改造或者改建中经常使用植筋加固法，这种加固的方法比较便捷，主要是用于混凝土结构的锚固和连接。植筋加固法主要使用的材料是钢筋，在对这种方法进行使用时，首先要做的就是在原有建筑的合理位置进行钻孔，并严格的清理钻孔，然后将钢筋填入到钻孔中，在对钢筋的植入角度进行调节时，可以利用锚钉胶，经过一段时间的钢筋稳固后，再进行养护。植筋加固法在建筑中的使用是十分广泛的，主要应用在房屋的变更和改建上，对房屋的建筑结构进行加固。
4.3结构粘钢法
近年来加固房屋建筑的新技术就是结构粘钢加固法，这种技术主要使用的材料就是结构粘胶剂，在建筑的混凝土构件表面上用钢板进行粘结，使钢板和混凝土构件成为一体，从而达到加固建筑物的作用。结构粘钢加固法使用的技术比较先进，主要表现在钢结构的优秀性能。结构粘钢加固法在施工方面也比较简单，且成本低，且属于无湿作业，这样可以很少影响建筑和建筑周围的环境，并且可以很好得对建筑物进行加固和改造。
4展望
由于建筑结构加固设计的整体分析是一个极为复杂的问题，本文虽对既有建筑的加固改造进行了一定的研究和探讨，但这仅是初步，尚存在一定的问题和不足。本文对在建筑结构加固改造对结构性能影响的整体分析研究，认为还有以下几方面需要进一步的研究和改进。（1）实际工程建筑结构的具体加固方法不同，加固后的的结构整体性能也有所不同，应进一步探索不同加固结构和加固方法对结构的整体性能的变化情况。（2）对加固结构的新旧混凝土部分以及加固结构的应力滞后效应未进行专门的分析研究，应进一步研究加固方法对局部构件的影响情况。（3）现在的加固设计规范主要侧重于构件的承载力方面的加固技术，未对加固后结构的整体性能有所考虑。本文对加固后结构的整体性能有了一定的研究，但还未形成一套通用的加固设计方式，因此在这方面还有待做进一步研究。
结束语
综上所述，为保证建筑物的安全性，要不断地引进先进的建筑物结构加固改造技术，并进行充分的吸取，要根据建筑物的实际情况对其进行合理的改善，科学合理的选择加固技术，对建筑结构的加固必须是有针对性的，并且要考虑成本问题，研制高效的加固材料，保证建筑物的结构安全，在保证人们的生命和财产安全的基础上，提高企业的经济效益和社会效益。
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论文作者:闫鹏程
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第24期
论文发表时间:2018/4/8
标签：建筑结构论文; 建筑论文; 结构论文; 构件论文; 建筑物论文; 技术论文; 方法论文; 《建筑科技》2017年第24期论文;