王楠 邱興華

摘要：由于建筑物使用過(guò)程中，所處的自然環(huán)境經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致建筑部分受損或大范圍的發(fā)生不利“病變”。己建成的房屋結(jié)構(gòu)常由于各種原因出現(xiàn)損傷、缺陷或隱含不安全因素，往往不能滿足結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的要求，需要進(jìn)行鑒定和加固。

關(guān)鍵詞：既有建筑結(jié)構(gòu)；可靠性鑒定；加固技術(shù)

1引言

隨著科技發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，對(duì)已有建筑物目前擁有的功能感到不能滿足新的使用要求，但又未達(dá)到其該報(bào)廢的階段，于是綜合考慮經(jīng)濟(jì)和安全后提出對(duì)舊有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能上的改造。因建筑物用途改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用功能發(fā)生變化，從而使得結(jié)構(gòu)實(shí)際使用的荷載工況（荷載大小和分布以及荷載的種類）都可能與原設(shè)計(jì)方案不一致，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度不一定能夠滿足之后正常的使用要求。在建筑的施工過(guò)程中應(yīng)業(yè)主的后期需求的不斷提升，開(kāi)發(fā)商對(duì)建造過(guò)程中的建筑結(jié)構(gòu)同樣會(huì)經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整。

2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固理論

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新新材料、工藝的不斷涌現(xiàn)使得結(jié)構(gòu)加固的方法也越來(lái)越多，綜合總結(jié)學(xué)者們的研究，可將現(xiàn)有的加固技術(shù)按照加固原理大致分為提高建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件性能和改變結(jié)構(gòu)受力體系這兩種加固方法。提高建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件性能，常見(jiàn)的加固方式有大截面法、外包型鋼法、粘貼型鋼法、粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法等；改變建筑物的結(jié)構(gòu)受力體系的方法有增加新支點(diǎn)、改變傳力途徑、托高梁拔長(zhǎng)柱、節(jié)點(diǎn)鉸接改剛接等等，目前應(yīng)用較多的是提高建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件性能的加固方式。

3增大截面加固法

增大截面加固法是較為經(jīng)典的一種建筑物加固技術(shù)，主要是借助在建筑物的構(gòu)件外表面增大其截面面積或增配鋼筋來(lái)提高建筑物的構(gòu)件承載能力和整體剛度的目的，增大截面加固法可廣泛的應(yīng)用于一般的梁、板、柱、墻等混凝土受彎、受壓構(gòu)件，其工藝簡(jiǎn)單、適用面較廣泛，是目前建筑行業(yè)最為廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)加固形式。根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力特點(diǎn)、加固目的、構(gòu)件尺寸等，可將既有建筑結(jié)構(gòu)的增大截面加固方案設(shè)計(jì)分為單側(cè)加固、雙側(cè)加固、三側(cè)加固、四面包裹四種；根據(jù)不同的加固目的和要求又可分為以增大截面面積為主要形式的加固方式和以增加鋼筋用量為主的加固方式以及增大截面同時(shí)增加鋼筋的加固形式。

科技的進(jìn)步推動(dòng)著各種機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用到土木工程中，增大截面加固技術(shù)的施工工藝在高科技的推動(dòng)下得到了迅猛發(fā)展，描噴混凝土技術(shù)即是增大截面法在新新科技作用下的產(chǎn)物。噴射混凝土是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的一個(gè)噴射機(jī)械將已經(jīng)攪拌均勻的預(yù)拌混凝土高速、均勻的噴射到處理完成的原有建筑構(gòu)件待噴外表面，待噴射的混凝土凝結(jié)硬化、和原有建筑物外表面原有混凝土粘結(jié)，噴射上的混凝土形成了一個(gè)外包裹裹著原有建筑物的鋼筋混凝土層，從而增大混凝土構(gòu)件的截面剛度、整體承載力等等。

4外貼型鋼加固法

外貼型鋼加固法是一種在既有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件四周包以型鋼進(jìn)行加固的方法，分干式外貼型鋼和濕式外貼型鋼兩種施工形式。外貼型鋼法主要是通過(guò)在既有混凝土結(jié)構(gòu)的外表面粘貼型鋼，讓新增的型鋼與被加固的原構(gòu)件共同作用形成一個(gè)受力體系，以增強(qiáng)被加固構(gòu)件的抗彎能力和抗剪能力，從而進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的安全度。外貼型鋼加固法適用承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎構(gòu)件的加固，是近年來(lái)發(fā)展最快的一種加固方法。這種方法適用于需要大幅度提高承載力、增大延性和剛度，但不允許過(guò)大的增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。一般較適用于混凝土柱、梁、屋架、特別是大型結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)的加固。

外貼型鋼加固法施工方便、現(xiàn)場(chǎng)工作量少、工期短、受力可靠、對(duì)房屋外觀和凈空影響小，施工時(shí)只需卸荷和按要求對(duì)原有構(gòu)件外表面進(jìn)行除銹等處理后即可，現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè)少，構(gòu)件被加固后24h便能夠使用；外貼型鋼技術(shù)對(duì)原建筑結(jié)構(gòu)的自重、外觀、截面面積、凈空無(wú)明顯的影響，能顯著提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和承載能力，并且價(jià)格低廉。但外貼型鋼法通過(guò)增加體外配筋來(lái)提高原構(gòu)件的配筋量，加固施工對(duì)粘貼鋼板這一環(huán)節(jié)要求嚴(yán)格，粘貼時(shí)候所用的結(jié)構(gòu)膠要求強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、彈性模量高，加固質(zhì)量在很大的程度上取決于這些膠粘劑的質(zhì)量及粘貼工序施工的水平，粘鋼完成后旦發(fā)現(xiàn)連接處存在空鼓再進(jìn)行補(bǔ)救十分困難，結(jié)構(gòu)膠必須具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、彈性模量高等特性，并且其用鋼量也較大，相對(duì)于增大截面加固法，其加固后期維修費(fèi)用較高：當(dāng)釆用化學(xué)灌裝外包鋼加固時(shí)，型鋼表面溫度不應(yīng)超過(guò)60℃，當(dāng)環(huán)境具有腐燭性介質(zhì)時(shí)，必須采取可靠防護(hù)措施提高其耐久性。

5粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法

纖維聚合物具有強(qiáng)度高、剛度大、優(yōu)異的耐腐燭、抗疲勞性能并且剪裁方便，碳纖維的主要組成部分是碳元素（一般為90%以上），不同種類的碳纖維含碳量個(gè)不相同，碳纖維耐高溫、耐腐燭、具有顯著的各向異性、可加固各種形狀的構(gòu)件。碳纖維的比重僅為鐵的1/4-1/5，但是它的強(qiáng)度和重量比卻是鋼板的3-5倍，碳纖維擁有與鋼材相近甚至比鋼材更高的的強(qiáng)度和剛度，而且具有鋼材所不能比擬的耐腐燭性和各向異性、耐螺動(dòng)性、耐熱性、抗疲勞能力，碳纖維增強(qiáng)材料能在具有高腐燭危害的環(huán)境中使用，碳纖維復(fù)合材料在延續(xù)了碳纖維材料各種性能的同時(shí)添加了部分新新材料（樹(shù)脂、陶瓷、特殊金屬等）以提高材料自身性能，因其具有的優(yōu)越性而越發(fā)受到土木工程行業(yè)的重視。碳纖維復(fù)合材料加固既有的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，使得新、舊組合構(gòu)件的后期強(qiáng)度大幅度提高，并且加固的施工速度也大幅度上升，加固后的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件比鋼材具有更好的的耐腐燭性、耐久性；碳纖維復(fù)合材料加固技術(shù)適用面廣、施工質(zhì)量容易保證，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響小。

自碳纖維纖維復(fù)合材料在土木工程領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，發(fā)達(dá)國(guó)家興起將玻璃纖維復(fù)合材料及新新碳纖維復(fù)合材料粘貼于混凝土構(gòu)件的外表面進(jìn)行混凝土構(gòu)件加固試驗(yàn)纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐燭、施工簡(jiǎn)便、幾乎不增加構(gòu)件截面面積、加固修補(bǔ)效果好、耐久性好、可以顯著提高被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料加固的施工周期短，加固質(zhì)量易保證，對(duì)被加固構(gòu)件自重、截面面積等影響?。荒壳?，在許多領(lǐng)域；碳纖維（CFRP）加固技術(shù)已經(jīng)取代了粘鋼加固技術(shù)，但因?yàn)樘祭w維的彈性模量低（常用的一般只有230GPa左右，高彈性模量的也不過(guò)380～640GPa），外貼碳纖維復(fù)合材料加固受彎混凝土構(gòu)件，被加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件能提高其自身的強(qiáng)度方面，但剛度（尤其是其早期剛度）的提高相比較小，故碳纖維復(fù)合材料加固技術(shù)不適合于加固需要提高剛度的混凝土構(gòu)件。目前施工的碳纖維復(fù)合材料輔材粘接膠主要是以有機(jī)樹(shù)脂為基體的，這使得被加固的構(gòu)件在粘結(jié)界面上的延性、耐火性、耐久性等都不理想，不適用于柱的軸壓比不滿足要求的構(gòu)件承載力加固，且材料的成本較高有待改進(jìn)。

6結(jié)論

既有建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)和施工均需要對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)查和質(zhì)量檢驗(yàn)，以及材料的力學(xué)性能的檢測(cè)，在確定了原設(shè)計(jì)和施工及現(xiàn)場(chǎng)的各種情況后，根據(jù)得到的鑒定結(jié)果做出相應(yīng)的加固方案。加固設(shè)計(jì)必須最大限度的保證新舊建筑結(jié)構(gòu)間的共同工作。

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