【摘要】在城市建設(shè)發(fā)展過程中，保障建筑使用安全性與可靠性非常重要。由于早期城市建筑質(zhì)量體系與建設(shè)技術(shù)問題，大部分建筑在長期服役過程中已經(jīng)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)問題，對建筑使用的安全性造成了威脅?；蛘咭恍┙ㄖ褂霉δ馨l(fā)生了變化，導(dǎo)致原本的建筑結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)新的使用需要。如果對建筑進行拆除重建，顯然不符合當(dāng)前綠色建筑理念，為此就需要對建筑結(jié)構(gòu)進行加固，使建筑結(jié)構(gòu)性能達到預(yù)期的要求。現(xiàn)階段我國建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)發(fā)展水平較高，針對不同的建筑加固需求可以進行靈活的應(yīng)用。文中針對建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)進行探究，就其應(yīng)用必要性、加固理論和技術(shù)分類進行論述。就其實際應(yīng)用展開探討，為建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；建筑結(jié)構(gòu)；加固技術(shù)

【中圖分類號】TU746.3" " " "【文獻標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2023）23-0034-03

在城市化發(fā)展的不同階段，建筑的結(jié)構(gòu)性能和施工水平存在一定的差異，導(dǎo)致了建筑結(jié)構(gòu)性能已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)階段的使用需求。但是，大部分城市建筑并沒有達到使用年限上限，具有較高的使用價值，如果拆除重建不僅會增加城市財政的負擔(dān)，同時還會減緩城市發(fā)展速度。加之綠色建筑理念下建筑行業(yè)對于節(jié)材、節(jié)能提出了更高的要求，以最低成本恢復(fù)建筑使用功能非常必要。為此，就需要采用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)對建筑進行處理，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)評估來看，建筑結(jié)構(gòu)加固的成本僅僅為新建筑重新施工成本的30%左右，其經(jīng)濟性與社會效益非?？捎^，是未來一段時間內(nèi)解決城市早期建筑科學(xué)利用的重要途徑，有利于推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 綠色建筑理念下建筑結(jié)構(gòu)加固的必要性分析

綠色建筑理念下，建筑結(jié)構(gòu)加固是解決目前城市發(fā)展過程中一些建筑使用問題的有效方法，通過結(jié)構(gòu)加固能夠使建筑繼續(xù)發(fā)揮社會效益，為城市化的快速推進提供助力。首先，結(jié)構(gòu)加固技術(shù)能夠?qū)σ恍┙ㄖ男阅苓M行強化，使其結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)定性與承載能力，從而減少建筑使用的安全風(fēng)險。其次，建筑結(jié)構(gòu)加固可以滿足建筑的使用功能需要。例如，一些建筑改變使用功能后，需要更強的結(jié)構(gòu)承載能力，但是原本的結(jié)構(gòu)達不到承載要求，就需要對其結(jié)構(gòu)加固。最后，建筑結(jié)構(gòu)加固可以降低城市建設(shè)成本，節(jié)約資源。城市建筑更新速度一定程度上體現(xiàn)了城市的發(fā)展水平，但是建筑新建、重建都需要投入大量的資金，影響城市的發(fā)展速度，不符合城市綠色生態(tài)發(fā)展的需求。通過建筑結(jié)構(gòu)加固，可以對建筑進行升級改造，使其與新建建筑在使用功能和性能水平上接近，提高城市化水平。因此，建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的應(yīng)用非常必要，是目前城市可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的必然趨勢。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固理論依據(jù)

建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的應(yīng)用目的在于提高建筑的結(jié)構(gòu)性能水平，因此結(jié)構(gòu)加固工作開展必須滿足科學(xué)性要求，具有充分的理論依據(jù)，而非直接對建筑結(jié)構(gòu)進行改造，造成安全隱患和風(fēng)險。目前，建筑結(jié)構(gòu)加固的理論依據(jù)主要集中兩個方面，一是材料，二是技術(shù)。材料指的是隨著建筑工程材料技術(shù)的進步，一些新材料具有非常好的性能，將其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)加固中，可以顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的性能水平，使其滿足使用要求[1]。通常此類材料均具備耐久、耐候、環(huán)保等諸多優(yōu)勢。技術(shù)方面則是建筑結(jié)構(gòu)加固過程中，需要采用科學(xué)的評估方法對建筑結(jié)構(gòu)進行評估，然后根據(jù)評估結(jié)果選擇最佳的技術(shù)工藝和加固方案，針對建筑結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域進行規(guī)范、系統(tǒng)地加固，盡量保持建筑結(jié)構(gòu)的原本特點，降低建筑結(jié)構(gòu)改造量，實現(xiàn)最優(yōu)加固。尤其是一些建筑，由于環(huán)境、施工面等因素的影響，加固難度較大，必須系統(tǒng)地分析，以確保加固技術(shù)能夠有效實施。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分類

在建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中，可以根據(jù)其加固的原理將其分為直接加固技術(shù)與間接加固技術(shù)兩種。直接加固技術(shù)是通過對現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)進行直接補強、替換等方式進行加固，使其能夠更好保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。間接加固技術(shù)則通過額外對建筑結(jié)構(gòu)增加支承結(jié)構(gòu)或者提供應(yīng)力支持，使其獲得更好的承載力和穩(wěn)定性[2]?，F(xiàn)階段直接加固技術(shù)由于應(yīng)用簡單，施工便捷，所以其在結(jié)構(gòu)加固中使用較為廣泛，技術(shù)形式也更為豐富。

3.1 直接加固技術(shù)

直接加固技術(shù)形式較多，其中常用的技術(shù)方式主要包括以下幾種。

（1）加大截面加固法。加大截面加固法是最為簡單快捷的結(jié)構(gòu)加固方式，其基本原理是用同種材料來增大原構(gòu)件的截面面積，并通過科學(xué)的配筋，從而達到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的目的。該方法的主要特點是加固效果好，施工工藝簡單、經(jīng)濟，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固。其缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護期較長，增大截面有時影響建筑物的外觀和使用功能。該加固技術(shù)通常應(yīng)用于對建筑內(nèi)部空間使用要求不高的建筑，可以適當(dāng)犧牲建筑使用面積，來提高建筑承重構(gòu)件的截面面積。而且該加固技術(shù)可以對結(jié)構(gòu)損壞建筑進行加固和補強，應(yīng)用場景較為廣泛。

（2）置換混凝土加固法。置換混凝土加固法是在加大截面加固法基礎(chǔ)上進行改良的加固技術(shù)，與增加截面相比，該方法不會對建筑的空間造成影響，具有更好的加固效果。適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。該方法的缺點在于施工周期較差，混凝土置換過程中需要對原本的結(jié)構(gòu)進行支撐，同時還需要較長的結(jié)構(gòu)處理時間，混凝土濕作業(yè)后還需要通過養(yǎng)護達到預(yù)期的強度，方可確保建筑結(jié)構(gòu)加固可靠[3]。

（3）粘貼外附材料加固法。該方式主要是通過在需要加固的建筑結(jié)構(gòu)外部附加高性能材料來提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。主要可以分為粘接外包型鋼加固、粘貼鋼板加固以及粘貼纖維增強塑料加固等。

粘接外包型鋼加固法也稱濕式外包鋼加固法，一般是將角鋼外包于構(gòu)件的四角（或二角），角鋼間用扁鋼焊接形成整體鋼構(gòu)套的加固方法[4]。該方法可以有效對建筑結(jié)構(gòu)進行強化，提高其結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和剛度，而且型鋼材料對于空間的占用較小，不會對建筑使用功能造成影響。

粘貼鋼板加固法是通過在建筑結(jié)構(gòu)外側(cè)附加鋼板的方式來提高構(gòu)件的受力性能，尤其是受拉構(gòu)件可以通過鋼板來提高構(gòu)件的抗拉能力。該方法的優(yōu)勢在于施工簡單，采用粘結(jié)劑將鋼板粘貼在建筑結(jié)構(gòu)表面即可，對于建筑內(nèi)部空間的影響較小，而且鋼板本身具有較大的剛度，可以減少建筑結(jié)構(gòu)的變形。需要注意的，該技術(shù)對于環(huán)境的溫度和濕度要求較高，濕度過大會導(dǎo)致鋼板腐蝕，從而影響結(jié)構(gòu)加固性能，溫度過大則會導(dǎo)致鋼板腐蝕速度加快，不利于其耐久性。因此，在該技術(shù)應(yīng)用過程中，需要根據(jù)使用條件做好相應(yīng)的耐腐蝕措施[5]。

粘貼纖維增強塑料加固法與粘貼鋼板加固法原理基本相同，區(qū)別在于該方法采用的附加材料不同。相較于鋼板而言，纖維增強塑料在自重方面更加具有優(yōu)勢，而且力學(xué)性能出色。缺點在于塑料材質(zhì)的耐火性較差，受到高溫影響其老化速度較快。所以，在采用該方法進行結(jié)構(gòu)加固時，需要進行特殊的防火處理，同時對粘貼的纖維增強塑料進行保護。除此之外，纖維增強塑料作為新材料，其造價成本相對較高，一定程度上限制了其推廣普及[6]。

（4）繞絲加固法。繞絲法的基本原理同增加截面加固法類似，主要適用于混凝土截面承載力不足的情況。該方法需要在被加固的構(gòu)件外表按照一定的距離纏繞退火后的鋼絲，從而對建筑構(gòu)件混凝土進行約束，以達到對建筑結(jié)構(gòu)加固的效果，該方法可以有效提高建筑構(gòu)件的受力性能。優(yōu)勢在于施工便捷，可以普遍應(yīng)用于受壓柱構(gòu)件，缺點在于對建筑內(nèi)部空間存在一定的占用。

（5）錨栓錨固加固法。該法適用于混凝土強度等級為C20～C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固，不適用于已嚴重風(fēng)化的結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。其基本原理在于采用剛強度的螺栓增加建筑構(gòu)件之間的連接性能，使其能夠獲得更加穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系。但是結(jié)構(gòu)本身如果強度不足，不能夠確保螺栓錨固可靠，則該加固方法不適用[7]。

3.2 間接加固技術(shù)

間接加固技術(shù)通常需要對建筑結(jié)構(gòu)施加新的應(yīng)力或者增加受力構(gòu)件，使其獲得更大的承載能力，目前常用的間接加固技術(shù)主要以預(yù)應(yīng)力技術(shù)和增加支承構(gòu)件為主。

（1）預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無防護的情況下，不能用于溫度在600℃以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力加固方法缺點在于操作難度大，預(yù)應(yīng)力施加過程中存在較大的風(fēng)險，因此在加固應(yīng)用前，需要對建筑結(jié)構(gòu)進行充分評估，制定詳細的預(yù)應(yīng)力加固方法，避免影響預(yù)應(yīng)力加固質(zhì)量。

（2）增加支承構(gòu)件加固法。增加支承構(gòu)件加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中增設(shè)支點來減小結(jié)構(gòu)跨度和內(nèi)力或改變其受力狀態(tài)，提高其承載力的一種方法。其優(yōu)點是受力明確，簡單可靠，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其缺點是有時可能會給使用空間帶來一定限制，影響建筑外觀[8]。由于增加支承構(gòu)件會對建筑結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和自重產(chǎn)生影響，所以在支承構(gòu)件增加時需要合理選擇構(gòu)件位置、結(jié)構(gòu)尺寸，分析其受力傳遞途徑和形式，避免影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在工程施工中應(yīng)用

現(xiàn)階段，建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中，粘貼鋼板加固方法由于施工簡單，對建筑空間影響較小，應(yīng)用范圍最廣。通過對其應(yīng)用的分析，能夠進一步掌握粘貼鋼板加固技術(shù)的應(yīng)用要點，積累建筑結(jié)構(gòu)加固施工經(jīng)驗。

4.1 工程概況

某住宅小區(qū)地下車庫結(jié)構(gòu)加固工程，該車庫面積為424㎡，由于使用年限過長，地下車庫頂板底面抹灰脫落、板面出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕，部分混凝土鋼筋保護層脫落。經(jīng)過評估該地下車庫鋼筋與混凝土結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)已經(jīng)破壞，結(jié)構(gòu)安全性大大下降。對地下車庫部分地庫頂板、梁、柱混凝土強度進行檢測，柱砼強度較低，最低為6.0MPa，梁砼強度最低為17.0MPa，板砼強度最低為22.0MPa，混凝土碳化深度最大已達65mm。

4.2加固方案

針對地下車庫結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，對其加固制定如下方案。頂板加固：采用粘鋼法進行加固，加固前需將銹蝕鋼筋鑿掉，將砼酥松部分全部清除至堅實面，采用結(jié)構(gòu)修補膠進行修補，以保證連接。考慮到地庫上方已作為停車場，因此在加固設(shè)計時不考慮板的連續(xù)性；地下車庫梁加固：在梁的底部粘貼兩層6mm厚250mm寬鋼板或在梁兩側(cè)面分別粘貼兩層6mm厚125mm寬鋼板；柱加固：在柱四角加角鋼，并用扁鋼箍與角鋼焊接，按格構(gòu)式鋼柱計算，承擔(dān)上部荷載[9]。

4.3 加固施工

在加固施工中，首先需要進行加固構(gòu)件的處理，需要對粘貼鋼板的表面進行清理，暴露混凝土基層，同時對其表面存在的污漬、灰塵進行處理。鋼板的粘貼面也需要進行打磨除銹，使其可以更好地與建筑結(jié)構(gòu)結(jié)合，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?；炷两Y(jié)構(gòu)面與鋼板的結(jié)合面打磨越粗糙越好，能夠提高結(jié)合力[10]。鋼板粘貼完成后，還需要對其質(zhì)量進行檢驗，避免存在空鼓等問題，影響加固效果。加固完成后，需要對鋼板施作保護層，多以水泥砂漿抹面為主，減少鋼板的腐蝕氧化。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)加固與改造能夠大幅度降低建筑新建和改建成本，實現(xiàn)建筑行業(yè)的節(jié)能、節(jié)材發(fā)展，是綠色建筑理念下城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。結(jié)構(gòu)加固后的建筑能夠繼續(xù)發(fā)揮功能價值，從而為社會創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。需要注意的是在加固技術(shù)應(yīng)用過程中，需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的特點和存在問題，合理制定加固技術(shù)方案，確保能夠達到預(yù)期的加固效果。尤其是隨著建筑材料技術(shù)的進步，一些新型材料的應(yīng)用，不僅能夠減少施工過程中的能耗和污染，同時還能提高結(jié)構(gòu)加固施工效率，為建筑行業(yè)的綠色、環(huán)保、節(jié)能發(fā)展提供助力。

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[作者簡介]李偉斌（1996 —），男，河北曲周縣人，大專，助理工程師，研究方向：建筑施工。