隨著人們生活水平的進(jìn)一步提高，人們對(duì)建筑功能的要求越來(lái)越高，這無(wú)疑對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，本文介紹了建筑工程加固在我國(guó)的發(fā)展情況及存在的問(wèn)題。

　　《云南建筑》由云南省建設(shè)廳主管，云南省土木建筑學(xué)會(huì)，云南省設(shè)計(jì)學(xué)院昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司。雜志社設(shè)有編輯部、廣告部、發(fā)行部和排版中心，云南建筑建筑刊物。云南省土木建筑學(xué)會(huì)會(huì)刊。主要刊載城市規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)、建筑創(chuàng)作、建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備、施工安裝、工程經(jīng)濟(jì)等專業(yè)的學(xué)術(shù)論著。

　　目前我國(guó)建筑業(yè)經(jīng)歷了蓬勃發(fā)展的數(shù)十年，越來(lái)越感到已有建筑的規(guī)模和功能不能滿足新的使用要求，而且原有建筑的低標(biāo)準(zhǔn)、建筑物的老齡化和長(zhǎng)期使用后結(jié)構(gòu)功能的逐漸減弱等引起的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題已開始引起人們的關(guān)注。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，將走持續(xù)發(fā)展道路作為21世紀(jì)人類社會(huì)發(fā)展的主體，已在全世界范圍內(nèi)形成共識(shí)。

　　從社會(huì)的角度來(lái)看，舊建筑的加固改造減少了城市建筑垃圾的排放，為保護(hù)生態(tài)、保護(hù)城市文脈和記憶起到了積極的作用。如果每天每座城市都有成百上千噸難以處理的建筑垃圾傾倒在田野中，環(huán)境將不堪重負(fù);如果每一座建筑都因?yàn)榘踩�可靠性、功能�?wèn)題，不能滿足今天的需要而推倒重來(lái)，在日新月異中，城市將失去歷史，市民將失去記憶，新時(shí)代將失去文化積淀，流于時(shí)尚的淺薄。因此加固和改造舊的建筑，使他們煥發(fā)青春，注入活力，延年益壽，從整體生態(tài)的觀念上看，有著極好的經(jīng)濟(jì)意義和文化意義。

　　一、建筑工程結(jié)構(gòu)加固在我國(guó)的發(fā)展

　　對(duì)建筑工程進(jìn)行改造加固的工作，在人類有建筑史以來(lái)就已出現(xiàn)，但在我國(guó)作為一個(gè)新興的學(xué)科領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展卻是近十來(lái)年的事情。隨著該領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用和研究工作的深入發(fā)展，我國(guó)己先后編制并發(fā)布了一系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如：《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50367-2006)，《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECSl46：2003)，《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS77：96)《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》(JGJl 16-98)， 《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》(JGJl23-2000)等。這些專業(yè)的改造加固類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范一起，初步形成了我國(guó)建筑工程改造加固領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，對(duì)我國(guó)該領(lǐng)域的發(fā)展和各種最新科研成果的推廣應(yīng)用起到了積極作用。

　　二、目前我國(guó)建筑工程加固存在的問(wèn)題

　　目前，我國(guó)建筑改造加固領(lǐng)域的發(fā)展中還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)現(xiàn)階段我國(guó)部分建筑工程改造加固的設(shè)計(jì)，仍然停留在僅對(duì)結(jié)構(gòu)的局部甚至是個(gè)別的構(gòu)件進(jìn)行分析處理的層次上，缺乏從整體上對(duì)結(jié)構(gòu)改造加固的影響進(jìn)行分析處理的概念。由此可能產(chǎn)生部分構(gòu)件加強(qiáng)了，但由于對(duì)整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析不足，忽視了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念(如“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎"等)，造成其他構(gòu)件甚至結(jié)構(gòu)整體的安全性下降。

　　(2)對(duì)加固改造工程的圖紙審查，目前存在較大的盲區(qū)和漏洞。就現(xiàn)已了解的情況看，因加固改造工程的技術(shù)方案具有很大的靈活性和很高的技術(shù)含量，每個(gè)工程需要解決的問(wèn)題又不盡相同(特別是對(duì)需要解決的問(wèn)題是否把握準(zhǔn)確存在疑問(wèn))，因此，該類圖紙的審查存在較大難度。對(duì)這一問(wèn)題，一方面需要參加審查的人員應(yīng)具有更豐富的該類工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，另一方面也需要主管部門加大管理力度，盡快提高全員的整體素質(zhì)，為工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。

　　(3)目前很多建筑工程改造加固施工質(zhì)量和效果難以保證。首先，國(guó)內(nèi)從事建筑工程加固改造施工的隊(duì)伍，成份復(fù)雜，大多是小公司，有的甚至沒(méi)有固定工人和專業(yè)技術(shù)人員，其管理水平和技術(shù)力量受到一定限制，有些公司還一定程度的存在減少工序、以次充好、弄虛作假等不良行為;其次，已發(fā)布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范覆蓋的面和深度均有待提高，對(duì)有些加固材料的選擇以及對(duì)有些加固技術(shù)施工質(zhì)量的檢驗(yàn)等都有待進(jìn)一步的完善;特別是對(duì)加固施工的質(zhì)量驗(yàn)收缺乏監(jiān)管;最后，有些與施工質(zhì)量有關(guān)的方面和管理人員對(duì)所用改造加固技術(shù)的特殊性及其關(guān)鍵環(huán)節(jié)的理解掌握不夠，致使監(jiān)管不力，使得施工過(guò)程的隨意性很強(qiáng)。這些都對(duì)建筑工程改造加固的施工質(zhì)量和效果產(chǎn)生不同程度的影響。

　　三、結(jié)構(gòu)加固的方案設(shè)計(jì)

　　3.1 加固原理

　　加固、改造前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)承受荷載，若將其稱之為第一次受力，則加固、改造后屬于二次受力。加固、改造前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，存在一定的壓縮變形、彎曲變形等，同時(shí)原結(jié)構(gòu)混凝土的收縮變形已完成。而加固時(shí)一般是未卸除已承受的荷載，或部分卸荷下進(jìn)行的，加固后新增加的結(jié)構(gòu)部分在荷載變化時(shí)，開始受力。所以新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原結(jié)構(gòu)。新、舊結(jié)構(gòu)不能同時(shí)到達(dá)應(yīng)力峰值，破壞時(shí)，新舊部分可能達(dá)不到自身的承載能力極限。如果原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力和變形較大，則新加部分的應(yīng)力將處于較低水平，承載潛力不能充分發(fā)揮，起不到應(yīng)有的加固效果。

　　加固結(jié)構(gòu)屬于新—舊組合結(jié)構(gòu)，新舊部分能否成為整體共同受力，關(guān)鍵取決于結(jié)合面能否充分地傳遞剪力。實(shí)際上混凝土結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度一般總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一次整澆混凝土的抗剪強(qiáng)度，所以二次組合結(jié)構(gòu)承載力低于一次整澆結(jié)構(gòu)。加固結(jié)構(gòu)的這些受力特征，決定了混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造及施工，不同于新建混凝土結(jié)構(gòu)。

　　3.2 比表成熟的加固方法

　　對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固，目前比較成熟的加固方法有增大截面加固法、復(fù)合截面加固法(包括粘鋼加固法、粘貼碳纖維片材加固法)、植筋法、外加預(yù)應(yīng)力加固法、繞絲加固法、外粘型鋼加固法等加固處理方法。本文對(duì)其中的粘鋼加固法、碳纖維片材加固法和植筋法作重點(diǎn)介紹。

　　1.粘鋼加固法

　　(1)加固原理及應(yīng)用

　　粘鋼加固法的原理，是將鋼板用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼于鋼筋混凝土構(gòu)件的表面(一般在受拉區(qū))，利用粘結(jié)力來(lái)傳遞剪力，使鋼板與原有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為一體，形成二次組合構(gòu)件，從而將鋼板作為受力鋼筋的一部分，起著受力鋼筋的作用，用以提高結(jié)構(gòu)的承載力。該法的應(yīng)用有以下幾種形式：

　�、僬迟N鋼板于梁(或板)式構(gòu)件底部，提高其跨中正截面抗彎承載能力;

　�、谡迟N鋼板于梁式構(gòu)件中性軸以上或梁板頂面，提高支座正截面抗彎承載能力;

　�、蹖�“U矽形箍板粘貼于梁式構(gòu)件上，可提高其斜截面抗剪承載能力(或作為縱向鋼板的錨固鋼板);

　�、芤噪p“U"形箍板相互搭接粘貼于框架柱箍向，并形成環(huán)向約束，用以對(duì)柱進(jìn)行抗震加固或?qū)�軸壓比超限柱進(jìn)行處理(改善柱的延性)。

　　(2)構(gòu)造要求

　　由于粘鋼加固結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度，因此，被加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不能太低，強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。粘結(jié)鋼板厚度主要根據(jù)結(jié)合面混凝土強(qiáng)度、鋼板錨固長(zhǎng)度及施工要求而定。下表3-1反映了不同混凝土強(qiáng)度下的鋼板最佳厚度。

　　表3-1：粘鋼加固鋼板最佳厚度

　　混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25

　　鋼板厚度(mm)2-33-44-5

　　鋼板的錨固長(zhǎng)度，除滿足計(jì)算規(guī)定外，還必須滿足一定的構(gòu)造要求：對(duì)于受拉區(qū)錨固，不得小于200to(乙為鋼板厚度)，且不得小于600mm;對(duì)于受壓區(qū)的錨固，得小于160 to，且不得小于480mm：對(duì)于大跨結(jié)構(gòu)或可能經(jīng)受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，錨固尚應(yīng)采取增設(shè)錨固螺栓或U形箍板等附加錨固措施。

　　2.碳纖維片材加固法

　　碳纖維片材(CFRP)作為一種新型復(fù)合材料而被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固改造工程，靠配套材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，使碳纖維片材承受拉應(yīng)力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力，達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。

　　(2)構(gòu)造要求

　　①由于碳纖維材料的極限拉應(yīng)變很大，為了避免原鋼筋過(guò)早屈服，保證結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的使用性能，加固后在荷載短期效應(yīng)組合(標(biāo)準(zhǔn)組合)下鋼筋的拉應(yīng)力不宜超過(guò)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

　�、谕赓N碳纖維加固一般適用于溫度不超過(guò)60°C，承受靜力作用的一般受彎構(gòu)件，當(dāng)不符合上述使用條件或處于其他特殊環(huán)境中時(shí)，應(yīng)采取有效的防護(hù)措施。另外，為保證加固效果，被加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得小于C15。

　�、厶祭w維材料的力學(xué)性能應(yīng)按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)試驗(yàn)確定。選用的碳纖維材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證書、應(yīng)用許可證，以及碳纖維材料和配套粘結(jié)劑等的產(chǎn)品規(guī)格和主要物理力學(xué)性能指標(biāo)，對(duì)配套粘結(jié)劑尚應(yīng)提供耐久性指標(biāo)及施工和使用環(huán)境條件等。由于加固的碳纖維片材的主要力學(xué)指標(biāo)一般應(yīng)滿足規(guī)定要求，配套粘結(jié)劑(底層樹脂、找平材料和浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂)的主要力學(xué)指標(biāo)一般應(yīng)滿足規(guī)定的要求。.

　　3.植筋法

　　(1)方法及應(yīng)用

　　植筋法適用于鋼筋混凝土受彎、受壓構(gòu)件的加固。植筋法就是在原混凝土結(jié)構(gòu)上鉆孔、注膠并使鋼筋在其中生根，且在淺埋深的情況下，使已固化生根的鋼筋具有足夠的錨固和抗拉拔性能(一般可大于使鋼筋屈服時(shí)的拉拔力)的改造及加固方法。

　　近年來(lái)，植筋技術(shù)作為一種全新的鋼筋錨固方法，在對(duì)在役建筑結(jié)構(gòu)改造和加固工程中應(yīng)用非常廣泛，而且也使這方面的加固改造設(shè)計(jì)工作更趨靈活和簡(jiǎn)化。植筋法具有工藝簡(jiǎn)單、對(duì)原結(jié)構(gòu)影響小和使設(shè)計(jì)更靈活等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)以往同類工程的分析，可將植筋技術(shù)在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)改造和加固工程中的應(yīng)用形式歸納為以下四種：

　�、僭谠�有混凝土結(jié)構(gòu)上增加新的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，改變?cè)�有結(jié)構(gòu)平面布置;

　�、谠龃笤�有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸;

　　③利用增加支座約束(比如增加牛腿等)的方法，改變?cè)�有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束條件和受力特征;

　�、茉谠�結(jié)構(gòu)上增加錨筋或錨栓，以形成錨板代替結(jié)構(gòu)預(yù)埋件使用，或作為混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)等的連接手段。

　　(2)構(gòu)造要求

　�、偌庸逃玫匿摻�，應(yīng)采用帶肋鋼筋。板的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于8mm;梁的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm;柱的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm;加錨式箍筋直徑不應(yīng)小于8mm;U形箍直徑應(yīng)與原箍筋直徑相同;分布筋直徑不應(yīng)小于6mm。

　�、诎船F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果確定的原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20。

　　③新增受力鋼筋與原受力鋼筋的凈間距不應(yīng)小于20mm，并應(yīng)采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接。

　�、芰旱男略隹v向受力鋼筋，其兩端應(yīng)可靠錨固;柱的新增縱向受力鋼筋的下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)并應(yīng)滿足錨固要求;上端應(yīng)穿過(guò)樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　對(duì)建筑工程的加固改造方案多種多樣，因此在具體的工程中我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的加固方案，如果對(duì)假設(shè)加固完成后結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果反映所采用的加固方案仍存在修改完善的必要，應(yīng)該對(duì)加固方案進(jìn)行必要的修改和完善。

　　參考文獻(xiàn)

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