建筑砌体结构加固工程与施工技术分析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 150 建筑砌体结构加固工程与施工技术分析 黄科科 江西省城建集团有限公司，江西 高安 330800 摘要：摘要：本文针对建筑砌体结构加固工程的核心技术问题进行了全面详细的探讨。首先，对砌体结构的评估和诊断进行了深入研究，明确了加固需求的确定方法以及方案制定的重要性。其次，详细介绍了各种类型的砌体结构加固技术，包括钢筋混凝土梁、柱加固，砌体墙体加固，基础加固，以及局部结构加固。最后，对加固工程的施工流程及关键技术进行了详细的解读，让读者能够全面理解和掌握砌体结构加固工程的施工流程和关键技术。本文的研究成果对于理解和掌握砌体结构加固工程的核心技术具有重要的实用价值。关键词：关键词：砌体结构；评估和诊断；加固技术；钢筋混凝土梁、柱加固；砌体墙体加固 中图分类号：中图分类号：TU973 建筑砌体结构加固工程的重要性在于其能够延长建筑的使用寿命，提高其抗震和抗风性能，以及提升整体结构的稳定性。鉴于此，本文系统性地研究了这一领域的关键技术问题，以期为业界提供实用的理论参考和指导。文章首先深入探讨了砌体结构的评估和诊断问题，明确了其在结构加固中的关键作用。然后，本文详细介绍了各类砌体结构的加固技术，包括钢筋混凝土梁、柱加固，砌体墙体加固，基础加固，以及局部结构加固，提供了广泛的技术选择和实施指导。最后，全面阐述了加固工程的施工流程及其关键技术，旨在帮助读者全面理解和掌握砌体结构加固工程的实施细节。全文从理论到实践，从技术到应用，旨在提供一份全面且实用的参考资料，以期对砌体结构加固工程领域的发展做出贡献。1 砌体结构的评估和诊断 在进行建筑砌体结构的加固工程之前，必须首先对其进行全面、详细的评估和诊断。这是因为只有明确了现有结构的物理条件、技术状况以及存在的问题，才能有针对性地进行加固设计，确保工程的有效性和经济性。1.1 结构评估方法 在结构评估阶段，通常会采用多种技术手段对建筑物的砌体结构进行全面检查。这包括对结构的外观、形状、裂缝、变形等现象的观测；对建筑物的使用历史、设计资料、施工记录的查阅；以及对材料性能、结构强度等关键指标的测试。借助现代技术，如无损检测技术，可对建筑物的混凝土强度、钢筋腐蚀等状况进行评估。比如，通过超声脉冲速度法可以测定混凝土的弹性模量和抗压强度，进而判断其内部的裂缝和空洞情况。还可以运用电磁场法来探测钢筋的位置、直径和混凝土保护层的厚度，进而评估其腐蚀状况。结构的表面观察也是一种重要的评估手段，通过检查建筑物外部的裂缝、变形、沉降等现象，可以初步判断结构的状况。例如，沿混凝土表面纵向扩展的裂缝，可能是由于钢筋拉伸引起的；裂缝开口处有锈迹，可能说明钢筋已经发生腐蚀。除了上述技术手段，对建筑物的使用历史、设计资料、施工记录的查阅也是非常重要的。这可以帮助我们理解建筑物的设计意图，了解其历史负荷、环境条件以及历史改造等情况，为后续的诊断和加固提供重要的信息。1.2 加固需求的确定 在完成结构的评估之后，就需要根据评估结果确定加固的需求。加固的需求通常包括提高结构的安全性、改善使用性能、提升抗灾性能等。结构安全性是加固的首要目标。结构的安全性主要依赖于其承载力，而承载力可通过计算得出。根据现行的设计规范，结构的承载力应大于荷载效应，即承载力应满足公式：R 1.1Q，其中，R 代表结构的承载力，Q 代表荷载效应，1.1 为安全系数。改善使用性能是加固的重要需求。例如，对于裂缝宽度过大、地板不平、门窗开关困难等问题，都需中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 151 要在加固中进行改善。这需要通过实际测量裂缝宽度、地板平整度、门窗开启角度等参数，来定量描述使用性能的问题，并为后续的加固设计提供依据。提升抗灾性能也是加固的重要需求。例如，对于抗震、抗风等方面的需求，需要通过计算和模拟得出结构在设计地震或风速作用下的响应，进一步明确其抗灾性能的状况。然后，通过加固设计，使结构的抗灾性能达到或超过规范的要求。1.3 可行性研究和方案制定 根据评估结果和加固需求，可以进行可行性研究和方案制定。这个过程需要结合技术、经济、时间等多方面的因素，制定出最合适的加固方案。技术可行性研究是方案制定的基础。通过比较和分析各种可能的加固技术，选取最能满足加固需求的技术方案。例如，如果结构的承载力不足，可以考虑采用增加截面、改变材料性质、改进构造方式等方法来提升承载力。经济可行性研究是方案制定的重要环节。需要考虑加固工程的直接费用（如材料费、人工费等），间接费用（如施工影响使用的经济损失等），以及加固后的使用效益等因素，对方案进行全生命周期的经济效益分析。时间因素也是方案制定中必须考虑的。例如，如果建筑物需要在加固过程中继续使用，那么施工时间就会对使用造成影响。因此，需要考虑施工方案的选取、施工进度的安排、施工时段的选择等因素，以尽可能减少对使用的影响。2 砌体结构加固技术 对于已经出现裂缝、变形或承载力下降等问题的砌体结构，选择合适的加固技术是至关重要的。下面将从钢筋混凝土梁、柱加固、砌体墙体加固、基础加固以及局部结构加固这四个方面进行详细介绍。2.1 钢筋混凝土梁、柱加固 针对钢筋混凝土梁、柱的加固，主要可以采取增加截面法、粘贴纤维增强复合材料(FRP)法、钢筋混凝土套筒法等方式。增加截面法是一种传统的加固方法，主要通过在原有梁、柱上增设混凝土或钢筋混凝土来提高其承载力。假设原梁的弯矩设计值为 M，增加截面后的弯矩设计值为 M，若新旧两截面宽度均为 b，高度分别为 h和 h，那么承载力的提升比例可大致估计为 M/M=(h/h)。从中可以看出，增加截面的高度是提高承载力的关键。粘贴 FRP 法是一种新型的加固方法，它的主要优点是施工方便，不会增加结构的重量和体积。FRP 的强度和刚度都较高，能有效提升结构的承载力和抗震性能。假设 FRP 的截面积为 A，拉伸强度为 f，那么粘贴FRP 可以提供的抗弯承载力为 A*f，这与 FRP 的数量、布置方式以及粘贴品质密切相关。钢筋混凝土套筒法适用于梁、柱病害较重或需大幅度提升承载力的情况。这种方法是在原有梁、柱外部构造新的钢筋混凝土结构，形成一个套筒，从而提高承载力。其中，套筒的尺寸和配筋等级是设计的关键。2.2 砌体墙体加固 针对砌体墙体的加固，主要可以采取灌浆法、粘贴 FRP 法、植筋法等方式。灌浆法是一种常用的墙体加固方法，主要通过在墙体内部灌注水泥浆或砂浆，来改善其内部结构和提高其强度。此方法适用于孔洞多、裂缝多或填充物疏松的砌体墙。灌浆的效果取决于浆体的强度、流动性以及充填完整度等因素。粘贴 FRP 法也可用于墙体加固，通过粘贴 FRP 增强其抗剪、抗压、抗弯性能。其加固效果与 FRP 的材料性能、厚度以及粘贴方式有关。植筋法是一种在墙体内部植入钢筋或者 FRP 筋的加固方法，通过与砌体墙体形成复合结构来提高墙体的承载力和抗震性能。该方法对于墙体的承载力提升和抗震性能改善效果显著。2.3 基础加固 对于基础的加固，主要可以采取基础扩大法、深层复合地基法、地基注浆法等方式。基础扩大法是通过扩大基础的底面来提高其承载力和稳定性。例如，可以在原有基础的下方或周围施工新的基础，形成复合基础。扩大后的基础承载力 P，在一定条件下，可以近似地认为 P与原有基础承载力P 的比值，等于新旧基础底面面积的比值。深层复合地基法是通过在原有地基下方构造新的地基层，使之与原有地基形成复合地基，以提高地基的承载力和减小沉降。新地基层的承载力和强度、厚中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 152 度、施工品质等因素密切相关。地基注浆法是通过在地基中注入水泥浆或化学浆体，改善土体性质，提高地基的承载力和稳定性。注浆后的地基强度和承载力与浆体的性质、注浆压力、注浆量等因素有关。2.4 局部结构加固 对于局部结构的加固，如楼板、楼梯、阳台等，主要可以采取增加截面法、粘贴 FRP 法、加设支撑法等方式。增加截面法适用于需要提高承载力的局部结构，比如增加楼板的厚度或增设楼板下挂，以提高其承载力和刚度。粘贴 FRP 法可以用于提高局部结构的承载力和抗震性能，如在楼板、楼梯底面粘贴 FRP，以提高其抗弯、抗剪性能。加设支撑法适用于需要改善静动力性能的局部结构，如加设楼梯、阳台的支撑或者支柱，以减小其变形和振动。3 加固工程施工流程与关键技术 在面临老旧建筑物或者存在结构问题的建筑物时，其加固工程常常被视为一个关键的解决方案。加固工程旨在通过修复和增强现有结构，以提高其抗震性、承重能力和使用寿命。这个过程涵盖了一系列步骤，包括现场调查、设计、施工和验收。此外，这个过程也涉及到了许多关键技术，包括加固材料的选择、施工技术的采用，以及施工过程的统筹。这些因素的综合决定了加固工程的成功与否。3.1 施工前的准备工作 施工前的准备工作是关键的一步。首要的任务是进行详尽的现场调查。这包括对建筑物的构造、材料、损伤情况和可能的病害进行全面的检查和评估。这个阶段的目标是确定建筑物的实际状况，为后续的设计和施工提供依据。第二个关键步骤是设计。设计团队需要根据现场调查的结果，制定出一套合适的加固方案。这个方案应包括选择适当的加固材料和施工技术，以及如何进行施工的详细步骤。为了确保设计的有效性和安全性，还需要进行详细的结构分析和计算。这可能包括使用有限元分析或其他数学模型来预测加固后的结构性能。最后，施工前的准备工程还包括了相关的行政和统筹工作。这包括确保所有的许可和批准都已经得到，确保施工团队具备所需的技能和资质，以及准备必要的施工设备和工具。此外，还要制定出详细的施工计划和进度表，以便于统筹和监控施工过程。3.2 加固施工流程 加固施工流程涉及修复或更换轻微加固或预应力筋，具体取决于损坏的程度。首先，描述轻微加固的修复过程。在加固剥露和清洁之后，需要决定是替换钢筋还是补充部分损坏的加固。当选择替换加固时，将切掉杆的破损部分，然后拼接进轻质加固钢。拼接长度需要遵守 ACI 318 等相关规定的标准。其次，专注于预应力钢的修复。修复过程需要用新段的绳索替换损坏的部分，新段的绳索连接到未损坏绳索的现有末端。新的绳索部分和现有绳索的暴露长度必须进行后张拉，以匹配预应力绳索的应力水平。3.3 关键施工技术详解 替换加固技术：替换加固技术的核心是利用新的构件取代旧的、已经损坏或者不能满足需求的构件。这通常需要通过焊接接头、机械连接或搭接接头完成。焊接接头在连接效果上较好，但是对于大于 25mm 的杆件，焊接可能导致嵌入杆的扩展并引发混凝土周围的裂纹。设 为混凝土的抗拉强度，F 为焊接热量引起的拉力，A 为嵌入杆的横截面积，当 F/A 时，就可能发生裂纹。补充加固技术：补充加固技术主要用于应对嵌入钢筋丧失横截面或不足的问题。一种常用的方法是在损坏加固旁边放置补充杆，这需要精确计算出补充杆的位置和横截面积。同时，在加固上应用如环氧、聚合物水泥浆液或富锌涂层等涂料可以有效防止未来的腐蚀。值得注意的是，涂层厚度应小于 0.3 毫米，否则可能在变形处失去键合能力。设 d 为涂层厚度，为键合剪应力，E 为涂层材料的弹性模量，为变形，当 d*/E 时，就可能失去键合能力。预应力钢的修复：预应力钢的修复包括在修复前对未粘结的高强度筋进行去张拉，在修复后进行再张拉。这一过程需要精确控制张拉力度和张拉位置，以确保修复后能够恢复构件的初始结构完整性。设 P为预应力筋的张拉力，A 为预应力筋的横截面积，为预应力筋的抗拉强度，L 为预应力筋的张拉长度，E为预应力筋的弹性模量，为预应力筋的应变，那么有 P=A，L=E。在修复过程中，需要根据预应力筋中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 153 的特性和施工条件，精确控制 P，以达到预定的 和，进而达到预期的修复效果。4 结论 本文对建筑砌体结构加固工程与施工技术进行了深入探讨。砌体结构评估和诊断是加固工程的第一步，需要确定结构的性能、破坏情况以及加固的需求和可能性。在砌体结构加固技术方面，钢筋混凝土梁、柱加固、砌体墙体加固、基础加固和局部结构加固是常用的技术手段，具有较好的加固效果。同时，加固工程的关键施工技术，如替换加固、补充加固和预应力钢的修复，需要根据具体的工程条件和加固需求，精确计算并合理选择。综上所述，科学、系统的加固工程与施工技术对于提高砌体结构的性能和安全性，延长其使用寿命具有重要的意义。参考文献 1刘园媛.建筑结构加固工程的施工品质与安全统筹工作分析J.装饰装修天地,2018(9):235.2李爱群,周坤朋,王崇臣,等.中国古建筑木结构修复加固技术分析与展望J.东南大学学报（自然科学版）,2019,49(1):195-206.3丁玫,李鹏.木结构建筑的优势及发展J.林产工业,2019,41(4):41-43.4安玉普,赵拓,赵帅.关于建筑结构加固工程施工品质及安全统筹的研究J.建筑与装饰,2019(8):106.5杨茹元,孙友富,张晓凤,等.木结构古建筑加固技术的应用及进展J.林产工业,2018,45(6):3-7.