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建筑结构的加固分析

邓健益
【摘要】随着社会的进步和经济建设的发展，人们对建筑的加固越来越重视，本文对此展开探讨，针对建筑的未来发展形势分析建筑结构加固的原因、原则、方法，以供参考。
【关键词】建筑结构；加固原因；加固原则；加固方法
建筑结构的检测、鉴定以及加固是当前建筑结构领域的热门话题，这三个方面既是独立的，又是相辅相成的，例如一些建筑物只需要进行某些方面的结构检测，有的需要结构加固，但更多的还需要这三方面技术的综合运用与有效结合。
1. 建筑结构加固的原因分析
1.1人为原因
设计上出现错误、施工较为低劣、使用要求不适应等原因都会使得建筑物没能达到设计概念要求，如在拱结构两端没有设计抵抗水平推力构建属于设计概念错误，而荷载没有作用在节点却作用在节间则属于设计计算错误[1]。
1.2环境原因
长期处于恶劣的环境当中，受到环境因素影响也会导致结构材料被外部介质侵蚀，出现恶化等情况，主要表现在三个方面。比如化工车间的酸碱气体对混凝土结构的侵蚀等化学作用；高温、冻融循环产生结构裂缝等物理作用；微生物、细菌导致木材腐朽等生物作用。
1.3要求变化的原因
随着科技的不断发展，各种生产形式都在发生着变化，结构出现调整或技术发生改造，而生产工艺的变化会使得工业中建筑结构功能的需求越来越高，比如厂房局部增层、设备更换等，这些过程都要经过检测、鉴定和加固，才能保证使用效果。
2. 建筑结构加固的原则
2.1总体效应的原则
通常情况下，加固是针对危险构件而言，但实际上却也需要考虑到加固以后对整体结构体系造成的影响，比如加固房屋其中一层的柱子或墙体，就有可能会改变整个结构的动力特性，而如果是对楼面或屋面进行维修或改造，那么就要考虑到墙体或地基基础的结构承受增加荷载的可能，所以要求工作人员在制定加固方案时必须从总体效应出发。
2.2先鉴定后加固的原则
在确定结构加固的方案以前，工作人员要检查结构的可靠性，了解结构材料的性能和构造，包括本身缺陷及损伤信息，分析其受力现状。遵循先鉴定后加固的原则，才能避免在加固的工作中留下隐患，导致后期发生工程事故的情况发生。
2.3材料取值原则
在进行加固设计时，材料结构的强度根据规定取用，比如原结构材料种类和性能要保持一致，取规范值，如果缺少结构材料的强度资料，那么可以通过测评强度等级等方法，现行现取[2]。加固材料用钢材通常选用两种级别，而水泥则适合普通硅酸盐水泥，所用混凝土的强度等级必须保证在原结构混凝土的基础上升高一级，并且保证加固结构构件混凝土不要低于C20级。加固的混凝土不能混合粉煤灰、高炉渣等，化学灌浆等材料的粘结强度要比被粘结的混凝土抗拉抗剪强度高。
2.4加固方案优化原则
加固并不是唯一的方案选择，如果构件承载能力不足，也可以采用增大截面的方法或是增设支点的方法，至于哪一种才是最优选择则要根据优化原则确定。考虑到优化的因素，如提出方案的可靠性、经济的合理性、施工的便利性等，此外，结构加固方案的选择还要考虑到结构的实际状况以及加固后的受力特点，这就要求对结构整体进行准确分析，保证体系传力线路和结构可靠。此外，还要考虑到综合的经济指标和施工的技术水平，在设计和施工环节加强有效措施，尽量减少相邻建筑结构之间的相互影响，从而缩短工期[3]。
2.5尽量利用原则
加固后的建筑结构在承载能力上会有所提升，所以加固的同时要减少对原有结构的损伤，最大程度上利用原有结构承载力。确定加固方案以后，也要保证方案尽可能少地涉及到构建的拆除和损伤。分析结构的检测与鉴定时，全面了解结构的承载能力与组成情况，尽量保留并加以利用。很多对原有结构进行拆除后会带来一定程度的损伤，新旧构建之间存在较难的连接问题，不但不经济，而且还会留下事故隐患。
3. 建筑结构常用的加固方法
3.1直接加固
直接加固的方法包括加大截面加固法及粘贴钢板或纤维增强塑料加固法，前者是采用同一种材料加大构建截面的面积以提高承载力，这种方法工艺简单、适应性强，但需要较好的施工经验指导进行，通常在墙、柱、板等混凝土的加固中使用。后者是在混凝土构建的表面采用结构胶贴钢板或是纤维来提高构建承载力。
3.2间接加固
间接加固的方法包括预应力加固法和增加支承加固法。前者是通过外加预应力的撑杆或钢拉杆使得卸载与加固连为一体，适用于跨度较大或是重型结构的加固，加固完成以后占据的空间相对较小。后者是增设刚性支点或者弹性支点来减小结构构件的变形程度，提高承载力，适合一些不受制的板、梁等构件。
3.3钢结构加固方法
3.3.1改变结构计算图形
这是一种采用改变荷载分布的情况以及传递力途径等方式，增设附加杆件、预应力等措施的加固方法。针对结构而言，可以通过增加拉杆、支撑进行加固结构和构件刚度形式，比如增加支撑形成空间结构，同时根据空间结构进行准确的验算，又比如加设支撑增加结构刚度，调整结构自振频率，从而提高结构承载力，改善结构动力等。针对受弯杆件，可以改变荷载的分布、端部支承情况，增加中间支座等方式进行加固。针对桁架，可以增设撑杆使得桁架变成撑杆式结构等。
3.3.2加大构建截面加固
在对截面的形式进行选择时，必须充分考虑实际的情况，采用大截面加固钢构件，避免加剧已有缺陷及损伤状况。
3.3.3加固件的连接加固
钢结构连接方法包括焊缝、普通螺栓、铆钉等连接方式的选择，必须根据加固的目的、原因、受力情况、施工条件进行考虑。加固通常适合采用的方法是焊缝连接和摩擦型高强度螺栓连接，有的也可以根据焊缝与摩擦型高强度螺栓混合连接。在采用焊缝连接的过程中，必须保证焊接工艺以及连接的材料经过评定，通过认可。
3.4砌体结构加固
砌体结构加固包括钢筋网水泥砂浆外加层加固法及增设扶壁柱加固法。前者是复合截面加固法的一种，通过在需要加固的建筑结构墙表面刷层，并在两面附上有直径标准的网片，喷射细石混凝土或砂浆。这种方式适用于砌体墙的加固，也可以应用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱强时对两侧强钢筋的封闭运用。后者属于加大截面加固法的一种，同时又分为混凝土壁柱以及砖壁柱加固。如果是对旧墙体的侧部增设壁柱，就要沿着墙体竖向的方向每隔500mm设置2根以上的拉结钢筋，钢筋的直径为6mm，而伸入墙体中的长度要在200mm以上，才能保证壁柱与旧墙体形成有效的连接[4]。
3.5外包型钢加固法
这种方法是一种比较传统的加固方法，通过水泥砂浆粘贴角钢于受荷柱子的四周，同时用卡具将其夹紧，刷上水泥浆用以保护角钢。这种方法更适合于不能增大原构建截面尺寸，但是又要求最大程度提高截面承载力的砌体柱。
4. 结束语
我国拥有巨大的建筑市场，随着科学技术的不断发展和城市化的推进，目前土建结构加固改造工作呈现出重大的意义，同时也出现了一些难题。总之，建筑结构加固在建筑工程中属于一项新兴的行业，建筑物的维修、加固或改造工作在未来将面临越来越广的领域和范围，同时也有强大的发展潜力。因此，必须深入研究并利用新的加固技术，不断完善我国现代建筑结构的加固工作。
【参考文献】
[1]刘万峰.论建筑结构的加固原因与加固原则[J].甘肃科技，2013，12（03）：14-15.
[2]李林.建筑结构加固改造工程实例分析[J].西安建筑科学大学，2014，11（15）：41-42.
[3]张兴亮.淺谈建筑结构的加固[J].科技资讯，2013，2（11）：22-23.
[4]袁志军.建筑结构检测与加固方法[J].工程力学，2013，11（02）：44-45.

-全文完-