摘要: 本文圍繞建筑工程結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，首先介紹了建筑工程加固在我國的發(fā)展情況及存在的問題，然后具體分析了幾種比較成熟和常用的結(jié)構(gòu)加固方案設(shè)計，希望能夠為讀者提供一些關(guān)于建筑工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的有益參考。

　　關(guān)鍵詞:建筑工程 結(jié)構(gòu) 加固設(shè)計

　　Abstract: this paper focus on building engineering structure reinforcement design, first introduced the construction engineering strengthening in the development of our country and existing problems, and then concrete analysis of several more mature and common structure reinforcing scheme design, hopes to provide some readers on the construction engineering structure strengthening design of beneficial reference.

　　Key words: architectural structure reinforcement design

　　中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　引言

　　目前我國建筑業(yè)經(jīng)歷了蓬勃發(fā)展的數(shù)十年，隨著人們生活水平的進(jìn)一步提高，人們對建筑功能的要求越來越高，越來越感到已有建筑的規(guī)模和功能不能滿足新的使用求，而且原有建筑的低標(biāo)準(zhǔn)、建筑的老齡化和長期使用后結(jié)構(gòu)功能的逐漸減弱等引起的結(jié)構(gòu)安全問題已開始引起人們的關(guān)注。隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，將走持續(xù)發(fā)展道路作為21世紀(jì)人類社會發(fā)展的主體，已在全世界范圍內(nèi)形成共識。

　　從社會的角度來看，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鋼筋砼傾倒在田野中，環(huán)境將不堪重負(fù);如果每一座建筑都因為安全可靠性、功能問題，不能滿足今天的需要而推倒重來，在日新月異中，城市將失去歷史，市民將失去記憶，新時代將失去文化積淀，流于時尚的淺薄。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)加固在我國的發(fā)展

　　對建筑工程進(jìn)行改造加固的工作，在人類有建筑史以來就已出現(xiàn)，但在我國作為一個新興的學(xué)科領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展卻是近十來年的事情。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)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25：90)，《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)計規(guī)范一起，初步形成了我國建筑工程改造加固領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，對我國該領(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、目前我國建筑工程加固存在的問題

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

　　(1)現(xiàn)階段我國許多建筑工程改造加固的設(shè)計，主要還是停留在僅對結(jié)構(gòu)的局部甚至是個別的構(gòu)件進(jìn)行分析處理的層次上，缺乏從整體上對結(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，但由于未進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體分析，忽視了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本概念(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，每個工程需要解決的問題又不盡相同(特別是對需要解決的問題是否把握準(zhǔn)確存在疑問)，因此，該類圖紙的審查存在較大難度。對這一問題，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踐經(jīng)驗和專業(yè)知識，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，國內(nèi)從事建筑工程加固改造施工的隊伍，成份復(fù)雜，大多是小公司，有的甚至沒有固定工人和專業(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)布實施的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范覆蓋的面和深度均有待提高，對有些加固材料的選擇以及對有些加固技術(shù)施工質(zhì)量的檢驗等都有待進(jìn)一步的完善;最后，有些與施工質(zhì)量有關(guān)的方面和管理人員對所用改造加固技術(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，使得施工過程的隨意性很強(qiáng)。這些都對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

　　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，同時原結(jié)構(gòu)混凝土的收縮變形已完成，而加固一般時、是未卸除已承受的荷載，或部分卸除下進(jìn)行的，加固時新增加的結(jié)構(gòu)部分只是在荷載變化時，才開始受力。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)不能同時到達(dá)應(yīng)力峰值，破壞時，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，關(guān)鍵取決于結(jié)合面能否充分地傳遞剪力。實際上混凝土結(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)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)計計算、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粘鋼加固法、粘貼碳纖維片材加固法(以下簡稱“碳纖維片材加固法")、植筋法、外包鋼加固法和傳統(tǒng)的加固處理方法。本文對其中的粘鋼加固法、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：

　　①粘貼鋼板于梁(或板)式構(gòu)件底部，提高其跨中正截面抗彎承載能力;

　　②粘貼鋼板于梁式構(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;

　　③將“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);

　　④以雙“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強(qiáng)度，因此，被加固構(gòu)件的混凝土不能太低，強(qiáng)度等級不應(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C25