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　　摘要：介紹了建筑結(jié)構(gòu)增強、補強的常用加固方法，說明了各種方法的技術(shù)特點、施工方法和適用范圍，提出了合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的建議，并指出建筑行業(yè)中新型的粘貼FRP加固結(jié)構(gòu)的前景，具有可利用價值。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)，加固法，纖維材料，鋼筋混凝土

　　隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的飛速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對建筑的數(shù)量、質(zhì)量和使用功能提出了越來越多的要求，科學技術(shù)的進步也促使各種新型結(jié)構(gòu)、新型材料以及新的施工工藝不斷出現(xiàn)。為保證建筑工程的質(zhì)量，促使建筑業(yè)健康發(fā)展，我國于1997年通過了《中華人民共和國建筑法》，明確規(guī)定：“建筑物在合理使用壽命內(nèi)，必須確保地基基礎(chǔ)工程和主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，對已發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，建筑施工企業(yè)應(yīng)當修復。”除此之外，對我國而言，將原有的建筑進行改造以充分利用，不但可以節(jié)約投資，而且能夠減少對土地的征用，對緩解日益緊張的城市用地矛盾有著重要的意義。

　　1 常用的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

　　1．1 增大截面加固法對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，增大截面法是通過采用同種材料(鋼筋混凝土)來增大原混凝土結(jié)構(gòu)截面面積，從而達到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。當梁、柱構(gòu)件抗力不夠時，常采用增大截面法，其優(yōu)點如下：

　　1)施工技術(shù)成熟，便于施工；2)質(zhì)量好，可靠性強；3)提高抗力及構(gòu)件剛度的幅度大，尤其對柱增加穩(wěn)定性較大。

　　增大截面、增加剛度，首先要考慮分析整體結(jié)構(gòu)，不能僅為局部加大而加大，這樣會引起整體結(jié)構(gòu)的局部薄弱層發(fā)生重大事故。此外，加大截面法還有一些不利因素，使用時要予以考慮。

　　1)因構(gòu)件質(zhì)量和剛度變化較大，結(jié)構(gòu)固有頻率會發(fā)生變化，因此，應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)加固后的固有頻率進入地震或風震的共振區(qū)域，造成新形式的破壞；2)現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護時間較長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響；3)構(gòu)件的截面增大后對結(jié)構(gòu)的外觀以及房屋或橋梁凈空也有一定的影響。

　　增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墻等一般結(jié)構(gòu)。

　　1．2外包鋼加固法外包鋼加固法是一種以角鋼外包于構(gòu)件四角，角鋼之間用綴板連接的加同方法。外包鋼加固法分干式和濕式兩種情況。

　　1)濕式外包鋼法是在型鋼與原構(gòu)件之間用乳膠水泥或環(huán)氧樹脂等粘結(jié)，使新舊材料之間有較好的協(xié)同工作能力，其整體性好，但濕作業(yè)工作量大；2)干式外包鋼法是型鋼與原構(gòu)件之問無任何粘結(jié)，有時雖填以水泥砂漿，但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞，型鋼與原構(gòu)件不能整體工作，彼此只能單獨受力。與濕式外包鋼相比，于式外包鋼施工更為簡便，但承載力提高不如濕式外包鋼有效。

　　該法能在基本上不改變原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的情況下，大幅度提高構(gòu)件承載力，增大延性和剛度，適用于混凝土柱、梁、屋架和磚窗間墻以及煙囪等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)筑物的加固。外包鋼加固法特別適用于使用上不允許增大截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力的軸心和偏心受壓構(gòu)件的加固。該法施工速度快，現(xiàn)場工作量較小，加固效果好，但用鋼量大，加固費用較高。

　　1．3預應(yīng)力加固法預應(yīng)力加固法是一種采用外加預應(yīng)力鋼拉桿(分水平拉桿和組合式拉桿)或型鋼撐桿對結(jié)構(gòu)進行加固的方法。通過施加預應(yīng)力強迫鋼拉桿或型鋼撐桿受力，影響并改變原結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，并降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平，致使一般加固方法中普遍存在的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象的影響能較好的消除。因此，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。預應(yīng)力加固法具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的三重效果，適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固，以及采用其他方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。

　　預應(yīng)力加固法的主要優(yōu)點如下：

　　1)體外配筋張拉預應(yīng)力可以起到增加主筋、提高正截面及斜截面的強度，同時也提高了剛度，有效地改善了使用性能且效果好。

　　2)預應(yīng)力能消除或減緩后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使后加桿件有效地工作。

　　3)預應(yīng)力產(chǎn)生的負彎矩可以抵消部分荷載彎矩，減小原構(gòu)件的撓度，縮小原構(gòu)件的裂縫寬度甚至使原裂縫完全閉合。

　　因此，預應(yīng)力加固法是一種加固效果好而且費用低的加固方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。該法的缺點是增加了施加預應(yīng)力的工序和設(shè)備。

　　1．4外部粘鋼加固法外部粘鋼加固法是將鋼板通過粘結(jié)劑，按加固設(shè)計要求，粘貼于混凝土或鋼結(jié)構(gòu)表面，使之共同工作。這種加固法的優(yōu)點是取材容易，施工方便、快捷，能在幾乎不改變構(gòu)件的外觀和使用空間的條件下，大大提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。

　　采用外部粘鋼加固時，通常是將鋼板粘于梁底受拉區(qū)，以提高梁的承載力，當在梁側(cè)貼鋼板時還可以提高梁斜截面承載力。

　　目前，外部粘鋼加固法主要用于承受靜力作用的一般受彎構(gòu)件及受拉構(gòu)件的補強加固，要求環(huán)境溫度不宜超過60℃，相對濕度不宜大于70％，并要求無化學腐蝕。當工作條件不滿足上述要求時，應(yīng)當采取相應(yīng)的處理措施。粘貼鋼板對施工工藝要求較高， 一般需要專業(yè)施工隊伍才能保證施工質(zhì)量。

　　1．5增設(shè)支點加固法增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，達到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。該法簡單可靠，但對于使用空間有一定影響，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。

　　按照增設(shè)的支承結(jié)構(gòu)的變形性能，增設(shè)支點法可分為剛性支點和彈性支點兩種情況。剛性支點法通過支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎(chǔ)或柱子等構(gòu)件，由于支承結(jié)構(gòu)的軸向變形遠遠小于被加固結(jié)構(gòu)的撓曲變形，對被加固結(jié)構(gòu)而言，支承結(jié)構(gòu)可簡化按不動支點考慮，結(jié)構(gòu)受力較為明確，內(nèi)力計算大為簡化；彈性支點法通過支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種加固方法．，由于支承結(jié)構(gòu)的變形和被加固結(jié)構(gòu)的變形屬同一數(shù)量級，支承結(jié)構(gòu)只能按彈性支點考慮，內(nèi)力分析較為復雜。相對而言，剛性支點加固對結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度較大，彈性支點加固對結(jié)構(gòu)使用空間的影響程度較低。

　　1．6化學灌漿補強法化學灌漿補強就是將一定化學材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入混凝土結(jié)構(gòu)裂縫內(nèi)，使其擴散、膠凝或固化，達到補強的目的。化學灌漿材料主要有兩種：一種是以環(huán)氧樹脂為主劑配制成的環(huán)氧樹脂灌漿材料，它具有化學穩(wěn)定性好、可以室溫固化、收縮小、強度高、粘結(jié)力強等一系列優(yōu)點，而且因為環(huán)氧樹脂灌漿材料的粘結(jié)力和內(nèi)聚力均大于混凝土的內(nèi)聚力，能有效地修補混凝土的裂縫，恢復結(jié)構(gòu)的整體性，目前是一種較好的補強固結(jié)化學灌漿材料，一般用于修補寬度為0．2 mm～0．5 iD2n的裂縫；另一種是以甲基丙烯酸甲酯為主劑配制的甲基丙烯酸酯類灌漿材料，它具有可灌性好的特點，能灌入0．05 nlnl寬的細微裂縫中，一般用來修補縫寬在0．2 Inrn以下的裂縫。

　　化學灌漿補強法主要用來修補因出現(xiàn)裂縫而影響使用功能的結(jié)構(gòu)，如水池、水塔、水壩等，也可用來修補混凝土梁、板、柱等構(gòu)件及因鋼筋銹蝕而導致結(jié)構(gòu)耐久性降低的構(gòu)件。

　　1．7水泥壓漿補強法水泥壓漿補強法是一種用壓力設(shè)備將水泥漿液壓入結(jié)構(gòu)構(gòu)件的蜂窩、孔洞或裂縫中，充填并固結(jié)這些缺陷，以達到補強加固的目的。水泥灌漿具有強度高、材料來源廣、價格低，運輸、儲存方便及灌漿工藝比較簡單等優(yōu)點，至今仍是應(yīng)用最廣泛的灌漿材料。該法的缺點是需要專門的設(shè)備，主要用于因地震、溫度、沉降等原因引起的磚墻裂縫的修補。

　　1．8噴射混凝土補強法噴射混凝土補強法是一種用混凝土噴射機將混凝土拌合料和水(干噴機)或混凝土濕料(濕噴機)以高速噴射到混凝土結(jié)構(gòu)上，并快速凝固成型的加固方法。噴射混凝土不需要振搗，它借助水泥與骨料之間的連續(xù)沖擊實現(xiàn)密實化，也不需要支模或只需部分支模，施工方便、速度快、工期短、噴射凝固層與原結(jié)構(gòu)粘結(jié)力強，所以在大范圍加固工程中具有獨特優(yōu)勢，其缺點是需要專門的設(shè)備，對混凝土的配合比設(shè)計要求較高。這種方法常用于：

　　病弱混凝土的局部或全部更換；在梁、板等構(gòu)件的下面增補混凝土；填補混凝土和磚石結(jié)構(gòu)中的孔洞、縫隙及混凝土墻的麻面。

　　1．9粘貼纖維材料加固法纖維復合材料作為一種新型的混凝土結(jié)構(gòu)補強加固材料在我國逐漸興起，纖維增強復合材料是利用樹脂類膠結(jié)材料將纖維布粘貼于混凝土表面，從而達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件補強加固及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。結(jié)構(gòu)加固中常用的FRP(纖維增強復合材料)有：CFRP(碳纖維增強塑料)、GFRP(玻璃纖維增強塑料)和AFRP(芳綸纖維增強復合材料)，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)越性。

　　1)高強高效。在加固修補混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強度的特點來提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和延性，改善其受力性能，達到高效加固修補的目的，對于柱的抗震加固尤其具有重要意義。2)施工便捷。施工工效高，沒有濕作業(yè)，不需要大型施工機具，無需現(xiàn)場固定設(shè)施，施工占用場地少。3)具有極佳的耐腐蝕性能及耐久性能。4)施工質(zhì)量易保證。5)FRP材料質(zhì)量輕且薄，粘貼后每平方米重量不到1．0 kg(包括樹脂重量)，一層粘貼后厚度僅1．0 mill左右：，加固修補后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重及原構(gòu)件尺寸。6)適用面廣。

　　2結(jié)語

　　對于上述加固方法，國內(nèi)外的很多科研機構(gòu)都進行了大量的研究工作，且大都已經(jīng)用于實際工程中。然而，這些加固方法都有一定的缺陷，除去帶有共性的化學腐蝕問題外，象粘鋼加固法，還會增加構(gòu)件自重、結(jié)點不易處理、施工難度大等。因此，在實際加固時，應(yīng)尋求一種簡便易行的技術(shù)含量高的加固技術(shù)。H強以其優(yōu)異的性能成為土木工程領(lǐng)域受寵的新型材料，尤其與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合更能發(fā)揮其突出的優(yōu)點。FRP具有很大的研究推廣價值和巨大的社會經(jīng)濟效益，隨著研究工作的不斷深入，這種材料必將得到廣泛的應(yīng)用。我國擁有巨大的建筑市場，隨著經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，相信FRP在我國土木工程領(lǐng)域?qū)⒂忻篮脧V闊的前景。