建筑结构加固技术及其应用研究

建筑结构加固技术及其应用研究

樊磊

隅要】当前．建筑结构加固技术已成为建筑行业结构工程的研究重点。本文主要概述了各种加固方法和加固材料的特点及应用范围，并

结合工程实际总结指出各种建筑加固技术应优势互补，共同为建筑物的加固提供切实可靠的技术支持。

哄键词]建筑结构；加固技术；加固材料；应用

1引言

随着人类文明的进步和城市建设的日新月异，人类在满足建筑物数量的同时，也对建毓物的外观、功能性、安全性和耐久性等的要求不断提高。通常建筑行业一方面通过不断发展和采用新结构、新材料、新工艺和新技术来满足建筑要求，另一方面通过对现有建筑物的检测、鉴定和加固改造技术来达到建筑要求。当前，特别是后者越来越了受到人们的关注与重视。相对于新建建筑，加固改造技术充分利用了既有建筑的基本框架，在满足其结构可靠性的前提下，充分发挥和挖掘原有资源，以较小的投^达到满足使用功能要求的目的。因而，它是一项以低

投入获取较高收益的高产出节能产业。对于像我国这样的总体上仍较贫

穷、资源相对匮乏的发展中国家来说，尤其需要大力提倡和推广该项技术。

2建筑物加固改造的原因

对建筑物进行加固改造的原因是多种多样的，大致可分为以下六个方面：

1)原设计有误、考虑不周。设计出现失误常常是由于设计人员对

结构承受的载荷和作用力f占{杯足，考虑载荷漏项，以及旋工过程中的

实际载荷远远超过设计值等原因造成的。

2)施工质量差。施工质量差在已有工程事故原因的统计中所占比

例较高，主要是由于施工管理混乱，不按旌工要求进行，施工^员技术水平不高，施工企业未能把好质量关等原因造成的。，

3)使用管理不当。主要表现为：建筑物建成交付使用后，使用部门管理不善，拆改承重结构，擅自改变建筑物的用途或使用环境管理不

善，不进行定期维护，侵蚀性物质进^结构构件造成损害等。

4)环境和灾害影响。如：工业厂房等周围存在有害物质，有胡材料老化，沿海的建筑物易受到氯离子侵蚀，建筑物开挖、设计、施工不当，地铁施工及I临j丘建筑物地基施工过大的震动等，都会导致建筑物的

可靠性降低。

5)结构改造的需要。建筑物在使用过程中，使用功能发生改变，如工业厂房生产工艺改变、民用房屋改变用途等。

6)超过使用基准期还需要继续使用。建筑物达到设计基准期后，结构功能基本完好，生产和生活需要继续使用。

3常用结构咖固方法与应用3．1加大截面加固法

加大截面加固法的原理是采用同种材料增大混凝土结构或构件的截面面积，以提高结构或构件的承载能力和变形能力。适用于梁、柱、板、墙等一般结构的加固。该方法的优点在于施工工艺简单、适应性强，且具有成熟的设计和施工经验。缺点是现场施工的作业时间长，对生产和生活有一定影响，且加固后的建筑物净空间会有一定的减小。一

32粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法原理是在混凝土构件表面胶粘特制建筑结构的贴

钢板，以提高混凝土构件承载能力的一种加固方法。适用于受弯或受拉构件，包括梁、板、桁架等。该方法的优点是施工快速、现场无湿法作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活台勺影响较小，且加固后对原构件外观和原有净空间无显著影响。不足之处在于加固效果在很大程度上取决于胶结工艺和操作水平。因此，该

法只适用于承载静力作用且

处于正常湿度环境的受弯、大偏心受压或受拉构件的加固，不能用于素混凝i沟件的加固。

33外粘型钢加固法

外粘型钢加固法也称湿式外包钢加固法，是一种在混凝土构件四周或两个角部处包以型钢的加固方法。具有受力可靠、施工简单、现场

工作量小等优点。缺点在于舟钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于

60a℃以上的高温场所。因此，该方法只适用于对使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构的加固。

34粘贴纤维增强塑料加固法

纤维增强复合材料的形式多样，目前国内研究和应用较多的是碳

纤维片材。其典型的应用有：1)粘贴在粱、板等受弯区域的受拉区，

以进行其抗弯承载力的加固。2)环绕形粘贴在粱、柱等构件的四周或侧面和底部，以提高其抗剪承载力。3)环绕形粘贴在构件四周对构件

进行抗震加固，以提高柱或桥墩的延性。4)沿着受拉件的轴向粘贴，

以增强其抗拉承载力。但该方法不适用于对素混凝土构件的加固。

35预应力加固法

这是一种采用外加预应力的钢拉杆或撑杆，对结构进行加固的方法。该方法除了能提高结构的承载能力外，还可增强构件的刚度和抗裂

性能，并能较大幅度的提高结构的整体承载能力。另外，还具有协和、加固和改变结构受力的三重效果，且加固后占用的空间小。因而，该方

法可用于大型结构、大跨度结构的粱、板、柱、屋架、网架等的加固。但不适用于混凝土收缩徐变大的结构的加固和在无防护的情况下用于600℃以上的高温场所。

3．6绕丝加固法

绕丝加固法的原理是在构件四周缠绕经退火处理的低碳冷拔钢丝，以提高构件的承载能力和延性。适用于混凝土结构构件斜截面承载能力

不足的加固，或需要对受压构件施)】醋黄向约束力以提高变形能力，增强

抗震性能等。

4常用加固材剽的选择钉混凝土的选用

加固所用的混凝土选择标准应满足收缩性小、黏结性好的特点，

强度等级应与被加固构件的混凝土强度相同或至少提高一级，且不应低于C200通常，提高混凝土的强度等级是为了保证新旧界面的粘结强度，减小加固部分的体积，减低对原有构件空间的影响等。如果被加固构件的混凝土强度等级大于C40时，新加混凝土强宦等级可与被加固构件相同。对于结构加固用的混凝土，可选择商品混凝土，但所掺的煤粉应为l级灰，且烧失量不应大于5％。当选用合成短纤维混凝土、聚合物混疑土、钢纤维混凝土、微膨胀混凝土或喷射混凝土时，应在旗工

前进行试配，经检验其性能符合设计要求后方可使用。在选择粗骨科

时，应尽量选用坚硬、耐久性好的碎石或卵石。但尤其需要注意的一点是不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂。

42灌浆料的选用

在建筑物加固时，应优先选用自流型高强灌浆料。这是一种水泥基无收缩砂浆，具有流动性好、徼膨胀性、抗渗性和早强性等优点，是

机械设备安装、结构加固补强和防油防渗工程的理想材料。采用该种灌

浆料可以保证在灌浆时充分填充工作空间，并能适当的提高膨胀应力，

保证设备安装定位、结构修补或栽筋锚固在～天内完(下转第157页)

155

工程技术

对于3d强良，因素B高度显著，因素A和交互作用(A×B)显著

对水泥早期强度的形成有很大作用。。

6结论

1)通过检验，三乙醇胺和氯化钙均作为水泥早强剂，单独使用一种早强剂，不同龄期的早强效果基本在10％一50％，不是很理想。

2)使用三乙醇胺和氯化钙进行复配，两者以一定的比例添加，3d强度提高136％，7d强度提高107％，28d强度提高86％，效果显著。水泥类注浆材料中早强剂适合的掺量比例为三乙醇胺O．03％和氯化钙2％。

性接近，最优试验组合为A283，即三乙醇胺掺量为0D3％，氯化钙掺

量为2％。

对于7d强度，因素B高度显著，因素A显著，交互作用(A×B)

显著，最优斌验龃合为A283，即三乙醇琅掺量为003％，氯1蹈掺：量

为2％。

对于28d强度，因素B高度显著，．因素A不显著，交互作用

(AxB)显著，最优试验组合为A183，即三乙醇胺掺量为o．01％，氯化钙掺量为2％。

综合对三个龄期强度的分析，确定最优化配比为三乙醇胺掺量为0D3％，氯化钙掺量为2％。

5早强机理分析

在水泥的水化过程中，生成物的生成、凝结、硬化是交错进行的。

[参考文献]

【1】郭涛，童立元．方磊咏泥粉煤灰注浆充填材料试验研究冻南大学学报(自然科学版)．2f)02．

三乙醇胺可以激发氯化钙的早强作用，能加快水泥中铝酸三钙的水化。由于水泥水化反应是从水泥颗粒表面逐渐深入内层，开始比较快，随后由于水泥颗粒表面生成胶体膜，阻碍水分渗入，以致水化速度越来越

慢。由于三乙醇胺有，L化作用，在浆体中掺八三乙醇胺，三乙醇胺分子

f21黄德发，壬宗敏场彬．地层注浆堵水与加固施工技术馀州：中国矿业大学

出版社．2()f)3．

13J陈礼仪，朱宗培扁活性粉煤灰注浆材料初步研究．探矿工程，t998．

吸附于水泥颗粒表面，形成一层带电荷亲水膜，阻碍了水泥颗粒的凝

聚，产生悬浮稳定效应。同时三乙醇胺溶于水后，刚氐了溶液表面张

力，使水泥颗粒更完整地与水接触，加速水对水泥颗粒的润湿和渗透，加强了由于水化作用的固相体积膨胀，使水泥颗粒胶化层不断剥落，强化了胶体溶液的分散效应，且提高了氧化钙在液相中的溶解，所以三乙醇胺虽不改变胶凝材料的水化生成物，却能加速胶凝材料的水化速度，

(上接第155页)

成，大大的缩短施工周期，达到旌工、省时、早运转和早承载的技术经

行选择。

5结语

济飙

43钢材的选择

近些年，对既有建筑物进行加固已成为建筑行业的研究热点。做好建筑加固技术的研究、开发与应用，对于确保建筑物的加固质量显得

尤为重要。随着科技的飞速发展和建筑新技术的不断涌现，我们在发展

通常情况下，应优先选用HPB235、HRBeu335级钢筋，其次可

选用HRB400级和RRB400级钢筋等。但有时也需要因实际情况而定，如当受力构件采用化学植筋时，就应选用热轧带肋钢筋，且钢筋的

新的建筑加固技术的同时，也应较好的结合传统的加固技术，实觋二者的优势互补，真正做到为建筑物的加固提供切实可靠的技术支持。

质量需符合现行的国家标准；当受力构件采用钢螺纹杆时，宜选用Q345级、Q235级全螺纹钢螺杆：当受力构件为钢板、扁钢、型钢或

钢管时，宜优先选用Q345钢或Q235钢：对于重要结构的焊接构件，应考虑优先选用Q235一B级钢，其次也可选用Q390钢、Q420钢等，

渗考文献】

【1】段世昌．FR．P嵌入式加固法(NsM)研究与应用现状Ⅱl建筑技术开发，

2005．

但钢材质量和性能设计必须符合现行的国家标橇

4．4纤维复合材．料韵选棒

一般来说，用于建筑领域的纤维增强复合材料主要包括三种：以

聚丙烯或中间沥青为原材料经高温碳化制成的直径约为5～8¨m的碳纤维，有初材料、高分子聚合物形成的芳纶纤维，以及主要成分为二氧

12】文明才建筑结构加固技术及发晨趋势Ⅱl湖南城市学院学报，2005．

【3】秦晓芳赵艳敏．建筑结构加固技术的发暖趋势【n山西建筑，2f)07．

化硅的玻璃纤维。在工程实际中，应根据需要加固对象的特点合理的进

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