既有建筑框架结构加固修复方法的论述

关键词：框架结构；加固方法；加固设计；再利用；

1引言

建筑物的鉴定和加固是一个古老和传统的专业。但从其内涵来说，它作为一门新的学科正在逐步形成。随着社会发展以及人们环保意识的加强，对废旧建筑的维护、改造加固再利用，节约建筑材料，走持续发展道路，是21世纪人类发展的主题。同时，我国已有的混凝土结构目前大多数正在进入维修、加固、改造的高峰期，亦由于以下一些特殊的原因，显得十分重要和紧迫。

1、我国是一个多自然灾害的国家：地震、风灾、水灾、火灾，均造成过严重损失，尤其对建筑物造成过严重损失。

2、我国五、六十年代修建的大批工业厂房、公用建筑和民用建筑，已有数十亿平方米进入中老年期，其鉴定维修加固，大量提到议事日程以上。

3、随着经济建设的发展，在新建企业的同时强调对已有企业的技术改造，在改造过程中，往往要求增加房屋高度、增加荷载、增加跨度、增加层数，即实施对房屋的改造。

4、设计或施工中发生差错引起工程质量事故而又未达到拆除重建的程度，这种情况在新建工程和已建成投入使用的工程中都可能遇到。

5、一些重要的历史性建筑、有纪念意义的建筑结构需要进行保护。

建筑物的缺陷同时还有来自恶劣的使用环境：如重载、高温、腐蚀（氯离子侵蚀）、疲劳、粉尘，违章在结构上下部任意挖洞、开孔、乱吊重物、乱割、超载、温湿度变化、环境水冲刷、风化、冻融、碳化……以及由于缺乏对建筑物正确的管理、鉴定、检查、维修、保护和加固的常识所造成的对建筑物管理和使用不当，致使不少建筑物出现不应该有的早衰现象。

综上所述，无论是对新建筑物工程事故的处理，还是对已用建筑物是否危房的判定；无论是为了抗御灾害所需进行的加固，还是为了灾后所需进行的修复；无论是为适应新的使用要求而对建筑物实施的改造，还是对建筑进入中老年期进行正常的诊断处理，都需要对建筑物进行检查和鉴定，以期对可靠性作出科学的评估，都需要对建筑物实施准确的管理维护和改造、加固，以保证建筑物的安全性和正常使用功能。

2 既有建筑框架结构加固修复方法

在建筑工程中，钢筋混凝土框架结构是目前应用比较广泛结构形式之一，从上个世纪中叶开始，框架结构开始广泛的应用。对既有建筑框架结构加固目的就是提高框架结构与其构件的强度、刚度、延性、稳定性和耐久性，确保其安全使用，延长寿命。且对既有钢筋混凝土框架结构采取相应的补强加固措施，可减少大量的基建投资，可带来巨大的经济效益和社会效益。

2.1 钢筋混凝土框架结构加固修复方法

现阶段，随着人们对建筑物结构与构件加固研究的深入，钢筋混凝土框架结构加固的方法比较多，目前工程上常用的加固法如下：

1）加大截面加固法

加大截面加固法是采取增大混凝土结构的截面面积或增配钢筋，以提高其承重力和满足正常使用，或改变其自振频率的一种加固方法。采用这种方法在提高构件承载力的同时，还在一定程度上使原来的强梁弱柱改变为强柱弱梁。试验表明，在核心区增加一至两道封闭箍筋，将有效地减缓节点区混凝土的开裂，提高节点的抗震能力，同时通过对加密区的处理可提高构件的延性，此外也能在一定程度上提高结构的抗侧刚度。但加大截面尺寸会使用空间减少，有时还受到使用上的限制。

2）外包钢加固法

外包钢加固法是指混凝土柱或梁的四角或两角包以型钢或内部灌注粘结剂，以达到整体受力的一种加固方法。同加大截面加固法相比，外包钢加固法可使原构件截面基本不变，并且施工便捷，但是混凝土构件的承载力可大幅度提高。

3）改变结构受力体系加固法

改变结构受力体系加固法即在结构构件中间部位增设支点、托梁或将多跨简支梁变为连续梁等方法。在框架结构中，该法实际上是通过在适当部位增设剪力墙，将原的框架结构改变为框架-剪力墙结构。一方面提高了结构的侧向刚度，从而减小结构在地震作用下的侧移，原有建筑物的变形缝可不作处理；其二由于剪力墙承担了大部分的地震力，减小了原框架梁柱的内力，从而避免了大量的加固梁柱；第三，通过改变结构体系，将使原框架梁柱的抗震等级降低，配筋构造要求也会随着降低。

增设剪力墙法是目前使用得较为普遍的一种加固方法，采用该方法时首先需考虑两个方面，一方面是剪力墙位置与数量的确定，其次是新增剪力墙与原有框架结构的连接。

4）预应力加固法

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆，使原结构或构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法。

采用预应力加固框架梁，在加固前已经受荷且大部分已出现裂缝。通过预应力拉杆横向收缩法加固后，使原梁的裂缝减小甚至闭合，并使原框架梁产生反拱抵消部分原梁的荷载挠度，从而改善了框架梁结构的受力性能，提高原有框架梁的承载力。

5）粘钢加固法

粘钢加固法是将钢板采用高性能的建筑结构胶粘结于混凝土构件表面，使钢板与混凝土形成一个整体，达到加固和增强原结构的强度和刚度的目的有效的提高结构的承载力，增强抗剪、抗震和稳定性，改善受力状态。这种加固方法施工周期短，粘钢所占空间很小，几乎不改变构件原有外形。该技术主要应用于混凝土断梁、断柱，减震以及生命线建筑物的抗震加固等。

6）粘碳纤维布加固法

碳纤维加固方法是一种新兴的、技术含量高的结构加固方法。碳纤维材料的强度一般为普通钢筋的十几倍，弹性模数是钢筋的数倍，是一种优良的结构加固材料。因此可利用高性能结构胶将碳纤维材料粘帖与原有构件表面，达到对原有结构构件的加固补强及改善原有构件的抗震性能。同时碳纤维加固方法具有高强高效，材质薄，重量轻，施工便捷，耐久耐腐蚀等特点。但采用碳纤维加固方法对粘结胶性能要求比较高，目前无论是碳纤维布还是粘结用胶主要依赖与国外进口，相应造价较高，如大面积推广这种方法还存在一定难度。

7）混凝土置换技术

当梁、板或柱等构件的混凝土强度达不到设计要求或相差较多时，可将不符合质量要求的混凝土凿除，换上符合要求的新混凝土，对于梁板只要设置好模板及支撑，同时调整好钢筋就较容易实现。但是对于柱子，整根或某区域，特别是当其上面已经建有多层柱子时，混凝土置换就相当困难。因此必须做好支撑设计，满足强度要求的同时应满足稳定变形要求,施工过程必须监测，确保加固过程的绝对安全。而置换用的混凝土应比原有建筑物的混凝土强度等级提高一级，同时采用微膨胀混凝土。

2.2 加固修复既有混凝土框架结构研究应用现状

几十年来，对既有钢筋混凝土框架结构进行加固越来越受到有关科研和工程技术人员的重视。对促进我国混凝土框架结构加固技术的发展和应用起到了很大的推动作用。同时形成了比较系统的规范、规程。

但多年来，人们习惯于已有的加固方法，在混凝土结构加固工程中往往就事论事，缺乏更深层次的理论研究，从而使加固技术水平提高不快。我国混凝土框架结构加固方法虽然已形成了比较系统的、配套的施工工艺和技术。但总的来说，施工工艺和技术仍然相对落后。如在以碳纤维为代表的新型材料在加固工程中的应用还没有普及，与其相关的设计、施工还存在较多问题。其次，与国外发达国家相比，我国的检测设备技术水平相对较低，在检测软件及设备系统方面，存在着较大差距。目前一些发达国家已开始采用一种智能化的检测监控分析系统，该系统能够对混凝土框架结构进行持续和准确的检测和分析，目前国内还未见使用。

同时在我国钢筋混凝土框架节点核心区通过满足《混凝土结构设计规范》即可，但在地震中钢筋混凝土框架节点核心区成为了框架最易受损的部分。因此损伤钢筋混凝土框架结构的节点的加固理论和实验的研究也有着重大的现实意义。

3 结语

既有建筑框架结构加固修复的方法很多，各有利弊，加固方法的选择应根据可靠性鉴定的结果，结合结构的特点，应综合考虑加固效果、施工简便性和经济性等因素。

同时建筑物的鉴定与加固工作任重而道远，做好每一个加固工程的设计与施工，确保加固工程的质量，是我们从事建筑物鉴定与加固工作者责无旁贷的责任。