建筑结构加固及改造总则

建筑结构加固及改造总则
第一节加固、改造工作程序
(一)、可靠性鉴定
可靠性鉴定是已有建筑物加固或改造工作的基础。必须全面了解建筑的结构性能及安全隐患（如材料强度、构造措施、裂缝、变形及使用条件等），并对结构的可靠性做出全面的评定。
建筑物可靠性鉴定的步骤如下：
已建建筑物可靠性鉴定的步骤：
（1）对建筑物进行宏观调查，
（2）根据现状及用户的要求，确定鉴定的项目和内容，
（3）实地检测，实地检测的内容包括：结构形式，截面尺寸，受力状况、计算简图、材料强度、变形(挠度)、裂缝、钢筋的配置和构造、钢筋锈蚀、混凝土碳化、地基沉降等。
（4）根据实测强度进行理论分析计算，确定结构的实际承载能力和耐久性等级。
（5）根据各分项指标及评定标准，得出建筑物的可靠性鉴定结论。
(二)、加固（改造）方案的选择
已有建筑物加固方案的选择十分重要。加固方案的优劣，不仅影响资金的投入，更重要的是影响加固质量。如，对于承载力不足而实际配筋已达超筋的结构构件，继续在受拉区增配钢筋是起不到加固作用的。合理的加固方案应达到下列要求：加固效果好，对使用功能影响小，技术可靠，施工简便，经济合理，外观整齐。
(三)、加固（改造）设计
建筑物加固（改造）设计，包括被加固构件的承载力验算、构造处理和绘制施工图三部分。
在上述三部分中，对承载力计算，应特别注意新加部分与原结构构件的协同工作。一般来说，新加部分的应力滞后于原结构。
加固（改造）结构的构造处理不仅应满足新加构件自身的构造要求，还应考虑其与原结构构件的联接。
(四)、施工组织设计
加固工程的施工组织设计应充分考虑下列情况：
（1）施工现场狭窄、场地拥挤，
（2）受生产设备、管道和原有结构、构件的制约；
（3）须在不影响或尽量少影响使用的条件下进行加固施工；
（4）施工时，拆除和清理的工作量较大，施工需分段、分期进行。
由于加固工程的施工大多是在负荷或部分负荷的情况下进行，因此施工时的安全非常重要。其措施之一是：施工前，尽可能卸除一部分外载，并施加预应力顶撑，以减小原构件中的应力。
(五)、施工
加固施工前，拆除或清理原有构件时，应特别注意观察是否有与原检测情况不符的地方。工程技术人员应亲临现场，随时观察有无意外情况发生。如有意外，应立即停止施工，并采取妥善的处理措施。施工时，应注意新旧构件结合部位的联接质量。
建筑物的加固施工应速战速决，尽可能少地影响使用和避免发生意外。
(六)、工程验收
加固工程竣工后，应由使用单位或其主管部门组织专业技术人员，严格按照有关加固工程施工或验收规范（规程）进行验收。

第二节加固、改造的一般原则
结构构件加固、改造的方法有多种且各不相同，但是却共同遵守下述原则：
1、方案制定的总体效应原则
在制定加固方案时，除考虑可靠性鉴定结论和加固内容及项目外，还应考虑加固后建筑物的总体效应。例如，对房屋的某一层柱子或墙体的加固，有时会改变整个结构的动力特性，从而产生薄弱层，对抗震带来很不利的影响。因此，在制定加固方案时，应全面详细分析整个建筑结构的受力情况，不能采用"头痛医头，脚痛医脚"的办法。
2、材料的强度取值及选用原则
（1）加固设计时，原结构的材料强度按如下规定取用：
如原结构的材料种类和性能与原设计一致，按原设计（或规范）值取用；当原结构无材料强度资料时，应按实测材料强度等级根据现行规范取值。
（ 2）加固材料的选用：
加固材料应尽量选用轻质高强，且与原结构材料共同工作性能好的材料。
加固用钢材一般选用I级或Ⅱ级钢；
加固用水泥宜选取普通硅酸盐水泥，标号不应低于425；
加固用混凝土，应比原结构的混凝土强度等级提高一级，加固混凝土中不应掺入粉煤灰、高炉矿渣等混合材料粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度，应高于被粘结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。粘结材料及化学灌浆材料一般宜采用成品或半成品。当自行配制时，应进行试配，并检验其与被粘结材料间的粘结强度。
3、荷载计算原则
对加固结构承受的荷载，应作实地调查和取值。一般情况下，当原结构系按《工业与民用建筑结构荷载规范》荷载规范取值者，在鉴定阶段，对结构验算仍按原规范取值；当需加固时，则加固验算应按新《建筑结构荷载规范》规定取值。
对于现行荷载规范中未作规定的永久荷载，可根据情况进行抽样实测确定。抽样数不得少于5个，以其平均值的1.1倍作为其荷载标准值。
工艺荷载和吊车荷载等，应根据使用单位提供的数据取值。
4、承载力验算原则
进行承载力验算时，结构的计算简图应根据结构的实际受力状况和结构的实际尺寸确定。构件的截面面积应采用实际有效截面面积，即应考虑结构的损伤、缺陷、锈蚀等不利影响。验算时，应考虑结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作的程度。对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减；还应考虑实际荷载偏心、结构变形、局部损伤、温度作用等造成的附加内力。当加固后使结构的重量增大时，尚应对相关结构及建筑物的基础进行验算。
5、与抗震设防结合的原则
我国是一个多地震的国家，6度以上地震区几乎遍及全国各地。1976年以前建造的建筑物，大多没有考虑抗震设防，1989年以前的抗震规范也只规定了7度以上地震区的设防。为了使这些建筑物遇地震时具有相应的安全储备，在对它们作承载能力和耐久性加固、处理方案时，应按照现行的抗震规范与抗震加固方案综合考虑。
6、其他原则
对于由高温、腐蚀、冻融、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应在加固设计中提出相应的处理对策，随后再进行加固。
结构的加固应综合考虑其经济性，尽量不损伤原结构，并保留其有利用价值的结构构件，避兔不必要的构件拆除或更换。

zzyzgz

2008年08月26日 15:55:05

2楼

第四节加固、改造方法及选择
1、增大截面法
2、外包钢加固法
3、预应力加固法
4、改变受力体系加固法
5、粘钢加固法
6、粘贴碳纤维加固法
7、阻止钢筋锈蚀的方法
8、化学灌浆法
9、水泥灌浆和喷射修补法
10、加固地基基础的方法
11、建筑物纠偏扶正法
12、增层改造法
一、增大截面法
增大截面法是用增大结构构件或构筑物截面面积的一种加固方法。它不仅可提高被加固构件的承载力，而且还可加大其截面刚度，改变其自振频率，使正常使用阶段的性能在某种程度上亦得到改善。这种加固方法被广泛地用于加固混凝土结构中的梁、板、柱和钢结构中的柱及屋架（补焊型钢），以及砖墙、砖柱（增设砖或混凝土扶壁柱或混凝土围套）等。但这种方法会减小使用空间，当在梁、板上作混凝土后浇层时，会使结构自重有较多增长。
二、外包钢加固法
外包钢加固法是在结构构件（或杆件）四周包以型钢的加固方法。分干式外包钢和湿式外包钢两种形式。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下较多地提高其承载力，增大延性和刚度。外包钢加固法适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙，以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。缺点是用钢量较大，加固维修费用较高。
三、预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆（分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种）或撑杆，对结构进行加固的方法。它可使结构构件的正截面及斜截面承载力得到提高；且预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加杆件有效地参与工作。预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩，减小原梁的挠度，缩小原梁的裂缝宽度，甚至可使其完全闭合。因此，预应力加固法被广泛用于加固混凝土梁、板等受弯构件以及混凝土柱（用预应力顶撑加固）。此外，它还被用于钢梁及钢屋架的加固。预应力加固法是一种加固效果好而经济的加固方法，很有发展前途，其缺点是加固施工时增加了施加预应力的工序和设备。
四、改变受力体系加固法
改变受力体系加固法是通过增设支点（柱或托架）或采用托梁拔柱的办法去改变结构的受力体系（计算简图）的加固方法。增设支点可以减小结构构件的计算跨度，降低计算弯矩，大幅度提高结构构件承载力，减小挠度，缩小裂缝宽度。当对增设的支点施加预应力时，效果更佳。增设支点法多用于大跨度结构，它的缺点是较多地影响了使用空间，托梁拔柱法是在不拆或少拆上部结构的情况下，拆除、更换或接长柱子的一种处理方法。它适用于要求改变使用功能或增大空间的老厂改造。
对于原由多跨简支梁构成的公路或铁路桥梁及吊车梁等结构，也常采用在梁上增配负弯矩钢筋，补捣混凝土后浇层的加固办法加固，亦即把原来的单跨简支梁，变为多跨连续梁，改变梁的受力状态，提高其承载力。
在钢结构中，也常采用改变受力体系的加固方法，使部分杆件的内力降低，提高结构的承载力。例如，在钢屋架平面外采用增设支撑桁架、连杆、支点等办法，使屋架由平面结构变为空间结构；又如，把梁柱的连接由铰接改为刚接等。
五、外部粘钢加固法
外部粘钢加固法是用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。常用的胶粘剂是以环氧树脂为主配成的。这种加固方法的优点是施工工期短，施工时可以不动火，加固后几乎不改变构件的外形和使用空间，却能大大提高结构构件的承载力和正常使用阶段的性能。
采用外部粘钢加固法时，通常将钢板粘于梁底受拉区，以提高梁的承载力。当在梁侧粘贴钢板时，还可提高梁的斜截面承载力。这种方法常被用来加固承受静力作用下的混凝土（或型钢）受弯、受拉构件。但是，它要求环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70%，并要求无化学腐蚀影响，粘贴钢板对施工工艺要求较高，-般应由专业队伍施工。
六、粘贴碳纤维加固法
粘贴碳纤维加固法是一种类似粘钢的加固方法，是用胶粘剂把碳纤维片材（纤维布或板）粘贴在构件外部的一种加固方法。与粘钢加固法相比，具有加固层更薄、更轻、强度更高（碳纤维的抗拉强度一般在3000N/mm2左右）、更耐腐蚀、施工更方便等优点。所用的胶粘剂也是以环氧树脂为主配成的。
用于提高梁、板的正截面承载力时，通常粘贴在梁、板底部受拉区；当需提高梁的斜截面承载力时，需粘贴在梁；用于提高柱子的承载力时，可以缠绕粘贴或纵向粘贴在柱侧面。需要时纤维布可以多层粘贴。要求长期使用环境温度不高于60℃。一般应由专业队伍施工。
七、阻止钢筋锈蚀的方法
常用的阻止钢筋锈蚀的方法有，涂覆法、阴极保护法及更换保护层混凝土法。
1、涂覆法
涂覆法是在混凝土构件表面涂以防腐层或隔离层，以防止或减缓钢筋锈蚀的方法。涂覆法分厚涂法和薄涂法两种。前者较为经济，但需要专门的喷射设备，后者品种较多，耐腐蚀性强。涂覆法适用于因钢筋钝化膜遭到破坏，钢筋普遍锈蚀的情况，对于需提高耐久性的混凝土板、墙之类构件较为适宜。
2、阴极保护法
阴极保护法是用外部电力去改变混凝土中钢筋的电化学腐蚀过程，以达到防止钢筋锈蚀的方法。它能够防止各种情况下的钢筋锈蚀，但由于价格较贵，工程中较多地用于防止因氯盐侵蚀而引起的钢筋锈蚀。
3、更换保护层混混土法
更换保护层混凝土法是先将已碳化或开裂的保护层混凝土铲尽，然后对钢筋进行防腐处理，再浇捣或喷射新混凝土保护层。这种方法可以提高混凝土结构的耐久性，在工程局部防腐处理时常被采用。
八、化学灌浆法
化学灌浆法是用压浆设备将化学浆液灌入混凝土构件裂缝的一种修补方法。因灌入的浆液能与混凝土较好地粘结并增强构件的整体性，故它可使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到防锈补强的目的。
化学浆液有两种，一种是以环氧树脂为的环氧树脂浆液。一般用于修补0.2~0.5mm宽的裂缝；另一种是以甲基丙烯酸甲脂为主的浆液。能灌入0.05mm的细微裂缝中，一般用来修补0.2mm以下的裂缝。
化学灌浆法常被用来修补因裂缝而影响使用功能的结构或因钢筋锈蚀导致结构耐久性降低的构件。如混凝土水池、水坝、梁、板裂缝修补等。
九、水泥灌浆或喷射修补法
水泥灌浆法是用压力设备把水泥浆液压入砖墙裂缝，使其粘合的修补方法。由于水泥浆液的强度远大于砌筑砖墙的砂浆强度，所以用灌浆法修补的砌体承载力可以恢复如初，且较为经济，其缺点是需要专门的设备。这种方法主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。
喷射修补法则是用压缩空气将水泥砂浆或细石混凝土喷射到受喷面上并凝固成新的喷射层的加固方法。喷射层能保护、参与甚至替代原结构工作，从而达到恢复或提高结构的承载力、刚度和耐久性等加固效果。喷射修补法因喷射层与原结构的粘结力强，施工方便。这种方法常用于：（1）病弱混凝土的局部或全部更换；（2）在板、梁等构件的下面增补混凝土；（3）对砖墙、柱、衬砌等结构构件增大断面；（4）增设防水抗渗层；（5）更换及增厚保护层混凝土；（6）填补混凝土和修补砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面等。
十、加固地基基础的方法
地基基础的加固方法可分为基础加宽、加深及加固，桩式托换，地基处理三类。
加宽基础的方法有直接加宽、抬墙梁加大基底面积和增设筏板基础等。这些方法施工简便，无需专门设备，常用于地基承载力不足及直接增层时的基础加固。当地基中有膨胀土或局部软弱土层等情况时，可分段挖去原地基土，新做混凝土墩或砖墩加深基础。如果基础出现开裂，刚度或强度不足，可采用化学灌注浆法、混凝土围套加固法或加厚基础法加固基础。
桩式托换是用增设桩的办法来托换原基础。托换桩的承载力一般都较大，可用于承载力严重不足，以及外套框架增层法的基础。
地基处理的方法有石灰桩挤密地基和灌浆法加固地基土两种。后者由于灌浆材料价格较高，因此通常用于加固深度为3~5m的地基处理。
十一、建筑物纠偏扶正方法
建筑物纠偏扶正方法可分为顶升纠偏、迫降纠偏和综合纠偏三大类。
1、顶升纠偏
顶升纠偏是采用千斤顶将倾斜的建筑物顶起并扶正，它一般不降低原建筑物的标高，对地基的扰动少，适用于建筑物整体沉降较大，或因场地、地基等条件不允许采用迫降法时的倾斜建筑物的纠偏。根据地基变形稳定与否，顶升纠偏又分顶升补偿（填缝）法、预升托换（桩基）法。
2、迫降纠偏
迫降纠偏适用于整体沉降不多，继续下沉对建筑物使用功能影响不大的倾斜建筑物的纠偏。
迫降纠偏包括掏土（抽砂）、加压、抽水和浸水四种方法。掏土（抽砂）法适用于软粘土、淤泥质土、杂填土和具有砂垫层且地基已基本固结的建筑物的纠偏；加压纠偏法适用于有强压缩性地基的建筑物的纠偏；抽水法适用于建造在地下水位较高的软粘土、淤泥质土上的建筑物的纠偏；浸水法适用于湿陷性黄土地基上的建筑物纠偏。
3、综合纠偏法
综合纠偏法是将顶升纠偏和迫降纠偏综合运用的纠偏方法，这样可加快纠偏扶正的速度。
十二、增层改造方法
增层改造包括在原建筑物上增层和在平面外扩建两类。增层又可分为直接增层法和外套框架增层法两种。
直接增层法是指拆除原建筑的屋盖后，在原墙上直接砌墙的增层方法。它适用于原建筑物层数不高（一般在3层以下）、增加层数不多（一般在3层以内），且墙体砌筑质量好，承载有潜力和地基承载力有富裕（若因增层而使地基承载力不足时，可对地基基础进行加固）的情况。
外套框架增层法，是在原房屋的外部另做桩基和底层高柱框架的增层方法。这种方法受原建筑物状况的影响较小，所加的层数可多可少，较为灵活。但其造价较直接增层法高。