既有混凝土结构加固

近年来，建筑物鉴定检测及加固技术这一学科.正随着我国社会经济的进步而不断发展，特别在在工程结构领域，概率可靠度理论在评估结构老化、结构损伤中的应用.高性能、白动化无损检测仪器的应用，高强、高效加固方法的不断产生，使建筑物结构鉴定、检测与加固学科在理论和手段上均得到极大发展，建筑物检测鉴定及加固技术己逐渐成为工程程界关注的热点，并迅速发展。

既有混凝土加固的基本原则：

方案制定的总体效应原则。在制定建筑物的加固方案时，除考虑可靠性鉴定结论和委托方提出的加固内容及项目外，应全面、详细分析整个建筑结构受力情况，考虑加固后建筑物的总体效应，应采取有效措施保证新增构件与原结构连接可靠，新增截面与原截面粘结牢固，形成整体共同工作，并避免对未加固部分以及相关结构、构件和地基基础造成不利影响，避免改变结构动力特性产生薄弱层。对结构抗震带来不利影响。

荷载取值原则。加固计算荷载取值原则与结构可靠性鉴定中构件校核时取值原则基本一致。对加固结构承受的荷载，应作实地调查和取值。一般情况下，确定结构需加固的，加固验算应按《建筑结构荷载规范》规定取值，对现行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。

承载力验算原则。在承载力验算时。结构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。构件截面面积应采用实际

有效截面面积;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程度，并对加固部分的材料强度设计值进行适当折减。

与抗震设防结合的原则。为了使建筑物遇到地震时具有相应安全储备。在对做承载力和耐久性加固时，除应满足承载力要求外，尚应按现行抗震设计规范复核其抗震能力。在保证原有结构抗震性能的同时，不应存在因局部加强或刚度突变而形成的新薄弱部位，同时还应考虑结构刚度增大而导致地震作用效应增大影响。

加固结构受力特征与相互作用原理

一般情况下，加固后的结构与一次性整体浇筑的结构受力特性有着比较大差异。首先，一般情况下，结构加固后属于二次受力结构，结构加固前原结构已经受到荷载作用，原结构截面上的应力、应变在原有荷载的作用下都很高。而新增加加固结构构件并不能够立即分担荷载，只有当有在原来荷载基础上新增加的荷载时新加结构件才能与原结构共同作用分担新增加的荷载。这就是说，新增加结构件的应力、应变状态在结构受力过程中是始终滞后于原结构的累加应力、应变值，当原结构达到极限状态时，新加结构构件的应力、应变可能还很低;破坏时，新加部分可能达不到自身的极限状态，其潜力可能得不到充分的发挥。其二，加固结构属二次组合结构，新旧两部分结构构件存在能否整体工作共同受力的问题。要加固构件与结构原有构件整体工作的关键在于加固构件与原有结构

构件的结合面的构造处理措施以及施工方法选择是否合理。

由于原有结构和新加加固构件在结合面处混凝土的黏结强度总是在很大程度上低于混凝土本身的强度，因此，从总体承载力这个角度来说二次组合的结构比一次性整浇结构强度一般来说要稍低一些。在结构加固设计和施工过程中要合理的处理这两个问题，是结构加固设计、结构工程加固施工的最关键的两个环节。其次，卸荷加固也是解决新增加的结构构件应力、应变滞后于原有结构构件的最佳途径之一。卸荷加固是指在对原有结构部分进行加固施工之前，预先将作用于原结构上的活荷载部分或者全部卸下即直接卸荷，或者以反向力施加于原结构上，以抵消或降低原有的荷载效应即间接卸荷效应。经过卸荷处理后，在这个时候进行结构加固，新添加的结构加固构件可以使得原结构内的应力、应变大大降低甚至达到完全消除的效果，加固构件的应力、应变滞后现象得以缓解，当结构在外荷载的作用下发生破坏时原有结构和新增加固结构两部分就可同时进人各自的应力应变极限状态，结构总体承载能力可得到一定程度上的提高。但是，在

进行卸荷加固结构的截面承载能力计算时为了保证结构构件的安全使用留有一定的保守空间，原则上仍然按照二次受力结构进行。

在卸荷规模到达一定程度时，原结构和新增加的结构体可近似简化为一次受力结构进行计算，特别是混凝土结构中梁结构等以钢

筋受力为主的受拉、受弯以及以混凝土柱子为代表的大偏心受压结构。在荷载卸除后原结构的应力、应变基本不再对结构产生作用。在结构加固设计中为了充分发挥后加加固部分的承载力潜力，应该采用比例极限变形比较小的低强度钢筋。经过这样的处理，加固后结构的截面承载能力会得到很大的提高，计算时可以按照近似简化的一次受力组合结构模式进行计算。为了保证原有结构和加固结构部件两部分整体工作并且共同受力，一般采取在加固构件混凝土结构浇筑前将接触面凿毛洗净的处理方法，或者在接触面上涂刷胶质界面剂的方法，同时可以采取贯穿结合面配置一定数量的抗剪切一摩擦钢筋，来增强接触面上的剪力和增大截面的摩擦力;另外，也可以在需要加固的构件的外围四周采用封闭式钢筋混凝土围套加固的加固方法。具有封闭式箍筋及部分整浇的混凝土体系，其结合面承载能力之于非封闭的单面混凝土体系或双面混凝土体系加固后承载能力情况要大得多。同时为了保证二次组合结构的结合面的黏结性能比较高，要求浇筑加固结构所用水泥及混凝土的收缩性要小，最好选用的水泥具有微膨胀的特点。同时选用早期强度高的水泥，可以在混凝土中加人外加剂的方式改善混凝土的各项特性，再次结构加固时如果选用化学灌浆材料及粘结剂，对于这类材料也有一定的技术指标要求，一般来说要求豁结强度要比较高，可灌性流动性比较好，收缩性小，耐老化，无毒或低毒。

混凝土结构加固方法与技术

混凝土结构加固设计时根据条件和使用要求选择适宜方法和

配套技术，一般来说加固方法分为直接加固和间接加固。

直接加固的常见方法 1)

加大截面加固法。该法施工工艺比较简单、适应性比较强，并且具有比较成熟的设计理论和施工经验;尤其适用于一般混凝土构造物的加固，比如梁、板、柱、墙;但现场时间施工的湿作业比较长，对生产和生活会造成一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定变化。

2)

置换混凝土加固法。置换混凝土加固法具有与加大截面法相似的优点，而且结构经过加固后不影响建筑物的净空高度，但同样存在施工的湿作业时间比较长的缺点;置换混凝土加固法适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固改造工程。

3)

有粘结外包型钢加固法。该法也称为湿式外包型钢加固法，该方法具有的优点是施工简便、受力可靠、现场工作量比较小，但是用钢量较大，而且不适宜在没有任何防护措施的情况下用于60℃以上高温场所;该方法适用于在使用过程中不允许显著增大原构件截面尺寸，但是又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构体的加固。

4)

粘贴钢板加固法。该加固方法具有的优点是施工速度比较快、现场无湿作业或者仅有少量抹灰等湿作业，对生产和生活影响比较小，而且加固后对原结构外观和原有

净空高度无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于技术工人的操作水平与胶粘工艺;特别适用于承受静力作用而且在工作时间处于正常的湿度环境中的受弯或者受拉构件的加固处理。

5)

粘贴纤维增强塑料加固法。这种加固方法除了具有粘贴钢板加固法优点外，而且还具有耐潮湿、耐腐蚀、而且可以几乎不增加结构的自重、耐用、维护费用比较低的优点，但是由于选用的材料的一些特点结构经过粘贴纤维增强塑料加固法加固需要专门的防火处理，该方法加固的范围比较大，适用于各种受力性质的一般构筑物和混凝土结构构件。

6)

绕丝加固法。绕丝加固法的优缺点与加大截面法相近，当混凝土结构构件斜截面承载力不足时适用这种方法对其进行加固处理，或者需要对受压构件施加横向约束力的工况。

7)

锚栓锚杆锚固法。锚栓锚杆锚固法适用于混凝土强度等级在C20~C60的混凝土承重结构的加固、改造;不适用于已严重风化的混凝土承重结构及轻质结构。

间接加固的一般方法

1) 增加支承加固法。增加支承加固法简单可靠，但是采用该方法加固易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能会减小

结构的使用空间;适用于具体条件许可采用该方法的混凝土结构加固处理。

2) 预应力加固法。预应力加固法能降低被加固构件的原有应力水平，不仅使加固的效果好，而且能够在很大程度上提高结构的整体承载力，但是加固后对原结构的外观会有一定的影响;这种方法适用于大跨度结构或者重型结构的加固改造工程以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固处理，但是在没有防护条件或者措施的情况下，不能够用于温度在60℃以上的工作环境，该方法也不能够适用于混凝土收缩徐变比较大的结构构件加固。

近年来，人们又提出许多新型的加固方法来满足不同的加固需要。

复合砂浆钢丝网加固方法。湖南大学的曾令宏等提出了复合砂浆钢丝网加固方法。通过对复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件正截面抗弯试验的研究表明，该方法可以明显的提高钢筋混凝土结构的抗弯承载力，抗裂性能，但对构件的抗弯刚度提高不太明显。

绕丝加固方法。长春工程学院的潘明远等提出了绕丝加固方法。通过采用200t的压力试验机，对40根绕丝的钢筋混凝土矩形截面柱进行压力实验，

研究加固后的钢筋混凝土柱的工作性能，分析柱体在荷载作用下的受力性能，着重分析绕丝法对柱的极限承载力和延性的影响。

结果表明，用绕丝加固的柱体可以提高承载能力和减少破坏时纵筋和混凝土的应变，并且提高的幅度随着绕丝间距的减小而增大。该法的优缺点与加大截面法相近;适用于握凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

芳纶纤维加固方法。同济大学的张慎伟等提出了芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的加固方法。通过芳纶纤维加固钢筋混凝土梁和未加固的混凝土参考梁的抗弯性能静载试验研究，分析了芳纶纤维加固钢筋混凝土受弯构件的破坏过程，研究了加固后钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏特征(受力特点及影响因素)。结果表明，粘贴芳纶纤维可以明显地增加钢筋混凝土梁的抗弯刚度，有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和构件的延性。

混凝土结构加固设计与施工

在结构加固工程进行设计的时候，加固方案的选择是十分重要的，加固方案的优劣，首先会影响加固工程的质量和加固的效果，其次会影响加固所投人资金的投入数量。举几个实际工程的例子，对于已经存在裂缝的混凝土结构，而且裂缝宽度和长度都已经过大，但是承载力已经足够的结构构件，因为增加纵筋不会减少已有裂缝的宽度和数量，所以用增加纵筋的加固方法在技术角度来说是行不通的。在实际工程中，处理这种问题最有效的办法是采用在原有结构外加预应力钢筋，或者采用外加预应力支撑的方式，也可以采用改变结构的受力体系。又如，当结构构件的承载力足够的时候，但

是刚度不足时。比如，有的厂房因为刚度不足机器的振动引起车间工作人员的不适，对于这种间题宜优先选用增设支点或者增大梁板结构构件的截面尺寸的方法进行加固处理，以提高结构的整体刚度从而改变结构的自振频率。再如，对于主体结构整体或者局部承载力不足但是实际配筋率已达到超筋的结构构件，仍在受拉区增加配筋是起不到加固的作用的，反而会对结构的受力特性造成不良的影响。

结构加固设计工作，包括被加固构件的承载力验算、构件处理和施工图绘制3部分的工作。结构加固设计参与单位必须持有相应的加固设计专项工程资质，否则不能从事此类设计工作。加固工程的施工工作，如采取专业分包作业模式时，必须分包给具备相应加固施工专项资质的施工单位实施。应按照《房屋建筑和市政基础设施工程施工分包管理办法》(建设部令第124号)的要求严格执行，即:施工总包与加固专业分包签订总分包合同，并在规定时限内将分包合同报送地方建设行政主管部门备案，同时施工总承包单位应在施工工地设立项目管理机构和派驻相应管理人员对该工程的施工活动组织管理，并且派驻相应的技术人员。

在加固工程编制施工组织报告时，应该充分考虑加固工程施工是在结构体负荷或部分负荷的情况下进行的，因此施工过程中施工人员安全和建筑结构的安全都非常重要，对应的措施之一就是，施工前尽可能的卸除一部分外部的荷载，并且施加预应力顶撑的方法以减小原结构构件中的应力。在施工前期拆除原有废旧或清理原有

构件的阶段前和该阶段中应特别注意观察有无与原检测报告不相符的部位与情况。各专业工程技术人员和安全人员应该亲临现场，随时观察在施工过程中有无异常情况出现。如出现意外，应该立即停止施工，并采取妥善的处理措施，以防止不安全的事故发生。在安装加固构件的时候，尤其要注意新旧构件结合部位的粘结状况或者连接质量，并且选派专业技术人员进行施工指导，同时注重技术工人的技术水平状况，在参与结构加固施工前应该对技术工人做一定的技术指导。在加固工程施工完成以后，应及时组织业主、监理、设计、施工总包、加固分包等参建单位进行专项验收工作，并且通知行政监督机构对验收进行监督。

纤维增强复合材料在既有建筑改造加固中的应用

近些年来随着人们对结构加固，修复重视度的提高和社会需求的不断增大，结构的加固、修复枝术得到了很大的发展，探求更为有效的加固方法成为土木工程界的研究热点。纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer/plastic,简称FRP)应用于建筑加固、修复工程就是近些年来土木工程与高性能材料工程相结合而发展起来的一种新技术。

FRP材料是指将常用的增强纤维放入到不同的基体材料(如:各种聚酯、环氧、乙烯幕树脂等)中，经过一定的成型技术，形成的新型的复合材料。目前，建筑工程所采用的FRP材料主要有:碳纤维增强复合材料(CFRP),玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维

增强复合材料(AFRP)三种，其中以CFRP的应用最为广泛。FRP加固混凝土技术是通过树脂系枯贴剂将FRP材料粘贴在混凝土构件受力部位，是指之与基体合为一体从而提高结构构件承载力，减少构件的变形和控制构件裂缝扩大的一种加固方法。它与传统的加固方法，如加人截面法、植筋法、喷射混凝上法以及粘钢法等相比有诸多优点:

(1)FRP的比强度很高，即抗拉强度高且自重小。CFRP的抗拉强度可达普通碳素钢的数十倍，而密度却只有其1/4，用FRP对建筑结构进行加固可基本不考虑加固材料对原结构附加的荷载。(2)抗腐蚀性能和耐久性好。建筑工程用的FRP不仅能经得起水泥碱性的腐蚀，而且当应用于腐蚀性环境时，其寿命也较长，有很好的防水效果，能抑制混凝土的劣化和钢筋的锈蚀，特别适用于地下工程和近海建筑的加固。(3)杭疲劳性能强。在纤维方向加载时，在很高的应力水平上，FRP对拉伸疲劳损伤仍不敏感，与普通钢筋混凝土相比，FRP加固混凝土的抗疲劳性能得到了很大的提高，在设计承受反复荷载的结构时，如考虑使用F RP，则会显示出很大的优势。(4)施工过程简便，可用于某些用传统加固方法几乎无法施工的地方，施工质量也容易得到保证。(5)对原结构的外观和尺寸影响小，

修复加固效果好且维护费用低。(6)由于材料本身的特性，如透电磁波、绝缘、热膨胀系数小等，使得FRP在一些特殊场合能够发挥难以取代的作用。正是由干FRP加固方法的这些优点，FRP加固得到了越来越广泛的研究与应用。

FRP加固、修复混凝土的方法

外贴纤维增强复合材料片材加固混凝土结构技术。外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是在混凝土结构外部枯贴FRP片材(包括布和板)通过二者协同受力，达到加固目的。外贴纤维增强复合材料法与传统加固技术相比，占用场地少，施工快捷，效率很高，而且基本无需大型施工机具。有关统计资料表明，同为外部粘贴加固，普通粘贴纤维增强复合材料加固是粘贴钢板加固施工工效的4~8倍。

对已有建筑进行加固和修复时应尽可能小的改变其形状和外观等既有状态，外贴柔性的纤维增强复合材料片材可广泛地适用于各种形状的结构部位的加固修补，不会改变结构形状，对结构外观的影响也很小。与传统的加固方法如加大截面法、外包钢法、缠绕钢丝法、预应力法相比，外贴法无需对原有的混凝士结构打孔穿洞，不会造成结构的加固损伤。

预应力碳纤维布加固棍凝土技术。尽管粘贴FRP片才能有效地提高加固补强构件的承载力，但对FRP片材的强度利用不高，因此国内外学者又研究预应力FRP片材加固混凝上结构，即在粘贴FRP片材之前对其施加预应力以使FRP片材的强度能更好地利用。

预应力碳纤维布加固法。具有普通碳纤维布加固技术无法比拟的优势，如可以充分利用碳纤维布轻质高强的特点，能极大提高构件的开裂荷载、屈服荷载;可以缓解碳纤维布的应力滞后问题.限制

钢筋应力的增长。可以有效延迟构件的开裂，限制裂缝的形成、发展，减少裂缝的宽度和挠度变形，显著改善结构的工作性能等.归纳口前国内外的研究成果，碳纤维布施加预应力的方法主要有反拱法和直接张拉法两种。

(1) 反拱法。这种方法的藉本思路是，先将碳纤维布用粘接材料粘贴到钢筋混凝上的受拉面，然后用千斤顶将梁顶起，等粘接材料固化并卸去千斤项荷载后就对钢筋混凝土梁施加了一定的预应力。采用这种方法施加预应力施工技术简单，施加的最高预应力在梁的跨中，端部预应力较小，对锚固的要求低。但这种方法获得的预应力较低，且千斤顶加压时对棍凝土梁顶部造成的较高拉应力也是个问题。

（2）直接张拉法。直接张拉法的思想是先用特制的张拉设备将碳纤维布中应力张拉至设计值，再用粘接材料将其粘贴到混凝土梁的受拉面，并采取一定的端部锚l固措施，等粘接材料固化后，在两端剪断多余的碳纤维布，即施加了预应力。考虑到工程实用性及加固效果，直接张拉法对碳纤维布施加预应力具有更高的可操作性，且可获得较高的预应力，但这样必然涉及加载设备的问题。

内嵌FRP加固混凝土结构技术。近些年来，内嵌式(near surfacemounted,简称NSM)加固方法在国外得到了广泛的研究和应用。所谓内嵌式加固方法是将FRP棒材或片材嵌人结构表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘接材料使之形成整体，以此来改善结构

的性能。内嵌式加固法具有很多优点。首先，内嵌FRP的粘贴性能较好，一般内嵌入混凝土保护层中的FRP有三个面参与与混凝土的粘贴，粘贴性能很好，并且较之于表面粘贴法，材料的锚固也要好处理些。其次，嵌人式加固可以防止火灾对FRP的破坏。FRP和粘贴材料的材料性能决定了用其加固的结构的耐火性能较差。而无论是新建建筑还是加固修复建筑结构，其耐火性能都是必须考虑的问题。由于内嵌式加固方法中FRP是嵌在结构材料内部的，有足够的保护层，而且也可以在其表面采取一些防火措施，因此内嵌式加固可以很好的解决FRP抗火性能差的问题。第三，在结构构件负弯矩区域加固具有很大的优势。在对桥梁板面、楼板等构件进行负弯矩加固时，外贴FRP材料很容易遭到外界人为或环境因素造成的破坏，嵌人式加固方法可以有效地避免FRP与外界环境直接接触，从而使其既可以充分发挥其高强的特点，又能避免外界各种因素对它的损害。另外，嵌入式加固法使得混凝上表面处理的工作量降低。在外贴FRP加固时，混凝土表面的处理十分重要，如果不能做好表面处理的工作会使FRP与混凝土的粘接强度大大降低，从而使得FRP的性能不能得到充分的发挥，而内嵌法加固可使这一过程的工作量大大降低。

FRP加固具有良好的技术经济效益、社会效益和环境效益等优点，加之随着近年来材料成本的不断降低，使其成为国内外土木工程界研究开发的一个热点.目前FRP加固在国外已得到了很广泛的应用，相信该方法在国内也会得到越来越广泛的应用。

碳纤维材料在既有建筑改造加固中的应用

在碳纤维增强聚合物是一种新兴的高强材料，最早应用于航空航天等高科技领域，近年来在土木工程领域中的研究与应用得到了迅速发展，较之传统的结构加固方法，碳纤维加固技术是一种新型的结构加固技术，它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点。碳纤维加固技术是利用改性环氧树脂类胶结材料将碳纤维片材粘贴于混凝土表面，从而达到结构补强及改善受力性能的目的。

碳纤维布结构加固技术

粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维增强聚合物(CarbonFibreReinforcedPolvmer简称CFRP，也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点:

(1)强度高，强度约为普通钢材的10倍，效果好; (2)加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性;

(3)自重轻，约200g/m2，基本不增加结构自重及截面尺寸;柔性好，易于剪裁，适用范围广;

(4)施工简便，不需大型施工机构及周转材料，易于操作，施工工期短，经济性好。

因此，碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面己产生较大的经济效应。

一般来说，构件受弯破坏的典型破坏形式是产生横贯受拉区至受压区的集中裂缝，而构件受拉区表面粘贴了碳纤维片后，当构件受荷载作用时，裂缝难以进一步扩展。因此，跨中的集中裂缝被分散成短小而细碎的裂缝并均匀地分散于构件的受拉区，使构件截面受压区高度增大，在碳纤维的增强作用下，使受弯构件的承载能力增加，而对于墩柱结构的脆性破坏来说，主要是纵筋的细节设计不当或横向箍筋的约束不足，致使墩柱的强度与韧性指标偏低造成的，这时可在主筋或箍筋不足的断面粘贴碳纤维片和沿柱的周边环包碳纤维片，由于碳纤维片具有高强度、高弹性模量性能，可以有效地约束柱的侧向变形，提高墩柱的强度和韧性，从而提高其振震性能。

加固设计原理与方法

根据钢筋混凝土结构设计理论，碳纤维加固混凝土结构基于以下4个基本假定:

(1)平面假定，即碳纤维加固混凝土受弯构件截面的应变满足平面变形假设，钢筋和碳纤维的应变与相同位置处的混凝土相同。

(2))混凝土的应力应变关系，受压混凝土的应力应变关系采用现行规范建议的模式，当压变达到极限应变时，混凝土被压碎，受拉混凝土应力应变关系近似按线性取用，当拉应力超过其抗拉强度

时，混凝土退出工作。

(3)钢筋的应力应变关系，采用理想的弹性材料模式。 (4)加固所用布为完全理想粘结，即表示混凝土与碳纤维布之间没有滑移，碳纤维布，钢筋和混凝土同时达到极限状态，在实际设计时，考虑构件安全性和简化设计，可以近似认为碳纤维的拉应变等于钢筋拉应变，按受力相等的原则可将碳纤维的面积转化为等效钢筋面积。

加固施工

一般工艺流程为:卸荷—基底处理—涂底胶一一找平一一粘贴—保护。考虑本工程特殊施工环境因素，加固中应进行卸荷，加固前先将板面粉刷层及板面杂物清除，加固施工中，应先凿开保护层直至结构层基面，方可进行下一步处理。

粘贴碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术，已经得到较为广泛的应用，并已产生较大的经济效益;碳纤维布主要是分担钢筋的受力，即碳纤维布的主要作用是提高结构构件的抗拉强度，因而，这项技术在混凝土结构的加固中应用是非常广泛的。

(1)对混凝土构件正截面承载力的提高，虽然碳纤维布比之加大截面法略显逊色，但它是在几乎不增加构件自重和使用净空的情况下完成的加固。

(2)碳纤维布加固不能无限制地提高构件的承载力，粘贴的碳

纤维布相当于在截面受拉区增加高强受拉钢筋，在截面和受压钢筋一定情况下，随受拉区钢筋的增加，混凝土受压区高度不断增加，可达到界限受压区高度，因此加固前梁的极限弯矩己经很接近最大设计弯矩时粘贴碳纤维布是不理想的;加固前梁的极限弯矩与最大设计弯矩相差越悬殊(原梁配筋率越小)，粘贴碳纤维布的加固效果越理想，故采用碳纤维布加固受弯构件适用于少筋梁和适筋梁。

体外预应力在既有建筑加固中的应用

体外预应力的概念和方法产于法国，由Eugene Freyssinet进行了首次应用，70年代法国的许多桥梁加固工程为体外预应力的发展提供了机会;1979年，E.C.Figg和J.Muller设计并建造了佛罗单达的Long Key桥，充分显示了体外预应力在桥梁建设中的优越性。80年代后，世界上许多国家开始在桥梁工程、加固工程、大跨度结构工程等领域中广泛使用体外预应力技术。Kiang一Hwee Tan和Chee-Kloon Ng通过试验分析了下型钢筋混凝土梁用体外预应力加固后的抗弯强度，并提出了体外预应力混凝土梁极限状态下预应力筋应力增量的计算公式，有了进一步的改进，值得借鉴。

余天庆提出了体外预应力加固的加固机理:其机理以桥梁为例来说明，在体外对桥梁上部结构施加预应力，以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到提高承载能力的目的。由于体外预应力束基本不占用结构空间，不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力，也避免降低结构的使用功能，那么应该意识到

在预应力加固过程中尽量避免因预留孔洞而产生对加固效果的影响。在试件加固过程中预应力钢索做成一种折线的形式，是考虑了施工方便与抗剪的作用。

王焱提出体外预应力是后张预应力体系的分支，也给出了两者之间的区别是预应力筋的位置;提出了反弯矩的加固机理，认为加固过程是对原梁施加一组平衡力系的过程同时提出施加预应力的作用:一是卸载利用施加的平衡力系与原有上部荷载抵消;一是加固后共同分担梁上部的再增荷载。

体外预应力混凝土结构是后张无粘结预应力混凝土结构的重要分支之一，它与体内预应力即传统的布置于混凝土截面内的有粘结或无粘结预应力结构技术相对应。体外预应力是指布置于承载结构主跨本体之外的钢束或纤维束张拉而产生的预应力，预应力束仅在锚固区域设置在结构本体内，转向块可设在结构体内或体外。

采用体外预应力加固技术有如下优点: (1)体外预应力筋布置在构件截面之外，减小了截面面积，从而减轻了自重;

(2)体外预应力筋容易设置，在使用期内容易检查和更换; (3)体外预应力筋布置灵活，可以根据需要布置线型，优化布筋，既可以全梁加固，也可局部加固，而且对桥梁加固施工过程，可以不封闭交通;

(4)体外预应力加固能够较大幅度地提高梁桥的承载能力和结构刚度，能够有效的控制原结构的裂缝和挠度，使裂缝部分或全部闭合，使挠度大幅度减小;

(5)用体外预应力加固桥梁，对原桥的结构损伤很小，可以做到不影响桥下净空;

(6)由于混凝土截面与体外预应力筋分离，主要的施工工序较为简单，使浇注混凝土较方便，混凝土的质量容易得到保证，提高了混凝土耐久性。

因此，体外预应力技术是一种施工方便且高效经济的结构加固技术，用途也十分广泛。

增大截面预应力加固技术在既有建筑改造中的应用

目前加固工程中己经出现不再局限于单一的加固方法，增大截面预应力加固技术，就结合了增大截面加固法与预应力加固法，该加固方法相比较增大截面加固法与外加预应力加固法有较大的优势。

增大截面加固法的局限性:(1)承载力提高幅度不大;(2)对承载力提高幅度要求较高的加固工程，只能通过加大混凝土构件截面，限制了使用空间;(3)新旧结合面的连接部位，是其加固效果的薄弱环节;(4)施工过程需要湿作业。

外加预应力加固法的局限性:(1)体外预应力筋布置在构件的

外侧，受外界环境的影响较大，容易受到锈蚀等;(2)防火耐高温性能是其普遍推广的限制因素;(3)体外预应力加固后整体结构的耐久性亟需提高。

针对上述两种加固方法的局限性，提出了增大截面预应力加固法，此种方法针对性的解决和完善了增大截面法和外加预应力加固法的缺陷:(1)加固构件承载力的提高基本不受原截面尺寸的限制，能有效的解决大跨度结构和类似抽柱后跨度增大的结构的加固工程;(2)加固后结构构件的整体性能好;(3)能大幅提高构件的承载能力，满足某些需要较大幅度提高承载力的情况;(4)通过增大合适的截面尺寸来提高预应力筋的防火耐高温性能;(5)有效的提高加固后构件的耐久性。

增大截面预应力加固技术是对增大截面加固法和外加预应力加固法的改良，因此与此两种加固方法一样其适用性也非常广泛，可用于建筑结构、大跨度桥梁结构的维修与加固，特别适用于大跨度结构和抽柱后跨度增大的结构的加固改造设计，将会显著提高结构的安全性与耐久性，对今后的设计施工起到指导性的作用，具有很好的参考价值，综合经济效益将会十分显著。随着研究的逐步成熟完善，其应用和发展前景十分广阔。

既有建筑加固改造的风险及对策

近年来，既有建筑频频出现恶性坍塌事故，其加固和改造工程也存在较多问题。为规避风险，需要分析出现这些问题的主要原因。

（1）建设法规。建设法律包括人大常务委员会制定的《中华人民共和国建筑法》和国务院制定的《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全管理条例》和《建设工程勘察设计管理条例》等行政法规。

我国的建设法律主要适用于建设过程中的工程，没有覆盖到房屋建筑的使用阶段，也就是说，建设法律的各项规定不适用于既有建筑的鉴定、加固改造的设计和施工。缺少了国家和地方建设行政主管部门对既有建筑的鉴定和加固改造工程所进行合法有效的监督和管理，使得这些工作存在较多不规范行为。缺少建设法律的保护，从事既有建筑鉴定、加固改造工作的技术人员的权益得不到保障。例如，同样是执行了强制性标准的规定并出现了的事故或问题，既有建筑的鉴定和加固改造设计人员受到的处罚可能要重于建筑工程的设计人员。

根据《建设工程勘察设计管理条例》的规定:只有设计单位未按照工程建设强制性标准进行设计的情况才会受到处罚。言下之意，只要设计符合强制性标准的规定，房屋建筑出现严重的坍塌和破坏，设计单位也是没有责任的。这种优厚的待遇肯定不会拓展到既有建筑的鉴定与加固改造设计。

（2）强制性标准。符合现行强制性标准规定的房屋建筑也会出现坍塌和严重的破坏，造成这种现象的客观原因有:不可抵御灾害影响、偶然作用问题、承载力设计考虑问题不全、作用取值过低

等。

1)不可抵御灾害(工程结构可靠性设计统一标准)GB50153-2008附录G有规避建筑不可抵御灾害的规定，但现行强制性标准中，除《建筑抗震设计规范》GB50011-2010类似的规定外，其他标准均未规定。建筑不可抵御的灾害包括山体滑坡、泥石流，山体崩塌、森林和草原火灾、河道的洪水灾害等。

2)偶然作用《程结构可界性设计统一标准》规定了结构抵抗偶然作用的设计原则。但强制性标准中，除《建筑抗震设计规范》之外，其他标准均无相应规定。造成既有建筑坍琳或严重破坏的因素有爆炸、严重的碰撞和火灾等。

3)承载力设计《程结构可靠性设计统一标准》规定的承载力极限状态包括:材料破坏、变形过大、刚体位移、结构形成机构和丧失稳定等，但强制性标准主要针对的还是材料破坏.关于刚体位移、稳定等的规定相对较少。

4)作用问题符合强制性标准要求的房屋建筑在雪灾中发生坍塌、围护结构在阵风中,出现破坏、楼梯及栏杆等发生破坏或倾覆等均与作用l取值偏小有关。

既有建筑加固改造工程的施工难度要比建设工程的难度大。且施工企业规模较小.加之没有主管部门的监管，很容易出现安全事故。显然，要想规避加固改造工程施工阶段的安全事故，必须采取严于建设上程施工的管理措施和安全措施。

按照建筑行业的规则，房屋建筑的加固改造设计一般应由原设计单位承担。如由其他单位进行加固改造设计.原设计单位不再承担任何责任。因此房屋建筑的加固改造设计单位更应该采取一些规避不应承担责任的技术措施。

加固的主要目的是提高承载力。包括构件和结构整体，有时也要通过加固措施提升结构抵抗变形的能力。

改造的目的是提升房屋建筑的功能。房屋建筑的改造工程应综合考虑房屋建筑的各项基本性能和功能，当采取提升部分性能或功能的改造措施时，不应降低房屋建筑必备的其他功能和性能。

既有房屋建筑的改造基本上是按现行有效规范执行。但也要注意弥补现行规范存在的不足。如偶然作用的问题、雪菏载的问题 。

疏散通道及楼梯活荷载问题和围护结构抗风问题等。 既有建筑的加固改选设计应使建筑具有一定的抗倒塌能力，其加固措施如下。

1） 抵抗偶然作用能力。建筑结构的加固改造应遵循下列基本原则:①使构件具有一定的抵抗偶然作用的能力;②使锚固连接的承载力不低于构件的承载力;③增加钢结构构件的耐火极限;④将部分构件改造成在碰撞和爆炸作用下不完全丧失承载力的构件等。除采取上述措施外，还可以采取减小偶然作用的发生可能和降低作用效应的技术措施.如:①限制房屋建筑中的火灾荷载，或增设烟感报警和喷淋设施;②设置泄除爆炸作用的装置;③设置防爆炸墙体;

④设置防碰撞设施;⑤保证疏散通道的畅通和栏杆等的承载力等。

2） 屋面结构抗雪载坍塌。屋面结构抗雪载坍塌的加固改造设计除应采用较大的雪荷载之外，还应采用下列技术措施:①避免屋面局部积雪过厚的改造措施;②增加轻型钢屋架平面外稳定性的技术措施;③增加屋面构件与支承结构之间的锚固承载力的技术措施等。

3） 围护结构抗风加固与改造。围护结构抗风的加固改造除应使用阵风或瞬时风的设计值，轻钢屋面板与檩条之间的连接承载力要大于屋面板的承载力，檩条等要有足够的刚度并使其与结构之间连接的承载力大于檩条的承载力。

外门窗与结构之间的锚固承载力应能抵抗按瞬时风确定的风荷载的作用。关于瞬时风速可向当地气象部门查询。

既有建筑的加固改造本身是保障业主生命财产安全和人身健康的技术工作，若处理不好，不仅会造成有关当事方的经济损失还会对业主造成巨大伤害，因此，加固改造的设计要确保加固后建筑的安全。加固改造的施工企业除应保证施工质量外，还要特别注重施工阶段的安全。

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