現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)加固方法評(píng)述

一、傳統(tǒng)的加大截面加固法

加固機(jī)理：通過增大構(gòu)件截面和配筋，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性。

優(yōu)點(diǎn)：是“混凝土加固混凝土”的加固工法，具有相同的材性和彈性模量，能共同協(xié)調(diào)工作。

1、可有效加固梁、板、柱、墻各種構(gòu)件

2、解決梁柱節(jié)點(diǎn)加固的難點(diǎn)問題

3、對(duì)提高構(gòu)件抗壓、抗彎和抗剪承載力效果可靠

4、結(jié)合化學(xué)植筋技術(shù)，能較好解決框架節(jié)點(diǎn)加固問題

5、對(duì)抗震加固尤為合適：  

1）柱加大截面可有效控制軸壓比、提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度、易于實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱”的加固理念；

2）可方便解決梁、柱的配筋和箍筋加密等構(gòu)造要求。

缺點(diǎn)：

1、施工困難，材料應(yīng)用不配套。采用配套設(shè)備為大型機(jī)械，混凝土澆筑和振搗不便，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，影響施工速學(xué)植筋技術(shù)，能較好解決框架節(jié)點(diǎn)加固問題。

2、截面加大較大，單邊加大一般需要大于10cm方可施工。往往引起構(gòu)件截面明顯增大而影響房屋裝修和使用。

3、新加混凝土有收縮變形，使新舊構(gòu)件無法共同受力，從而產(chǎn)生新的問題。

4、新舊界面粘結(jié)性能差，容易產(chǎn)生新舊界面之間的破壞。

5、強(qiáng)度發(fā)展慢，施工工期長(zhǎng)。

鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法，也屬于加大截面加固方法。由于聚合物砂漿粘結(jié)性能好，鋼絲繩柔軟易于操作而受到關(guān)注。但鋼絲繩網(wǎng)片需要特殊的錨具，成本和施工難度大。施工操作技術(shù)要求專業(yè)性高，而且應(yīng)用范圍也受到較大限制（只適合于板加固，在進(jìn)行梁柱加固時(shí)，不能解決節(jié)點(diǎn)加固問題）。

砌體結(jié)構(gòu)承重墻體采用面層或板墻加固也是一種傳統(tǒng)的加大截面加固法，是目前砌體結(jié)構(gòu)加固最為安全可靠的技術(shù)。可有效提高砌體的抗剪和抗壓承載力。所配鋼筋通過縱橫墻體的穿墻拉結(jié)，還可有效解決砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造問題，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。但這種加固方法需要分層抹灰，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)較難保證施工質(zhì)量。施工周期長(zhǎng)。

二、粘貼纖維復(fù)合材料是目前最為流行的加固方法  

加固機(jī)理：用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑，將碳纖維布（或板）粘貼在原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面，本質(zhì)上是在結(jié)構(gòu)外部增加構(gòu)件配筋。

目前粘貼纖維復(fù)合材料主要包括碳纖維（CFRP）、玻璃纖維（GFRP）、芳綸纖維（AFRP）和玄武巖纖維（BFRP）等，尤以碳纖維應(yīng)用最為普遍，一般使用纖維布材，也有使用纖維板材的。

優(yōu)點(diǎn)：

1、施工簡(jiǎn)便，特別是粘貼纖維復(fù)合材料，由于其輕質(zhì)、高強(qiáng)、柔軟，相對(duì)粘貼鋼板不需要固定夾具和等待膠粘劑固化，更受歡迎。

2、易于梁柱增設(shè)“箍筋”抗剪加固和“箍筋加密”；梁（板）底和梁（板）頂增設(shè)“縱筋”抗彎加固。

缺點(diǎn)：

1、耐久耐火性能差。碳纖維通過結(jié)構(gòu)膠傳遞力，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)膠的主要材料為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂的耐久耐火性差，導(dǎo)致被加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久火性差。  截面加大較大，單邊加大一般需要大于10cm方可施工。往往引起構(gòu)件截面明顯增大而影響房屋裝修和使用。

2、承載力提高幅度不超過40%。碳纖維加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度?？刂铺岣叱休d力幅度是為了避免出現(xiàn)受剪破壞先于受彎破壞。由于粘貼碳纖維之前，構(gòu)件已經(jīng)受到應(yīng)力并有一定的應(yīng)變。即使粘貼幅度提高再大，也不能同步受力，粘貼碳纖維只能作為安全儲(chǔ)備。

3、應(yīng)用受混凝土基材強(qiáng)度限制。原結(jié)構(gòu)基材混凝土強(qiáng)度太低，使碳纖維布和原結(jié)構(gòu)的粘結(jié)后，容易在基材本身或界面出現(xiàn)破壞。

4、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于碳纖維粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部，很難形成圍箍或連通的鋼板作為受力鋼筋，不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。

施工過程中容易出現(xiàn)的問題：

1、碳纖維布、結(jié)構(gòu)膠材料的質(zhì)量保證較難。  

市場(chǎng)上材料魚目混珠，有些不法生產(chǎn)商用玄武巖纖維布代替碳纖維布使用。結(jié)構(gòu)膠種類繁多，不同膠有不同用途，且不同品牌結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量參差不齊。

2、碳纖維布粘貼過程中容易浸潤(rùn)不到位。  

操作工人一般會(huì)希望碳纖維膠固化的盡可能快，以便盡快進(jìn)行下一道工序。其實(shí)，碳纖維加固質(zhì)量很大程度上取決于膠浸潤(rùn)布的程度，在某種意義上有效浸潤(rùn)、充盈比膠強(qiáng)度高幾兆帕更為重要。盡管碳纖維膠黏度較低、纖維布也較薄，但纖維束由眾多細(xì)密的單絲組成，保證一定持續(xù)浸潤(rùn)、滲透的時(shí)間是必要的。碳布每束絲由12000根極細(xì)的單絲組成，像鋼筋混凝土構(gòu)件所配鋼筋必須被混凝土有效包裹才能發(fā)揮作用一樣，碳布單絲之間充滿膠液才能保證應(yīng)力的有效傳遞并分布均勻，最終讓碳纖維高強(qiáng)特性得以發(fā)揮。

3、結(jié)構(gòu)膠需要現(xiàn)場(chǎng)配制，可操作施工時(shí)間短。  

若操作人員沒有較好的質(zhì)量意識(shí)，就容易出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)膠失效后再施工的情況，很難保證施工質(zhì)量。

4、碳纖維布加固效果的檢測(cè)方法有缺陷。

5、冬季施工選膠問題。  

一般當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)日最高溫度低于5℃時(shí)，就應(yīng)按冬季施工考慮。結(jié)構(gòu)膠的性能跟使用環(huán)境溫度有較大關(guān)系，因?yàn)闇囟扔绊戨p組分結(jié)構(gòu)膠的固化速度與最終固化程度。5~40℃范圍使用較好。溫度升高，固化反應(yīng)加快；溫度降低，固化反應(yīng)放慢。低于5℃，固化較慢，固化程度也受影響，因此應(yīng)選用冬季用結(jié)構(gòu)膠或采取適當(dāng)?shù)募訙?、保溫措施?/p>

三、粘貼鋼板加固法

加固機(jī)理：粘貼鋼板加固法跟粘貼碳纖維布加固法的加固機(jī)理相似，用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板粘貼在原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面，本質(zhì)上是在結(jié)構(gòu)外部增加構(gòu)件配筋。

優(yōu)點(diǎn)：

施工快捷、構(gòu)件截面尺寸增加較小。  

缺點(diǎn)：

1、加固機(jī)理有缺陷。

2、容易產(chǎn)生界面破壞。界面采用結(jié)構(gòu)膠使鋼板與原結(jié)構(gòu)表面連接，其強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)膠的壽命和強(qiáng)度，因結(jié)構(gòu)膠為有機(jī)材料。

3、施工過程中膠的厚度很難控制。如果膠多，容易出現(xiàn)膠的剪切破壞；如果膠少，則容易出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，空鼓容易出現(xiàn)集中應(yīng)力而提前破壞。

4、加固后的效果無法檢測(cè)。一般都用錘子檢測(cè)鋼板是否空鼓，對(duì)于膠多厚的情況更無法檢測(cè)。  

5、承載力提高幅度不超過40%。鋼板加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度?？刂铺岣叱休d力幅度是為了避免出現(xiàn)受剪破壞先于受彎破壞。由于粘貼鋼板之前，構(gòu)件已經(jīng)受到應(yīng)力并有一定的應(yīng)變。即使粘貼鋼板幅度提高再大，也不能同步受力，只能作為安全儲(chǔ)備。

6、耐久耐火性能差。鋼板和原結(jié)構(gòu)連接和受力性能通過結(jié)構(gòu)膠傳遞。由于結(jié)構(gòu)膠材料本為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂的耐高溫及耐紫外線的性能差，導(dǎo)致被加固構(gòu)件的耐久耐火性差。施工過程中膠的厚度很難控制。 

7、應(yīng)用受混凝土基材強(qiáng)度限制。原結(jié)構(gòu)基材混凝土強(qiáng)度太低，使鋼板和原結(jié)構(gòu)的粘結(jié)后，容易在結(jié)構(gòu)材料本身或界面發(fā)生破壞。

8、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于鋼板粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部，很難形成圍箍或連通的鋼板作為受力鋼筋，不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。

四、外包型鋼加固方法  

加固機(jī)理：在構(gòu)件的四周沿通長(zhǎng)或某一段設(shè)置一角鋼，橫向用綴板焊接形成整體。外粘型鋼的膠縫使用環(huán)氧砂漿進(jìn)行灌注。外包剛構(gòu)架可以完全或部分替代原結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作。

外包型鋼加固法有干式包鋼法和濕式包鋼法，前者主要用于柱承壓加固，形成鋼和混凝土組合斷面共同承載。后者借助于粘鋼技術(shù)使二者共同受力。

優(yōu)點(diǎn)：

施工較方便，構(gòu)件截面尺寸增加不多。  

缺點(diǎn)：

1、加固系統(tǒng)有缺陷。

2、焊接問題。角鋼和綴板之間的連接需要焊接，若綴板和角鋼先焊接后灌膠，容易出現(xiàn)縫隙空鼓；若先灌膠后焊接，環(huán)氧砂漿在高溫下老化失去結(jié)構(gòu)性能。

3、共同受力性能值得推敲。原結(jié)構(gòu)構(gòu)件與角鋼、綴板的連接采用環(huán)氧砂漿灌注。要保證原結(jié)構(gòu)和新增結(jié)構(gòu)之間的共同工作完全依靠環(huán)氧樹脂傳遞結(jié)構(gòu)內(nèi)力。無論先焊接還是先灌注都會(huì)出現(xiàn)連接不可靠問題。

4、耐久耐火性能差。角鋼和原結(jié)構(gòu)連接后共同受力通過環(huán)氧樹脂傳遞。由于環(huán)氧樹脂為有機(jī)材料，其耐久和耐火性能差。

5、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于角鋼粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部很難形成圍箍或連通的角鋼作為受力鋼筋，不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。

五、增設(shè)支點(diǎn)加固法  

增設(shè)支點(diǎn)加固法屬改變結(jié)構(gòu)傳力路徑加固，在抗震加固中還包括增設(shè)抗震墻加固。

改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固技術(shù)依賴于被加固結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與受力特點(diǎn)，還受現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)使用條件的限制。

六、外加預(yù)應(yīng)力加固法  

外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)目前還主要用于對(duì)單根構(gòu)件的加固，特別適用于橋梁等大跨度構(gòu)件，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)縱橫交錯(cuò)的梁柱構(gòu)件情況，其應(yīng)用受到很大限制。

外加預(yù)應(yīng)力加固法在砌體結(jié)構(gòu)（尤其是磚木結(jié)構(gòu)）整體性加固方面有應(yīng)用前景，但目前這方面還有待研究。

上述方法結(jié)構(gòu)加固，無論在施工速度、加固成本或是加固效果方面都存在明顯的不足：

1、加大截面法加固范圍廣、加固效果好，但施工速度慢。

2、粘貼纖維復(fù)合材料和粘鋼板法施工快捷但成本高，同時(shí)還受到加固范圍限制。

3、外包型鋼法、外加預(yù)應(yīng)力法、繞絲法、置換混凝土法、鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法等加固范圍受到限制。

4、增設(shè)支點(diǎn)加固法（包括增設(shè)抗震墻）利于抗震加固，但使用到限制。

5、除加大截面法外，目前方法無法有效加固框架節(jié)點(diǎn)。  

結(jié)論：對(duì)于結(jié)構(gòu)加固，目前最有效的方法還是傳統(tǒng)的加大截面加固法。