灾害对建筑结构的影响与加固方式

灾害对建筑结构的影响与加固方式

摘要:基于风灾、地震、火灾等灾害对建筑物的影响，探讨了混凝土结构、砌体结构及钢结构的加固方法，并阐述了各结构在加固设计中的技术要点，旨在增强建筑结构的稳固性与耐久性。

关键词:建筑结构，加固方式，地震灾害，钢结构

现阶段我们难以避免自然灾害的发生。为了使自然灾害带来的危害最小，在建造建筑物时要防患于未然。除此之外，灾后的检测与加固也是不可缺少的一个环节。风影响人类的生活，它可以作为一种能量被人类所利用，但是当风压超过一定限值之后会对建筑物造成损伤。建筑物抗震需要大震不倒，中震可修，小震不坏。火灾具有一定的人为因素，虽然可以避免，但也有一定的发生几率，也会对建筑物造成损伤。本文针对上述几类灾害后的加固进行一定的分析与概述。

1灾害对建筑物的影响

1．1风灾对建筑结构的影响

随着自然条件和气候的变化，近几年台风频发，由于许多既有建筑对风荷载估计不足，导致结构在风灾中损伤甚至倒塌，给我国造成巨大的经济损失。尤其严重的影响到我国广大沿海区域的低、多层砌体结构，强风对其的破坏形式主要有以下几种:1)屋面被风吹走;2)侧墙被吹倒;3)涡致脱落破坏［1］。

1．2地震灾害对建筑结构的影响

地震灾害是人类难以避免的灾害，只能预防防治不能阻止。地震灾害会对混凝土结构的梁柱等承重构件造成损伤，会对砌体结构墙体等承重构件造成损伤。我国有许多既有建筑在震后需要进行加固。原有的设计已经不能达到当前抗震设防烈度的水平，震后部分老旧的混凝土结构的安全性和适用性不能保证，目前有些地域的抗震设防烈度已经有所提高。除此之外，需要施以必要的加固措施在地震中损坏的建筑物上。

1．3火灾对建筑结构的影响

建筑结构的承载能力、安全性以及使用性会在很大程度上受到火灾产生的高温影响。混凝土结构由于高温的影响出现了裂缝、松散、爆裂、剥落的现象，导致构件强度和刚度减小［2］。火灾对建筑构件的影响是极其复杂的，不同的建筑物建筑结构各不相同，受到火灾的影响即使构件没有倒塌或者明显的破坏，其受损也是很复杂的。钢结构由于受到火的侵害，其力学性能、几何形状等都会发生破坏［3］。

2针对不同结构的加固方式

2．1混凝土的加固方式(承重构件)

1)增大截面加固法。该法是一种工艺简单的传统加固方式，可普遍适用于加固一般的混凝土结构。此法的加固本质是通过在一定范围内增大结构的面积，主要使用的材料是钢筋混凝土或者钢筋网砂浆层［4］。2)湿式外包钢加固法。湿式外包法是在柱的四角粘贴角钢，粘贴的方式为采用乳胶水泥或环氧树脂化学灌浆法等，角钢之间焊以缀板互相结合。此法主要是利用角钢约束混凝土构件产生侧向力以此来提高混凝土结构的轴向抗压强度，进而提高其承载力［5］。另外，干式外粘钢加固法［6］也是一种常见的加固方式。其采用的胶粘剂主要为建筑结构胶。3)锚栓—钢板加固法。锚栓钢板加固法的中心思想就是使钢板与混凝土结构形成整体，这样钢板就可以分担部分施加在混凝土构件上的力，两者同时受力降低荷载对混凝土的损害。固定钢板的方式是使用锚栓，通过锚固钢板，不仅可以有效的利用钢的延展性，而且钢板与构件之间的衔接更加稳固，另外，部分荷载还会分布到锚栓上，对于强度等级在一定范围内的混凝土结构用这种方法加固是十分合适的［7］。4)外贴纤维增强塑料加固法。为了加固混凝土构件，选择外贴纤维增强塑料加固法需要使用纤维增强的复合材料，使纤维增强复合材料与混凝土构件形成一个整体二者将共同工作，由于纤维增强复合材料具有较强的抗拉强度，两者形成一个整体后可提高混凝土构件的承载力。这种方法要利用特殊结构胶将材料粘贴于构件的表面，不仅后期维护时费用低，而且还具有良好的抗腐蚀和耐湿能力［8］。5)水泥复合砂浆钢筋网加固法。利用这种方法进行加固，需要使用高性能水泥复合砂浆作为保护层，利用抗剪销钉起到锚固的作用，与此同时在构件表面铺上钢筋网或者钢丝网，使其钢筋网、复合水泥砂浆与构件形成整体受力来提高构件承载力［9］。6)预应力碳纤维加固法。此方法相对于普通的碳纤维粘贴法有着更明显的优点，由于在粘贴到混凝土构件之前预先给予碳纤维一定的力，可以进一步改善钢筋混凝土的耐久性以及力学性能［10］。使用此法时要注意力的施加程度以及方式。

2．2砌体结构的加固方式

［11］国内仍有20世纪修建的大量砌体结构的房屋，因此提高其结构的安全性能，以及灾害后的加固是十分必要的。砌体结构的加固方式有:1)灌浆法和喷射修补法;2)钢筋网水泥砂浆面层加固法;3)钢筋混凝土面层加固法;4)设扶壁柱加固法;5)加大截面加固法。当砌体结构产生轻微缝隙，还未被压裂的情况下可使用加大截面加固法来提高砌体的承载能力，这种方法通过加大截面面积对砌体进行加固，在可加大截面的情况下此法可提高独立砖柱和其他承重墙的承载力;6)外部粘钢加固法。不是所有的砌体在加固措施后允许增大尺寸的，那么在这种情况下很适合采用此法。即在砌体开裂的地方涂抹环氧树脂胶粘剂，将钢板粘贴在裂缝处就可以起到加固的作用;7)预应力加固法。通过预应力的施加这一方法来改善砌体结构的承载力也是加固方法之一。增设的预应力杆件等可改变构件的内部应力分布，可以抵消一部分的荷载弯矩。产生的预应力可以降低砌体结构倾斜的程度，有助于裂缝宽度的减小，有时还可以使砌体结构中的裂缝完全封闭。

2．3钢结构加固方法

建筑结构中的钢结构抗震性以及抗风好可以减小灾害带来的不利后果，除此之外又具有强度高、质轻等优良特点，所以在建筑工程中广泛使用。但是钢结构由于施工的复杂性、材料不符合质量要求、管理和技术不过关等种种原因，使其有时不能完全达到要求，必要时需要进行钢结构的加固［12］。常用的加固方法主要有以下几种:1)构件截面加固法。此种方法以箱形截面替换工字形截面增加构件的截面面积，提高了构件的整体刚度。采用的技术方法就是利用焊接钢板、碳纤维布来加固钢结构。2)改变结构计算图形。这里的第二种方法也是一种钢结构常用的加固及改扩建方法之一。其核心就是改变结构体系的传力情况［13］。常用的方法有改变荷重的分布情况［14］，变更支座的情况，施加预应力，与其他结构形成混合结构，还可以增加结构的刚度等。3)连接节点加固法。连接节点可以影响到钢结构的整体性能，多数情况下破坏的起点就是连接节点处，连接节点的加固是改善钢结构整体性能的一个重要环节和手段。

参考文献:

［1］武彦坤．既有建筑结构抗风鉴定与加固［D］．上海:同济大学，2007．

［2］乔晓娟，贾国华．火灾损伤混凝土结构加固技术研究［J］．科技向导，2011(20):344-345．

［3］曹军岭．钢结构火灾损伤鉴定与加固方法研究［D］．太原:太原理工大学，2009．

［4］刘中伏，郑兴泉．浅析混凝土增大截面加固法［J］．国防交通工程与技术，2006(4):68-70．

［5］王玉婷．湿式外包钢加固法的应用［J］．建筑与工程，2009(21):674-675．

［6］张春林，徐华．混凝土结构加固方法综述［J］．山西建筑，2014，40(12):26-27．

［7］韩大刚．锚栓钢板加固法抗弯性能试验及设计方法［D］．重庆:重庆大学，2006．

［8］万墨林，韩继云．混凝土结构加固技术［M］．北京:中国建筑工业出版社，1995．

［9］曾令宏，尚守平．复合砂浆钢筋网加固ＲC受弯构件粘结破坏研究［J］．铁道工程与科学学报，2007，4(5):22-23．

［10］成香莉．碳纤维增强塑料在结构加固中的发展及应用［J］．山西建筑，2007，33(24):173-174．

［11］何建．砌体结构房屋可靠性鉴定与加固方法及实例［D］．重庆:重庆大学，2006．

［12］CECS77∶96，钢结构加固技术规范［S］．

［13］程江敏，程波．钢结构加固方法研究进展［J］．科研开发，2012(11):1-7．

［14］黄军辉．钢结构加固形式及施工工艺探讨［J］．城市建设理论研究(电子版)，2014(15):26-28．

作者：王岩 高燕 单位：四川建筑职业技术学院