一、直接加固法
直接加固法即通過各種途徑增加結構抗力。加固前最好能在原結構上卸載，經加固后再恢復使用荷載，但在原結構上往往很難實現。工程中，國內、外直接加固技術主要有如下幾種:
1、增大截面加固法
增大截面加固法即采取增大結構或構筑物的截面面積,以提高其承載力和剛度,滿足正常使用的一種加固方法。可廣泛應用于混凝土、磚混等結構的梁、板、柱、墻等構件和一般構筑物的加固。
⑴ 該方法優點:
① 傳統加固方法,技術成熟,便于操作;
② 質量好,可靠性強;
③ 提高構件抗力R及剛度的幅度大,尤其對柱的穩定性提高較大。
⑵ 該方法缺點:
① 如果設計中未能從整體結構角度上分析,僅僅為局部加大而加大,這樣會造成整體結構其它部分形成薄弱層而發生重大破壞。
② 加大構件截面,其質量和剛度將發生變化,結構的固有頻率也隨之改變,很有可能進入到地震或風震的頻率中而產生共振現象。
③ 現場濕作業工作量大,養護時間長,對生產和生活有一定的影響。
④ 對原有結構的外形以及房屋使用空間上有一定的影響。
2、外包鋼加固法
外包鋼加固法即在混凝土、砌體等構件四周包以型鋼的加固方法(分干式、濕式兩種形式)。適用于使用上不允許增大構件截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力和剛度的加固。此法主要適用于混凝土、磚混結構中的柱以及梁、桁架弦桿和腹桿的加固。這種加固方法的優點是施工方便，現場工作量少；工期短；受力可靠；對建筑物外觀和凈空影響小;缺點是用鋼量較大，加固維修費用較高。當采用化學灌漿外包鋼加固時，型鋼表面溫度不應超過60℃；當環境具有腐蝕性介質時，必須采取可靠防護措施，以提高其耐久性。
3、改變結構傳力途徑加固法
改變結構傳力途徑加固法是以減小結構的計算跨度和改變傳力路徑、減少變形,提高其承載力的加固方法,適用于房屋凈空不受限制的較大跨度的結構加固。
按支承的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種:
⑴ 增設支點法
剛性支點法是通過支承構件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎或其他承重構件的一種加固方法。
⑵ 彈性支承法
是以增設支承結構改變上部結構受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法。
4、外加預應力加固法
外加預應力加固是采用外設預應力拉桿或撐桿對結構構件整體進行加固的方法。通過施加預應力拉桿(分水平拉桿,下撐式拉桿和組合式拉桿)或撐桿受力,影響并改變原結構內力分布,從而降低結構原有應力水平,能較好地消除一般加固方法中普遍存在的應力-應變滯后現象的影響,后加部分和原有結構能夠較好地共同工作,結構承載力能夠得到較大的提高。預應力加固法主要用于大跨度支撐結構加固,以及采用一般方法無法加固或加固效果不理想的較高應力-應變狀態下的大型結構加固。
5、粘鋼加固法
粘鋼加固法即在混凝土構件外部粘貼鋼板,以提高其承載能力和滿足正常使用的一種加固方法。此法適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉及受壓構件的加固。優點是被加固構件基本不受損傷,可以充分發揮原構件的作用;加固后幾乎不改變構件的外形且不影響建筑功能;施工工藝簡單,施工工期短。但該方法的耐久性較差,且要求環境溫度不大于60℃,相對濕度不大于70%,以及無化學腐蝕影響,否則應采取相應的措施。
6、粘貼纖維復合材料加固法
纖維復合材料是由基體材料(環氧樹脂)和增強材料(纖維)所組成復合材料。這種復合材料既可以保持原有材料的特性,又發揮組合后的新特性,它可以根據需要進行加固設計,從而最合理地達到使用要求的性能。工程中常見的纖維復合材料有:玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等。其中以碳纖維的抗拉強度和彈性模量最大,其價格較貴,碳纖維片材加固的構件在較高溫度、濕度、化學腐蝕條件下能夠保持良好的工作性能。玻璃纖維極限抗拉強度較低,其彈性模量一般為1.7×104MPa,與混凝土的彈性模量2.55×104MPa(C20)較接近,若能保證粘貼牢固,玻璃纖維復合材料在加固過程中能保證與混凝土的變形一致。
纖維復合材料加固法可廣泛適用于梁、板、柱及墻體的加固。其操作簡單,施工方便,加固效率高,是一種很有發展潛力的加固方法。
二、間接加固法
間接加固法是通過各種途徑減少作用效應,達到提高結構安全度。其主要方法有:
1、改變用途法
將重負荷樓面改為輕負荷樓面。例如將樓面使用荷載4~8kN/m2,改為一般用房的2kN/m2,使用荷載降低至原有的0.5~0.25,結構安全度大大提高。
2、隔震法
利用隔震技術來阻止和減少地震作用對結構的影響,從而保證結構的可靠度。如在高烈度大地震中,很難用提高結構抗力R的方法抵御巨大的地震力作用。如果采取在上部結構與基礎間設置隔震層,當地面運動強度超過規定值,上部結構與基礎之間將產生滑移,即地面運動不能或不能全部地傳遞至上部結構,這樣就有效減少了上部結構所受到的地震作用,從而確保了建筑物在強烈地震作用下的可靠性。
還可采用改變結構動力特性的方法以降低結構動力反應,有如改變結構剛度分布,達到間接加固的目的。
三、綜合加固法
根據結構的受力特征、傳力路徑、結構狀況等具體條件綜合采用直接加固和間接加固的各種方法,稱為綜合加固法,是目前采用最多、效果和效益最好的方法。
⑴ 綜合加固法十分重視結構檢測的具體手段、原理、方法和過程,不同的檢測手段對應不同的適用條件和不同的精度。
⑵ 鑒定中首先必須查明被鑒定結構的傳力路線,并尋求新的傳力路線,按照傳力路線的計算分析、結構構造特點,采用相應優化的加固對策。
⑶ 為保證加固結構受力體系中的承載力和變形或剛度協調,盡可能采用預應力技術、植筋技術、碳纖維粘貼加固技術、鋼板粘錨技術和加大截面外包加固技術等。這些技術均能夠有效地減少應變滯后現象,保證新、舊結構共同工作。
⑷ 在傳力路線轉移上,宜采用增、減構件,或改變節點約束條件,改善自身結構的受力特點,通過荷載轉移達到綜合加固的目的。
⑸ 利用結構造型變化減緩風荷載效應,改善通風、采光、地震,這樣既加固了結構本身,又改善了使用功能。
四、受拉構件混凝土強度不足時的處理方法
混凝土強度不足對軸心受拉構件的承載能力不產生影響,故無需對受拉構件進行結構加固,但從耐久性的角度出發,應對開裂部分作表面密封修補處理。
五、受壓構件混凝土強度不足時的處理方法
一般的軸心受壓構件承載能力隨著混凝土強度的不足幾乎成正比下降。若混凝土強度不足的幅度較小,以致受壓構件的承載能力下降不超過5%,或者按實測強度等級對原結構進行承載能力復核仍能滿足設計使用要求,可以不作結構加固處理。否則,應根據結構受力情況和使用環境,進行結構加固處理。主要采用增大截面法、外包鋼法、預應力法、外粘鋼板法、外粘玻璃鋼法、碳纖維(CFRP)加固法等,共同的特點是:加固截面或構件的應變,滯后于原截面或構件的應變,形成二次受力。經加固的結構總體承載力不是原結構抗力與加固部分的簡單疊加,不同的加固方法有不同的理論與方法。
六、受彎構件混凝土強度不足時的處理方法
對于混凝土強度不足的受彎構件,通常可根據受彎構件在變形和裂縫方面的表現、混凝土的設計強度等級、配筋情況、混凝土強度不足的幅度(即前述的強度等級下降系數)及混凝土結構設計和使用的要求確定處理方案:
⑴ 當混凝土強度等級不足的幅度較小,構件控制截面的抗彎、抗剪承載能力下降的幅度均在5%以內時,可不進行結構加固處理。
⑵ 按實測混凝土強度等級對原結構進行承載能力和變形驗算,若能滿足設計及使用要求時,除了進行結構裂縫密封修補處理外,可以不作結構加固處理。
⑶ 若實測的混凝土強度等到級使得受彎構件的承載能力不滿足上述1、2條的要求,則應進行相應的結構加固處理。常用的加固方法有:加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、改變結構傳力途徑法、粘貼片材材料(鋼板、碳纖維等)加固法等。
