第八章結構加固改造理論與技術滔

同濟大學土木工程學院余江滔第八章結構加固改造理論與技術結構全壽命維護目錄8.1結構加固概述8.2加固結構的受力特點8.3結構構件加固8.4結構整體加固8.5結構抗震加固8.1結構加固概述8.1概述8.1.1建筑結構加固的原因8.1.2工程結構加固的程序8.1.3工程結構加固的原則概述工程建設到一定階段之后，主要建設方式轉變?yōu)楣こ探Y構的維修改造。加固與改造的前提是對其進行鑒定。80年代前對舊房屋進行鑒定加固90年代中期以來包括新舊房屋的鑒定加固建筑結構加固的原因1.結構損傷2.工程質量事故3.結構耐久性4.結構改變使用要求以上四點均可能造成工程隱患，降低結構安全性和耐久性。結構損傷正常使用階段：自然及人為災害工程質量事故工程勘察失誤設計方案不當或計算失誤施工質量低劣建筑結構加固的原因結構的耐久性內因：工程材料自身特性和施工質量外因：工程所處環(huán)境條件和防護措施建筑結構加固的原因結構改變使用要求擴大建筑面積改善使用功能，建筑物加層或整體移位。建筑物整體移位建筑物加層建筑結構加固的原因工程結構加固程序加固及改造比建新房復雜得多：受建筑物原有條件限制；房屋長期使用后存在很多問題；材料差異。因此，需嚴格遵守加固原則與加固程序。結構加固的特點1．加固工程是針對已建的工程，受客觀條件所約束，針對具體現存條件進行加固設計與施工；2．加固工程往往在不停產或盡量少停產的條件下施工，要求施工速度快、工期短；3．施工現場狹窄、擁擠，常受生產設備、管道和原有結構、構件的制約，大型施工機械難以發(fā)揮作用；4．施工往往對原有的結構、構件有不良影響；5．施工常分段、分期進行，還會因各種干擾而中斷；6．清理、拆除工作量往往較大，工程較繁瑣復雜，并常常存在許多不安全因素； 7．設計包括原結構的驗算和加固結構設計計算，要求考慮新、舊結構強度、剛度、使用壽命的均衡，以及新、舊結構的協(xié)調工作。結構加固程序1.荷載、材料力學性能和結構實際情況檢測2.結構安全性、使用性和可靠性的鑒定3.結構加固方案的制訂這時應考慮多種因素，最主要的是建筑物的使用要求和可能的加固施工條件4.結構加固方法的設計特別注意加強新老結構之間的連接，保證協(xié)同工作，并注意被加固結構在施工期間的安全5.施工過程中的檢查和施工后的驗收加固工程中兩項十分重要的工作。加固結構的受力特點2023/1/2813工程結構加固原則先鑒定后加固荷載取值原則材料的選用和取值原則注意總體受力與抗震設防相結合基于原結構的承載力計算原則材料的強度取值及選用原則（1）加固設計時，原結構的材料強度按如下規(guī)定取用：當原結構無材料強度資料時，應按實測材料強度進行換算。當實測材料強度高于原設計強度時？？？（2）加固材料的選用：加固用鋼材一般選用I級或Ⅱ級鋼；加固材料應盡量選用輕質高強，且與原結構材料共同工作性能好的材料。

碳纖維（CFRP）玻璃纖維（GFRP）芳綸纖維（AFRP）玄武巖纖維（BFRP）材料的強度取值及選用原則ε≈0.15%7%20%9%15%應變強化1%CFRP1.5%注意總體受力原則在制定加固方案時，除考慮可靠性鑒定結論和加固內容及項目外，還應考慮加固后建筑物的總體效應。例如，對房屋的某一層柱子或墻體的加固，可能會改變：構件子結構結構層面。因此，在制定加固方案時，應全面詳細分析整個建筑結構的受力情況，不能采用"頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳"的辦法。

12層的框架剪力墻結構。柱距為6m，柱截面均為800×800mm。Y向對稱設兩道剪力墻，長6m，長度為2柱跨共12m。X向設三道剪力墻分別為12m跨和3m跨（兩道）?？紤]設防烈度為7度(0.15g)和場地土特征周期0.65S。計算結果如下頁所示。注意總體受力原則

由計算結果可知，結構一樓、二樓的X向兩道短的墻體為構造配筋，而長的墻體超筋注意總體受力原則

X方向一層、二層的層間位移僅1/4109和1/2336。遠小于規(guī)范規(guī)定的1/800。一定程度上說明不是由于層間位移過大造成的超筋。從振型來看，并無問題注意總體受力原則X向地震中一層該墻體(12m長)承受的平面內剪力為4220.4kN.注意總體受力原則X向地震中一層該墻體(3m長)承受的平面內剪力為410.5kN.兩個墻體構件的長度相差4倍，但剪力相差10倍以上。注意總體受力原則

結構物重心和剛度中心相差較遠剛度中心質量中心造成的影響：振型號周期轉角平動系數(X+Y)扭轉系數

11.6474156.000.31(0.26+0.05)0.6921.623683.210.96(0.01+0.95)0.0430.80420.280.73(0.73+0.00)0.2740.5194174.410.25(0.25+0.00)0.7550.496488.661.00(0.00+1.00)0.0060.2847178.400.25(0.25+0.00)0.7570.260389.651.00(0.00+1.00)0.0080.20170.140.74(0.74+0.00)0.26

FloorJmaxMax-(X)Ave-(X)Ratio-(X)hJmaxDMax-DxAve-DxRatio-DxMax-Dx/h7135354.4836.611.494000.3527.725.911.311/518.6130046.9831.051.514000.2998.396.131.371/477.5124738.7225.181.544000.2468.926.221.431/449.4119429.8819.121.564000.1939.196.141.501/435.3114120.7213.071.594000.1409.015.761.561/444.218911.727.331.604000.877.814.831.621/512.11373.952.501.584000.373.952.501.581/1014.基于原結構的承載力計算原則進行承載力驗算時，結構的計算簡圖應根據結構的實際受力狀況和結構的實際尺寸確定。構件的截面面積應采用實際有效截面面積，即應考慮結構的損傷、缺陷、銹蝕等不利影響；驗算時，應考慮結構在加固時的實際受力程度及加固部分的應力滯后特點，以及加固部分與原結構協(xié)同工作的程度。對加固部分的材料強度設計值進行適當的折減；還應考慮實際荷載偏心、結構變形、局部損傷、溫度作用等造成的附加內力；當加固后使結構的重量增大時，尚應對相關結構及建筑物的基礎進行驗算。與抗震設防結合的原則我國是一個多地震的國家，6度以上地震區(qū)幾乎遍及全國各地。1976年以前建造的建筑物，大多沒有考慮抗震設防;1989年以前的抗震規(guī)范也只規(guī)定了7度以上地震區(qū)的設防。為了使這些建筑物遇地震時具有相應的安全儲備，在對它們作承載能力和耐久性加固、處理方案時，應按照現行的抗震規(guī)范與抗震加固方案綜合考慮。建筑結構的合理設計對抗震能力的重要影響的認識始自若干現代建筑在地震中的表現。最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當地地震烈度估計為8度。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。

與抗震設防結合的原則馬那瓜中央銀行大廈馬那瓜美洲銀行大廈試問：那一幢破壞嚴重呢？

1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為15層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當地地震烈度估計為8度。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用?，F如今

1）平面不規(guī)則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長14m小梁上。

2）豎向不規(guī)則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴重不均勻，不連續(xù)。主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達1cm),直至電梯井東側；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結構構件均嚴重破壞或倒塌。震后計算分析結果:1.結構存在十分嚴重扭轉效應;2.塔樓3層以上北面和南面大多數柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長的樓板產生可觀的豎向運動等。馬那瓜中央銀行大廈

結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結構能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結構布置及相對剛強的聯(lián)肢墻，有效地限制了側向位移，并防止了明顯的扭轉效應；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結構構件的損壞；3.當連梁剪切破壞后，結構體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側向剛度，位移量得到控制。美洲銀行西8.3結構構件加固2023/1/28318.3結構構件加固鋼筋混凝土結構構件的加固砌體結構的構件加固鋼結構的構件加固木結構的加固橋梁上部結構加固技術（補充）概述1.加固原因：設計、使用維護不當、遭受自然災害、工程質量差、建筑物性能衰退等。2.加固方法：直接法和間接法3.加固原則：1）加固方法的選擇應進行多方案的比較，擇優(yōu)選用。2）不同類型構件加固時，應優(yōu)先考慮重要結構及關鍵構件。3）單一方法有效性較差時，應優(yōu)先考慮綜合法。4）應與實際的施工方法緊密結合。梁、板的加固1.引起梁板承載力不足的原因（1）設計施工方面的原因（2）使用方面的原因（3）周圍環(huán)境的影響（4）其他原因2.梁、板加固方法（1）增大截面法（鋼筋混凝土圍套）（2）粘貼鋼板加固法（3）外加型鋼加固法（4）粘貼纖維復合材料加固法（5）外加預應力拉桿法（1）增大截面法（2）外貼鋼板法（3）外包型鋼法（4）粘貼纖維加固法（1）增大截面法加固梁板構件增大截面法根據不同的受力性質，構造特點，現場條件來選用三面加厚、兩面加厚或單面加厚等形式。受壓區(qū)增設混凝土受拉區(qū)增設混凝土增加構件的有效高度，提高了構件的抗彎、抗剪承載力、增強了構件的剛度，消除超筋破壞。提高承載力，對補加的鋼筋、并起到粘結和保護的作用構件加固方法及計算（二次受力）增大截面法（受壓區(qū)、受拉區(qū)加固）增大截面法加固梁增大截面法加固柱構件加固方法及計算（二次受力）粘貼碳纖維法加固梁板粘貼碳纖維法（受拉區(qū)加固）二次組合結構及二次受力結構二次組合結構加固結構由原有部分與新加部分在不同時段組合而成，故稱為二次組合結構。加固結構新舊部分連接及結合面是其薄弱環(huán)節(jié)，與整澆結構相比,存在整體工作共同受力問題。二次受力結構加固結構中的原結構，在加固前已經載荷受力（稱為第一次受力），而且應力、應變水平都很高，而新加部分，只要荷載不變，并不受力，即始終處在零應力狀態(tài)，只有在新增荷載下，即第二次加荷情況下，才開始受力。因此，新加部分的應力-應變始終滯后于原結構的累計應力-應變，原結構的累計應力-應變始終高于新加部分。原結構達極限狀態(tài)時，新加部分尚未達到極限狀態(tài)，其抗力得不到充分利用。這種結構稱為二次受力結構。二次組合結構理想狀態(tài)二次受力結構舊新加固結構新舊部分連接及結合面是其薄弱環(huán)節(jié)，與整澆結構相比,存在整體工作共同受力問題。新加部分的應力-應變始終滯后于原結構的累計應力-應變，原結構的累計應力-應變始終高于新加部分。原結構達極限狀態(tài)時，新加部分尚未達到極限狀態(tài)，其抗力得不到充分利用。這種結構稱為二次受力結構。構件二次受力理想情況完全卸載—>加固—>加固部分可提供承載力—>加載—>兩部分共同受力(二次組合結構)實際工程中不卸載或部分卸載—>加固—>構件二次受力(二次受力結構)二次受力的兩個階段第一階段：既有結構在原有設計荷載作用下的內力分布狀態(tài)下，構件上承擔的內力引起的截面應力分布。第二階段：加固后的內力分布狀態(tài)，構件進入整體工作狀態(tài)后的截面應力分布。(a)疊合梁截面(b)疊合前和疊合后的增量(c)疊合后(d)破壞時加大截面法疊合梁受力過程疊合梁（受壓區(qū)）的應力和應變應變圖應力圖新壓舊新壓舊新增受壓區(qū)疊合梁為例（增加受壓區(qū)混凝土）為什么空手道打碎的只能是疊合梁，而且是專門設計的層數和單層厚度的疊合梁？答案下頁揭曉疊合梁為例（增加受壓區(qū)混凝土）跨中彎矩—撓度曲線彎矩—鋼筋應力曲線相同彎矩下，疊合梁的撓度和鋼筋應力均比整澆梁大；相同撓度下，疊合梁的荷載和鋼筋應力（變）均比整澆梁?。徽婆景?，實際是對疊合梁的抗彎強度和破壞次序的選擇設計。疊合梁受壓區(qū)加固的兩個受力特點1.受壓區(qū)混凝土應變滯后疊合層混凝土僅在彎矩增量作用下才參與工作，故疊合層混凝土的壓應變總是小于同等條件下對應的整澆梁。2.受拉鋼筋應力超前由于在疊合前彎矩的作用下，原構件中的應力較整澆梁大而使得疊合構件中的鋼筋應力、撓度等較大，導致原受拉鋼筋的拉應力始終大于整澆梁。加固部分與原結構的整體共同受力①加固前進行卸荷卸荷可使新加部分應力-應變滯后現象減輕乃至消除，結構破壞時，新舊兩部分就可各自進入極限狀態(tài)，從而提高了結構整體承載力。卸荷對加固結構承載力提高的影響，主要是表現在第一次荷載的應力水平指標，通常用加固原結構的應力水平指標β=S(作用)/R(抗力)來反映，β

愈小愈優(yōu)。②加固結構新舊結合面處理新舊兩部分共同整體工作主要在于結合面能否有效地傳遞和承擔有關應力，而且變形不能過大。結合面?zhèn)鬟f壓力，一般不存在問題，主要是剪力和拉力?；炷两Y合面所具有的粘結抗剪和抗拉能力，有時遠不能滿足受剪和受拉承載力要求，還需配置一定數量的貫通結合面的剪切-摩擦筋(充分利用箍筋，也可加插筋抗剪），利用鋼筋所產生的被動剪切-摩擦力來抵抗因結合而出現的剪力和拉力。由于鋼筋應力超前，為了避免梁的撓度、裂縫在使用階段超過允許值和受拉鋼筋在使用階段處于高應力狀態(tài)，鋼筋應力應該滿足：：疊合前彎矩作用下鋼筋的應力，：疊合后彎矩增量作用下增加的鋼筋應力，：受拉鋼筋的強度設計值；：受拉鋼筋截面面積；：裂縫截面的內力臂系數，可近似取為0.87；：反應荷載預壓應力的疊合特征系數，取，其中分別為疊合前后的截面；：分別為疊合前后的截面有效高度；疊合梁（受壓區(qū)）承載力計算疊合梁（受壓區(qū)）承載力計算1.第一階段整澆梁承載力驗算：2.第二階段疊合梁承載力驗算：正彎矩負彎矩剪力增大截面（受拉區(qū)）加固梁截面驗算在受拉區(qū)加固受彎構件時，需對正截面和斜截面分別進行驗算，計算簡圖如下：1.正截面驗算彎矩平衡方程（關于受壓混凝土中心取矩）力平衡方程增大截面（受拉區(qū)）加固梁截面驗算增大截面后相對受壓區(qū)界限高度的確定2.斜截面驗算1）加固后構件斜截面應符合以下條件：線性內插2）受拉區(qū)增設配筋混凝土層，并采用U型箍與原箍筋逐個焊接：3）增設混凝土三面圍套，并采用加錨式或膠錨式箍筋：注意事項1.若驗算結果表明，僅需增設混凝土疊合層時，也應按構造要求配置受壓鋼筋和分布鋼筋：1）為了提高新增混凝土層的安全性；2）為了減少新增混凝土發(fā)生溫度、收縮應力引起的裂縫。2.增大截面法加固梁、板時新舊鋼筋關系如下圖所示，其連接短筋l1≥5d，短筋中距l(xiāng)2≤500mm。梁的新增縱向受力鋼筋，其兩端應可靠錨固。連接短筋d≥20mm連接短筋原鋼筋新增鋼筋Φ6聯(lián)系鋼筋增大截面法施工工藝清理、修整原結構構件安裝新增鋼筋并與原鋼筋、箍筋連接界面處理安裝模板澆筑混凝土養(yǎng)護、拆模、驗收（2）粘貼鋼板法粘貼鋼板法加固梁截面計算粘貼鋼板法注意事項粘貼鋼板法施工工藝粘貼鋼板法加固梁截面計算1.正截面驗算（關于鋼板合力點取矩）2.斜截面驗算:（1）受彎構件應符合下列要求：（2）當采用加錨封閉箍或U形箍對鋼筋混凝土梁進行抗剪加固時，斜截面承載力為：粘貼鋼板法注意事項1.應將鋼板受力方式設計成僅承受軸向應力的作用。2.被加固的混凝土構件，其現場實測混凝土強度等級不得低于C15。為什么？3.鋼板外表面應進行防銹蝕處理。4.采用膠粘劑時，其長期使用的環(huán)境溫度不應高于60℃。粘貼鋼板法施工工藝構件卸荷（可能時）構件和鋼板表面處理粘結劑配制鋪涂膠粘貼固定加壓固化卸支撐檢驗粉刷防護（3）外粘型鋼加固法（自閱）外粘型鋼法加固梁正截面計算外粘型鋼法注意事項外粘型鋼法施工工藝外貼型鋼法加固梁正截面計算當符合規(guī)范要求進行加固時，可按加固后的承載力和剛度可按整截面進行計算。截面剛度可按下式計算。外粘型鋼法工藝清理修整原構件并劃線定位制作型鋼骨架界面處理型鋼骨架安裝及焊接注膠施工養(yǎng)護施工質量檢驗防護面層施工（4）粘貼纖維復合材料加固法粘貼纖維法加固梁截面計算粘貼纖維加固法注意事項粘貼纖維加固法施工工藝粘貼纖維法加固梁截面計算1.正截面計算（關于纖維合力點取矩）碳纖維復合材料的抗拉強度2800~3000MPa,拉應變0.015.2.斜截面計算（1）受彎構件應符合下列要求：（2）當采用條帶構成的環(huán)形箍或U形箍對鋼筋混凝土梁進行抗剪加固時，斜截面承載力為：注意事項1.應將纖維受力方式設計為僅承受拉力作用，加固時，應卸除或大部分卸除活荷載。2.被加固的混凝土結構構件，其現場實測混凝土強度等級不得低于C15。為什么？3.采用本方法加固的混凝土結構，其長期使用的環(huán)境溫度不應高于60℃。梁板加固方法增大截面法粘貼鋼板法外粘型鋼法粘貼纖維復合材料法定義原混凝土構件外，疊澆新的混凝土，增大構件的截面面積和配筋用膠粘劑在建筑物構件表面粘貼鋼板，使二者牢固地形成一體進行補強在梁的四周包以型鋼的一種加固方法采用高性能粘結劑將纖維布粘貼在建筑結構構件表面適用范圍當混凝土梁、板的承載力與目標值相差較大且其剛度也不滿足要求時。不適用于素混凝土構件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于規(guī)范規(guī)定的構件；注意超筋的可能需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁不適用于素混凝土構件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于規(guī)范規(guī)定的構件；注意超筋的可能優(yōu)點工藝簡單，但工期較長；技術成熟，構件受力可靠；費用低（未必）施工工藝簡單、速度快；對生產和生活影響小施工簡便、工期短等抗拉強度高，效果好；提高結構的耐久性；基本不增加結構自重及截面尺寸（5）外加預應力拉桿加固法用預應力筋對建筑物的梁或板進行加固的方法。適用范圍梁或板的截面偏小或需要增加其使用荷載需要改善梁或板的使用性能梁或板處于高應力應變狀態(tài)，且難以直接卸除其結構上的荷載優(yōu)點：施工簡便；在基本不增加梁、板截面高度和不影響結構使用空間的條件下，可提高梁、板的抗彎、抗剪承載力和改善其在使用階段的性能。2）正截面和斜截面均需加固的梁式構件，可采用下?lián)问筋A應力拉桿進行加固；外加預應力桿的選擇3）若工程需要，且構造條件允許，也可同時采用水平拉桿和下?lián)问嚼瓧U進行加固。1）對正截面受彎承載力不足的梁、板構件，可采用預應力水平拉桿進行加固；

混凝土柱的加固（1）設計原因：荷載漏算、計算錯誤、偏心受壓柱與軸壓柱混淆等。（2）施工質量差：建筑材料不符合要求、養(yǎng)護不良等。（3）施工現場管理不善，使鋼筋或將模板受損，可能會降低柱子的承載力。（4）地基不均勻沉降使柱子產生附加應力，造成柱子嚴重開裂或承載力不足。1.混凝土柱承載力不足的原因：（1）當局部加固不影響整個體系的受力性能時，可以進行局部加固。當結構整體不滿足要求時，宜對結構整體進行加固。（2）臨時加固的要求可降低一些，永久加固的要求應高一些。2.混凝土柱加固的原則：（1）結構的剛度和強度分布要均勻；（2）加固后使結構自振特性改變，易加大地震對建筑物的作用；（3）在堅硬場地上剛度較大的結構的地震反應較大，在軟弱場地上柔性結構的地震反應較大，加固后的結構要選擇地震反應較小的結構體系。抗震加固設計時需要特別考慮：（1）增大截面加固法（2）置換混凝土加固法（3）外加預應力撐桿加固法（4）外粘型鋼加固法（5）粘貼纖維復合材料加固法（6）粘貼鋼板加固法3.常用混凝土柱的加固方法：（1）增大截面加固法（a）（b）（c）四周外包加固法：加固效果好，對于提高軸心受壓和小偏壓柱的承載力效果明顯；（d）單面加固：增大受壓區(qū)面積；（e）單面加固：增大受拉區(qū)面積；（f）雙面加固。增大截面法加固柱正截面驗算1.軸心受壓構件：構件加固后的軸向壓力設計值：構件穩(wěn)定系數：加固前后混凝土的面積：原鋼筋和新增鋼筋強度設計值：新增縱向受壓鋼筋面積αcs：綜合考慮新增混凝土和鋼筋強利用程度的修正系數，取0.8加大混凝土截面積及配筋量，提高原混凝土柱的承載力和降低柱的長細比，提高柱的剛度。偏心受壓柱（2）置換混凝土加固法（自閱）構件受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的部分用新的混凝土代替。應對原結構、構件在施工全過程中的承載力狀態(tài)進行驗算、觀測和控制，置換界面處的混凝土不應出現拉應力。置換混凝土加固法置換混凝土加固柱截面計算1.當柱為軸心受壓構件時，正截面承載力符合：2.當為偏心受壓構件時，分兩類情況：1）壓區(qū)混凝土置換深度大于加固后混凝土受壓區(qū)高度時，應按新混凝土強度根據規(guī)范進行承載力驗算。2）壓區(qū)混凝土置換深度小于加固后混凝土受壓區(qū)高度時：（3）外加預應力撐桿加固法單側撐桿加固雙側撐桿加固彎矩不變號的大偏心受壓柱承載力不足的軸心受壓柱小偏壓柱彎矩變號的大偏壓柱適用情況：1）柱截面偏小需增加使用荷載；2）柱處于高應力高應變狀態(tài)，且難以直接卸除荷載。單側預應力撐桿加固雙側預應力撐桿加固1—承壓板，2—短角鋼，3—連接板，4—加寬連接板，5—抵承板，6—綴板，7—安裝螺絲，8—拉緊螺栓1—承壓板，2—撐桿，3—綴板，4—加寬綴板，5—安裝螺絲，6—拉緊螺栓（4）外粘型鋼加固法類似梁的加固，在柱四周包型鋼，如下圖。適用于柱的截面承載力和抗震能力需要大幅度提高時。優(yōu)點是施工簡便、工期短。1.原柱2.角柱3.綴板4.填充混凝土或砂漿5.粘結劑外粘型鋼法加固柱外粘型鋼法加固柱正截面計算（自閱）1.軸心受壓時，正截面承載力驗算：：新增型鋼強度利用系數，抗震設計取1.0，

其他情況取0.9：新增型鋼強度設計值：全部受壓肢型鋼的截面面積2.偏心受壓時，正截面承載力驗算：（5）粘貼纖維復合材料法粘貼纖維復合材加固法適用于軸壓和大偏壓構件，不適用于小偏壓構件、素混凝土構件和最小配筋率低于規(guī)范規(guī)定的最小配筋率的構件。粘貼復合纖維法加固柱粘貼纖維法加固柱截面計算1.軸心受壓構件（1）正截面驗算關于環(huán)向圍束有效約束系數與環(huán)向約束體積比的確定（2）斜截面驗算2.大偏心受壓構件（6）粘貼鋼板加固法加固大偏心受壓混凝土柱時，應將鋼板粘貼于構件受拉邊緣混凝土表面，且鋼板長應與柱的縱向軸線方向一致。粘貼鋼板法加固柱粘貼鋼板法加固柱截面計算大偏壓柱正截面驗算：鋼筋混凝土屋架的加固鋼筋混凝土屋架的加固方法一般分補強和卸載。補強卸載適用范圍屋架部分桿件加固確保整榀屋架的承載力安全方法施加預應力法改變傳力路線法外包角鋼法增大截面法減輕屋面荷載法雙重承載體系法混凝土屋架加固方法（1）外加預應力加固法（2）外包鋼加固法（3）改變傳力路徑加固法（4）減輕屋面荷載法（5）雙重承載體系（1）外加預應力加固法外加預應力加固法是加固屋架最常用的方法。優(yōu)點：施工簡便；能使屋架原拉桿的內力降低或承載力提高；裂縫寬度縮小甚至閉合；可減小屋架的撓度，消除或減緩加拉桿的應力滯后的現象。預應力筋布置形式（a）直線式（b）下沉式（c）元寶式（d）組合式（2）外包鋼加固法當受拉桿和受壓桿的承載力不足時，可采用外包鋼加固法。受拉桿件，注意外包角鋼的錨固。受壓桿件，注意外包角鋼的錨固，綴條的間距，以避免角鋼失穩(wěn)。（a）干式（b）濕式（3）改變傳力路徑加固法斜撐法上弦桿偏心受壓承載力不足外包角鋼加固改變傳力路徑的加固（4）減輕屋面荷載法減輕屋面的荷載即可減小屋架每根桿件的內力，有效地提高屋架的安全度，全面地解決屋架抗裂性及承載力問題。減輕屋面荷載的方法主要是拆換屋面結構和減輕屋面自重，例如將大型屋面板改為瓦楞鐵或石棉水泥瓦，將屋面防水層改為輕質薄層材料等。（5）雙重承載體系(自閱)雙重承載體系是指在原屋架旁另加屋架，以協(xié)助原屋架承重。設置方法之一是在原兩榀屋架間增設屋架，使其不僅協(xié)助原屋架承重，還減小屋架的間距和屋面板的跨度。但新加設屋架不僅施工困難，耗鋼量大，且不易與原屋架協(xié)同工作。因此，這種加固方法只有當不適宜采用其它加固方法時才使用。8.3.5橋梁上部結構加固技術（補充）

粘貼鋼板法或粘貼纖維復合材料法預應力加固法改變結構體系法錨噴混凝土加固法……8.5.3.1粘貼鋼板法或粘貼纖維復合材料法該方法類似于鋼筋混凝土中的梁、板的加固方法，用于對板底產生的縱、橫向裂縫，當縫寬超過規(guī)范的限制時，但對解決跨中下?lián)系男Ч缓?。粘貼鋼板法粘貼纖維復合材料法預應力加固法在板底錨固多根平行的預應力細鋼絲，張拉后覆蓋特制混凝土，如圖a；或者設轉向托架后折線形布鋼束張拉，預應力鋼索穿過兩端板中斜孔錨固于鋪裝層下，如圖b。圖a圖b改變結構體系法簡支板變連續(xù)板，小跨徑板橋可在跨中或跨中附近增設橋墩或斜撐，同時在中支點負彎矩區(qū)結合橋面改造，增設足夠的受拉鋼筋，對解決跨中下?lián)闲Ч^好。改變結構體系法八字支撐加固法在橋下凈空和墩臺基礎受力條件允許的條件下，可在梁（板）底下加八字支撐進行加固。1.原橋墩；2.鋼筋混凝土斜撐；3.鋼筋混凝土水平撐橋面補強層加固法通過在橋面板（主梁頂面）加鋪一層鋼筋混凝土層，使其與原有結構形成整體，從而達到增大橋面板或主梁有效高度，增大橋面整體剛度的目的，主要用于中小跨徑橋梁中。橋面補強層加固法8.4結構整體加固2023/1/281168.4結構整體加固整體加固改造的機理小層面的結構整體加固改變豎向力傳力路徑改變節(jié)點連接特性托換改造加固大層面的結構整體加固改變側向力傳力路徑（剛度比值）加強結構整體性、穩(wěn)定性2023/1/281171.整體加固、改造的原因2023/1/28118結構整體性能的變化結構布置的變化—（視野遮擋—拆除隔墻、無柱空間）；使用功能變化—（荷載變化）；結構體系改造—（加層、夾層，平面開洞等）；荷載作用下結構的整體運動(如地震作用）抗震設防烈度的提高；房屋抗震等級的提高；抗震措施的升級2023/1/281193.加強結構整體性、穩(wěn)定性無所不在的彈簧房屋的層數相當于彈簧層數；豎向構件（墻、柱）相當于單根彈簧水平構件（梁、板）相當于彈簧間的連接構件加固相當于加固單根彈簧；整體加固則針對于整體體系，重在協(xié)調小層面的結構整體加固（多構件相關）2023/1/28120改變豎向力傳力路徑改變節(jié)點連接特性托換改造加固增加構件（增加并聯(lián)元件，即更多的并聯(lián)彈簧）方法--原結構的構件與構件間增設一個新的構件（如兩榀屋架間加設一榀新的屋架，兩個大梁間增設一個新梁，柱網間加設一個新柱等）原理--減少作用在原構件上的荷載適用性--該方法一般適用于單層工業(yè)廠房，或增設新構件后不影響使用要求的多層房屋的樓面梁、柱的加固。優(yōu)點--該方法施工時不破損原結構，因此施工安全。2023/1/281212.改變豎向傳力路徑-豎向荷載高效地傳遞給豎向承重構件增加支點（避免懸臂，縮短彈簧長度）原理—增加支座，減小計算跨度適用性--外觀和使用功能要求不高的結構加固

經常用于搶險工程增加結構剛度，減小撓度和振動優(yōu)點--簡單、可靠、易拆卸缺點--易損害建筑物的原貌和使用功能，可能減小使用空間。2023/1/281223.改變節(jié)點連接特性增加支點（較極端的例子）2023/1/281233.改變節(jié)點連接特性懸臂梁受力模型(a)原陽臺板（一端固定，另一端自由）；(b)加固后陽臺板（一端固定，另一端鉸接）鋼結構—利用拉壓性能相同連續(xù)梁—增加支座、調整跨度2023/1/281243.改變節(jié)點連接特性（a）

（b）

（c）

（d）

增加支座調整跨度受力示意圖鋼結構簡支梁—相鄰鉸接點變成剛節(jié)點2023/1/28125改變節(jié)點連接特性圖8.3.3.7柱頂（屋架支座）處由鉸接改變?yōu)閯偨?/p>

（a）加固前；（b）加固后圖8.3.3.8支座處由鉸接變?yōu)閯偨訄D鉸接點變?yōu)閯偨狱c示意圖桁架下設撐桿2023/1/281263.改變節(jié)點連接特性撐桿構件加固屋架（a）拉桿錨固柱上；（b）拉桿錨固無間支座處；（c）拉桿錨固中間節(jié)點處桁架下設撐桿2023/1/283.改變節(jié)點連接特性桁架的彈性支點法-等效為普通梁（a）軸力最大值2.9（b）軸力最大值1.9桁架變?yōu)閾螚U式結構設置拉（桿）索原理：拉索有預應力—雙向彈性支點拉索無預應力--單向彈性支點2023/1/281283.改變節(jié)點連接特性設置拉桿加強結構剛度(a)加強輸電支架的剛度；(b)減小懸臂端的撓度；(c)減小梁的跨度

鋼結構增加構件穩(wěn)定性2023/1/281293.改變節(jié)點連接特性圖8.3.3.4加固上弦、腹桿增加支點

剛性支點法彈性支點法2023/1/281303.改變節(jié)點連接特性剛性支點加固1-原結構；2-加固件彈性支點加固1-原結構；2-加固件施加預應力---等效荷載的觀點—跨中的彈性支點（實際上更接近構件加固）混凝土結構：混凝土受壓性能好；梁高大可以提供的等效豎向荷載大2023/1/281313.改變節(jié)點連接特性預應力加固法(a) 簡支梁；(b)框架連續(xù)梁（折線式）；(c)桁架下弦加預應力；(d)鋼架和三鉸拱施加預應力---等效荷載的觀點—跨中的彈性支點混凝土結構2023/1/281323.改變節(jié)點連接特性大東港區(qū)碼頭因堆載超載過大，致使碼頭橫梁嚴重開裂。某單位曾用“粘貼碳纖維布法”對橫梁進行了二次加固，但橫梁的裂縫仍無法解決，主要是超載嚴重時橫梁內的非預應力鋼筋將產生很大的塑性變形，這種變形在碼頭卸載以后不能回縮回去，它阻礙了大梁裂縫的閉合。用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”取得了很好的效果?；炷镣辛喊沃ㄍ盗簱Q柱）減小梁截面高砌體拆除承重墻2023/1/281334.托換改造加固（減小構件）（a）拔柱前（b）拔柱后混凝土預應力托梁拔柱2023/1/281344.托換改造加固圖8.4.17疊合預應力梁圖8.4.18預應力束—原梁組合結構混凝土預應力托梁拔柱2023/1/281354.托換改造加固疊合梁側面捆綁預應力梁混凝土預應力托梁拔柱2023/1/281364.托換改造加固抽柱后控制傳力途徑預應力吊索—屋面?zhèn)髁臻g結構混凝土增加梁截面拔柱2023/1/281375.托換改造加固河源市文福花園綜合樓河源市文?；▓@綜合樓位于廣東省河源市區(qū)，其樓建筑層數共八層，為框架結構體系，平面內橫向柱距為4.0m，縱向柱距為6.0m。擬將首層橫向兩根柱拆除,使梁跨度增大為8.0m，設計采用大截面轉換梁支撐上部荷載，并在端部加腋處理。混凝土減小梁截面高2023/1/281385.托換改造加固浙江平湖嘉和花苑商辦2#樓屋面梁減小截面高度改造砌體拆除承重墻2023/1/281395.托換改造加固單托梁托換方案施工從兩端開始，分段對稱鑿除托梁高度部位的墻體，每鑿除一段磚墻(約300mm)后，立即用端部焊有鋼板的單根型鋼(或鋼管)頂撐在墻中。沿著托梁軸向，先安裝托梁兩端的縱筋和箍筋、梁柱節(jié)點和梁施工縫處的加強鋼筋，立模，澆混凝土。3天后，再拆除托梁高度部位的中間墻體，按照設計要求焊接接長墻體內托梁還該配置的鋼筋，立模，澆混凝土。待混凝土達到設計強度之后，方可拆除托梁下部的墻體。砌體拆除承重墻2023/1/281405.托換改造加固圖8.4.14雙梁托換方案地基與基礎處理→端支承柱→另一端支承柱→板下雙托梁→混凝土養(yǎng)護→結構監(jiān)測→拆墻→室內裝修。在雙托梁之間設置穿越內墻對拉的短肩梁（銷栓），間距通常為1000mm，上部墻荷載依照砌體平拱原理將力經短肩梁傳給托梁。砌體拆除承重墻2023/1/281415.托換改造加固型鋼托換方案施工時，將支承柱撐緊托梁

；通過化學錨栓將支承柱的翼緣與縱墻連接，形成組合柱;同時將基礎加固并與支承柱連接牢固；同樣地，在托梁頂部通過化學錨栓與樓板連接，形成組合梁。砌體拆除承重墻2023/1/281425.托換改造加固在需要換梁的洞口兩側或相連洞口的隔墻上，采用每隔300mm左右用鋼制的支托將上部墻體支撐，然后再砸掉所須換梁的其余部分后綁扎鋼筋，用膨脹混凝土澆注重新設計的過梁。拆模后檢查新澆過梁達到要求后拆