建筑结构加固技术研究进展.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 54 建筑结构加固技术研究进展 杜同辉 河北省煤田地质局第二地质队河北省干热岩研究中心，河北 邢台 054000 摘要：摘要：现代建筑施工中应用创新的结构加固技术对于提升建筑结构的安全性、承载能力和抗震性能具有重要的必要性。然而，当前的加固技术存在一些问题，如结构缺陷、选材质量和安全隐患。为解决这些问题，本研究提出了一系列的策略。通过实施这些策略，期望应用创新的加固技术提升建筑结构的安全性、承载能力和抗震性能，满足不断增长的建筑需求和挑战；严格控制建材的采购和检验过程，提高加固效果和工程质量；定期的安全检查和维护保障建筑物的持久安全性，延长使用寿命。关键词：关键词：现代建筑施工；结构加固技术；创新 中图分类号：中图分类号：TU375 1 现代建筑施工中应用创新结构加固技术的必要性 随着建筑规模的扩大和复杂度的提高，传统的结构加固技术已经无法满足需求。因此，新的加固技术必须应用于现代建筑施工中，以提高建筑的安全性和稳定性。创新结构加固技术能够有效地提高工作效率，降低工程成本1。例如，一些新的材料和技术，如碳纤维加固技术和预应力技术，可以在更短的时间内完成结构加固，降低了施工的复杂度和成本。创新结构加固技术有助于延长建筑的使用寿命，减少维护和修复的频率。通过新的技术手段，可以更有效地解决一些传统技术无法解决的问题，如裂缝、腐蚀、疲劳等。此外，创新结构加固技术也有利于环保和可持续发展2。例如，一些新的结构加固技术能够减少建筑施工过程中的废弃物产生，减轻对环境的影响。2 当前建筑结构加固技术存在的问题 2.1 结构缺陷问题 现有加固技术难以解决某些深层次的结构缺陷。例如，对于一些隐藏的裂缝、腐蚀和疲劳等问题，传统的加固方法可能只能解决表面问题，而无法根本解决问题。这可能导致建筑物的长期稳定性受到威胁。一些加固技术在改善一些结构性能的同时，可能会对其他性能产生负面影响3。比如，一些加固技术可能提高了建筑的抗震性能，但可能会降低建筑的耐火性能或者抗腐蚀性能。此外，有些加固技术可能无法有效地处理复杂的结构问题。例如，对于非线性、非平面或非对称的结构问题，传统的加固技术可能难以应对。2.2 选材质量问题 对于加固技术来说，需要的材料应具有一定的强度、韧性和稳定性，然而在实际情况中，由于生产工艺、原材料等问题，材料的质量往往存在波动，这可能会导致加固效果的不确定性。不同类型的材料可能会导致不同的反应。例如，一些具有较高强度的材料可能会与原结构产生不协调，导致新的结构问题4。相反，一些较低强度的材料可能无法满足加固的要求。另外，某些材料可能存在环保问题。例如，一些具有较好加固效果的材料可能会产生有害的环境污染。此外，材料的供应问题也是一个挑战。如一些优质的加固材料可能供应不足，或者价格过高，导致其应用范围受限。2.3 安全隐患问题 施工过程中的安全隐患是一个关键问题。加固工程常常涉及到重大的结构改动，如果施工过程不规范或者操作失误，可能导致意外事故，如人员伤亡或设备损坏。某些加固技术可能在改善一种性能的同时，对其他性能产生负面影响5。例如，某些加固技术可能会改善建筑的抗震性，但同时可能削弱其抗风耐火性能。即使加固技术执行得当，也可能存在长期的安全隐患。例如，某些加固技术可能导致结构的强度分布发生改变，从而在未来可能产生新的结构问题。此外，不适当的加固技术可能加剧已有的安全问题。例如，如果没有正确识别出中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 55 原有结构的问题，加固技术可能会对问题区域产生过大的应力，导致问题的严重化。3 针对问题的解决策略 3.1 创新的加固技术 在解决现有建筑结构加固技术的问题上，创新的加固技术起到了至关重要的作用。例如，基于形状记忆合金的加固技术、自修复混凝土技术和电磁感应加固技术。基于形状记忆合金的加固技术是一种新型的结构加固方法。它充分利用了形状记忆合金在特定温度或应力下恢复其原始形状的特性，从而为结构加固提供了新的可能性。这种技术特别适合于处理复杂的变形和位移问题，具有高效、灵活和可靠的特点。自修复混凝土技术则采用了混凝土的自我修复能力。在出现裂缝或损伤后，混凝土内部的自修复成分被激活并开始工作，有效地修复裂缝并恢复其原始性能。这种技术旨在提高混凝土的耐久性和寿命，从而降低维护和修复的需要。电磁感应加固技术则是利用电磁场来改进和增强建筑材料的性能。这种技术可以提高材料的抗压、抗拉性能，并改善其耐腐蚀性，为结构提供更加坚固和持久的保护。这三种创新技术不仅能解决传统加固技术难以应对的问题，还能提高工程效率、降低成本、延长建筑使用寿命，并减少维护和修复的频率。3.2 严格控制建材的采购和检验过程 第一，建立健全的供应商管理制度。对于建材供应商，应进行认证和评估，并建立合作伙伴关系。选择可靠的供应商，具备良好的生产工艺和质量控制体系，以确保供应的建材符合规定的标准和要求。第二，建立严格的采购程序。制定明确的采购规范和标准，包括建材的品牌、型号、质量等要求。通过公开招标或者竞争性谈判等方式，选择合适的供应商，并签订明确的合同条款，明确质量标准和交付要求。第三，加强建材的进货检验。建立严格的质量检验制度，对进货的建材进行抽样检测，确保其符合相关的国家和行业标准。建立检验记录和档案，对不合格的建材进行追溯和处理，以确保加固工程的质量和安全。此外，加强对建材供应链的监督和管理。从建材生产、运输到现场施工过程，建立全程的监控和追踪机制，确保建材的质量和安全性能不受破坏或污染。3.3 定期对建筑物进行安全检查和维护 第一，建立定期的安全检查计划。制定详细的安全检查标准和程序，包括对建筑结构的强度、稳定性、耐久性等方面进行评估。根据建筑物的使用情况和年限，制定相应的检查频率，确保检查的及时性和全面性。第二，进行全面的结构安全评估。采用先进的非破坏性测试技术，如声波检测、红外热成像等，对建筑结构进行全面的评估，发现潜在的结构问题和缺陷。根据评估结果制定相应的维护和加固计划。第三，加强日常维护管理。定期对建筑物进行常规的维护和保养，包括清洁、漆面保护、防腐蚀处理等。及时修复和处理已发现的结构问题，避免问题的进一步扩大。此外，加强员工培训和意识提升。培训建筑物管理人员和维护人员，提高他们对建筑结构安全的认识和理解，掌握正确的维护方法和技术。同时，鼓励建筑物使用者报告潜在的结构问题，提高整个社区对建筑安全的关注度。4 创新结构加固技术的具体应用 4.1 基于形状记忆合金的加固技术 形状记忆合金（Shape Memory Alloys,SMA）是一类特殊的金属合金，其独特之处在于其能在特定的温度条件下恢复到预先定义的形态。这种现象称为马氏体相变，是指 SMA 在冷却过程中从奥氏体相变为马氏体，其晶格结构会发生改变。当温度再度上升，马氏体将再次变为奥氏体，晶格结构恢复，从而实现形状的恢复。这种特性使得 SMA 能够应对各种复杂的荷载条件，包括循环荷载和突发荷载。对于建筑结构加固而言，SMA 的应用可以分为静态加固和动态加固。在静态加固中，SMA 被应用于关键结构组件，如梁、柱和联接部位，以提高其承载能力。在动态加固中，SMA 被用于减震系统，以减少由于地震或风载等动态荷载引起的振动。当 SMA 受到应力时，它们会发生形变；但当温度升高到一定程度，这种形变可以自动恢复。这种“记忆”特性使得它们在应对动态荷载，尤其是地震等突发事件时，表现出色。在建筑加固中使用 SMA，可以有效地提供额外的阻尼，减少结构的动态响应，并增加中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 56 其耐久性。此外，SMA 的这种自适应能力也为建筑提供了更加灵活的加固方案，特别是在需要进行局部加固或对古老建筑进行修复时。与传统的加固方法相比，基于 SMA 的技术可以提供更高的精确度和效率。实际上，SMA 在其他工程领域也显示出巨大的潜力。例如，在桥梁工程中，SMA 可以用于修复因疲劳和腐蚀导致的裂缝。在航空航天领域，SMA 用于开发新型的飞行器结构，如自适应翼。总体而言，基于形状记忆合金的加固技术为现代建筑结构提供了一种高效、灵活且可靠的加固方法。随着研究的深入和应用的广泛，这种技术在未来的建筑领域中将发挥越来越重要的作用。4.2 自修复混凝土技术 自修复混凝土技术的核心理念是在混凝土中引入可以促进混凝土自我修复的组分。这些组分可以是微生物、微封装的修复剂、特殊化学物质或者纳米材料。如图 1 所示，当混凝土出现微小裂缝或损伤时，这些组分会被激活，并开始启动修复过程，填补裂缝并硬化，最终恢复混凝土的功能性和完整性。考虑到混凝土是全球最广泛使用的人造材料，提高其耐久性和寿命无疑具有巨大的价值。自修复混凝土技术的潜力是巨大的，从减少对环境的影响（减少了对原材料和能源的需求），到提高建筑物的安全性和可靠性（防止了由于损坏未修复而导致的进一步结构损伤），这都是这种技术所能带来的好处。然而，尽管自修复混凝土技术具有这些显而易见的优点，但这项技术也面临着一些挑战。例如，目前的自修复混凝土技术主要集中在实验室级别，而非工业级别。这主要是因为技术的成本和复杂性，以及对使用该技术的标准和规范的缺乏。然而，随着研究的深入和技术的发展，这些挑战有望得到解决。自修复混凝土的应用范围非常广泛，从城市基础设施（如桥梁和道路）到商业和住宅建筑，都可以找到它的身影。以桥梁为例，由于桥梁是城市交通的重要节点，它们经常受到各种各样的应力和环境影响，导致裂缝和损伤。使用自修复混凝土，可以大大减少对桥梁的定期检查和维修需求，从而节省大量的资源。总体而言，自修复混凝土技术是建筑领域一种非常有前景的创新方法。这种技术有望彻底改变建筑维修和维护的方式，为建筑业带来更大的可持续性和可靠性。随着技术的不断发展和改进，期待在未来看到更多的自修复混凝土应用案例，并积极评估它在建筑领域的影响和价值。图 1 自修复混凝土修复前后 4.3 电磁感应加固技术 电磁感应加固技术是一种新型的结构加固方法，它改变了对于建筑材料和结构加固的理解和实践。这种技术利用电磁场对材料微观结构的影响，通过改变材料的内部排列和结构，从而提高其抗压、抗拉和其他关键性能。具体来说，这种方法的工作原理是通过电磁场作用，使得建筑材料中的粒子或组分重新排列，从而改善材料的整体性能。这种方法的优点之一是速度快和直接。传统的加固方法，如物理或化学加固，通常需要大量的时间和劳动力，且可能会对结构本身或周围环境产生影响。而电磁感应加固技术则提供了一种可以迅速并且在原位实现的加固方法，因此大大简化了加固过程，降低了整体成本。电磁感应加固技术在实际应用中表现出色。例如，它已经在一些关键基础设施项目中使用，如桥梁和高速公路，这些场所需要快速、高效的加固和修复。此外，这种技术对于有磁性成分的混凝土或复合材料尤为适用，因为这些材料的性能可以通过电磁感应得到显著提高。然而，这种技术也有一些挑战和限制。例如，电磁感应加固技术对于材料中的磁性成分有一定的依赖性，对于没有这些成分的材料，其效果可能会受到限制。此外，尽管这种方法可以提高材料的一些关键性能，但它可能无法改善一些其他的性能，如耐腐蚀性或者耐久性。这些都需要进一步的研究和改进。总体而言，电磁感应加固技术为建筑结构的加固中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 57 提供了一个新颖的视角和方法。它通过一种新的方式改变了建筑材料的内部结构和性能，从而为建筑加固带来了新的可能性。随着这种技术的进一步研究和发展，期待在未来看到更多的电磁感应加固技术的应用，为建筑领域提供更高效、更经济的解决方案。参考文献 1王秀金.浅谈现代建筑结构检测与加固施工技术J.建材发展导向,2018,16(6):245-245.2张耀铭.浅谈对现代建筑结构检测与加固施工技术的探讨J.门窗,2018(21):113-113.3姚同付.现代建筑结构检测与加固施工技术探讨J.现代物业(中旬刊),2018(5):169-169.4张雷.房屋建筑结构加固设计及施工技术应用J.居舍,2022(11):65-67.5曹少剑.结构加固技术在房屋建筑施工中的运用J.工程技术研究,2019(7):27-31.作者简介：作者简介：杜同辉（1990），男，汉族，河北邢台人，现任职于河北省煤田地质局第二地质队（河北省干热岩研究中心），本科，研究方向为建筑工程。