古建筑结构设计模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇古建筑结构设计，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、仿古建筑的结构特点

中国古代建筑主要以木结构为主，平面布局讲究中正含蓄，层次丰富，布局灵活多变，对称均衡。因此其承重结构与维护结构属于分工明确又互有承托的结构体系。比如说在中国古代建筑中独创的斗拱结构形式，充分运用了结构突出和色彩装饰的手段，使得建筑物不仅造型庄重，更显得华丽非凡。在近代仿古建筑中，也采用了相应的仿古建筑形式，继承了中国古代建筑的结构特色，同时又采纳了新型建筑结构的特点，在仿古建筑的结构设计和施工中实现了模数制和构件的定型化，对仿古建筑的整体框架结构设计到细部局部的设计形式，甚至是细部尺度和造型做法都有非常详细的规定。中国古代建筑结构方式中的叠梁式、穿斗式、井干式的主要结构方式得到了改良应用，而且其硬山顶、悬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶和复合顶等屋顶型式也被更广泛的应用于中式别墅和中式风格建筑群天际线的规划应用中。

二、仿古建筑结构设计要求

出于防腐及防震的建筑要求，目前阶段的仿古建筑已经采用钢筋混凝土结构代替原来的木结构。采用钢筋混凝土建筑结构的仿古建筑，属于内洋外中，外部要达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果，但是内部要遵循混凝土建筑结构设计的相应规范要求，同时要兼顾结构抗震要求。因此，仿古建筑与普通的建筑结构设计相比，有显著的特殊结构要求。

1、严格按照古建筑结构体系模数要求和构件来定型化仿古建筑结构体系。仿古建筑结构设计中，各个受力构件的规格必须要满足古典建筑的模数要求，仿古建筑的结构体系和传力体系的构成首先必须满足古代建筑结构传力体系的要求，而各个各构件的尺度和形体应当完全仿照古代木结构中柱、梁、枋、檩的相应做法来进行设计。

2、采用多种结构组合处理方法满足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面变化显著，其造型要求特点突出难度高，因此结构构架体系可以使用步架和举架的处理方法。这样就能使屋面坡度形成趋上陡峻，趋下平缓的顺滑优美曲线，充分体现古代建筑各种屋顶型式造型要求。

3、部分古建筑中的结构构件退化成为装饰作用。古建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中国古建筑所特有的建筑型式，位于木结构梁和柱之间，具有传导屋面荷载和缩短梁跨度的结构作用。对于仿古建筑而言，由于建筑主体结构为钢筋混凝土，建筑荷载承载已经全由主体柱梁承担，斗拱已经退化成为装饰，不再作为结构主要承重部件。雀替则用于额枋与檐柱相交处，可以缩短梁枋的净跨距离，具有辅助拉结功能。类似于这些原先木结构建筑中作为主体结构或者辅助结构的部件，在仿古建筑中已经不再具有结构作用，而仅仅作为型式仿制的需要，仅存在装饰功能。

三、仿古建筑工程实例分析

1、南宁市观音禅寺工程概况

位于南宁青秀山风景区的观音禅寺扩建工程在原禅院的旧址上改建，扩建后更名为万寿观音寺，占地面积约15亩，是原有面积的三倍。寺院内有大雄宝殿、药师殿、观音阁、卧佛殿、法物流通处、素菜馆等布置，整体仿唐宋建筑风格。

观音禅寺在寺庙布局上充分体现了寺庙建筑格局上很深的阴阳宇宙观和崇尚对称、秩序、稳定的审美心理。观音寺融合了中国特有的祭祀祖宗、天地的功能，以平面方形、南北中轴线布局、对称稳重且整饬严谨的建筑风格。观音禅寺主要的基本建筑，主要为两组建筑：前门和天王殿为一组，合称前殿，大雄宝殿为一组，为佛寺主体建筑。庭院布局是典型的四合院结构，在闭型较强的建筑空间中，宽大的庭院，使用中灵活多变设计理念，适应性很强。

观音禅寺以大雄宝殿为中轴线，左右对称。观音塔的位置位于全寺中心且独立。观音塔底座正四边形，底部为小池，整个塔浮于水面，造型精美。塔腹上面这四角飞檐，顶覆圆盘上下两层，宛若伞盖，既荫被四佛，又美观大方。大雄宝殿分为上下两层，下层为卧姿态如来佛祖，上层为五方如来，大殿两侧的墙壁上大面积的斑斓色彩墙绘佛教壁画“五百罗汉演教图”。殿前且有左右并立不太大的实心的双塔点缀。中国古代寺庙建筑重视色彩表现，屋不呈材，墙不露形。整个观音禅寺寺庙建筑以瓦红色为主，屋顶有金色点缀，色彩鲜艳明丽。

2、大雄宝殿结构体系

大雄宝殿位为钢筋混凝土仿木结构仿唐建筑，其建筑主体结构体系采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构，屋面构架体系采用步架和举架复合的结构处理方法，屋面荷载通过屋面板传给屋面檩条梁，由梁架逐层往下传递，最终传给框架柱。由于这样的结构传递体系与一般的钢筋混凝土框架结构建筑存在明显的不同，因此进行结构计算时，除了进行建模计算外，还要使进行复核计算，验证配筋梁是否满足结构承重要求。由于殿内相临柱子之间的跨度较大，在进行结构计算时采用了转换梁系，采用复合梁系共同支撑其上的柱子和屋面梁架体系，最终达到仿古建筑主体结构与装饰性结构的完美协调统一。

3、仿古建筑群屋面板的设计

在整个观音禅寺的建筑群中，部分只有一层的仿古建筑，其结构构造较为简单，但是又需要采用仿古建筑的屋面设计，因此为其设置了独特的木结构与框架结构结合的单层仿古建筑结构。本方案中大胆提出了木结构屋面设计，由望板和椽组成木基层，既保留了仿古建筑的屋面板截面形式，也能满足单向受力要求。由于板肋之间的距离很近、肋高较小，而且不同的屋顶造型复杂多样，考虑到屋面板的举折模板铺设难以控制，因此在结构设计中采用控制板底标高来控制高程。在屋面施工时，采用预制椽子在现浇混凝土板的方式进行施工方案设计。为控制施工过程中的部件受力不超限，需按照施工堆叠前和堆叠后不同受力状态进行强度、抗裂和挠度的验算。

4、仿古建筑群斗拱设计

在大部分主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中，斗拱和雀替是作为纯装饰构件，不考虑其受力，与主体结构分别浇筑成型。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁、斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋斗和拱，装饰性斗拱必须在桃尖梁施工前安装就位。雀替采用钢筋混凝土预制构件，通过主体结构浇筑时留设的预埋件与额枋和檐柱焊接连接。采用这样的建筑结构，结构型式简单，细部只需要经过油漆彩绘处理，就能使整个建筑物外观浑然一体，完全达到木结构的艺术效果。

但是在本方案中，选用了装饰性构件和受力构件结合的设计及施工方式。雀替采用钢筋混凝土预制构件通过预埋件焊接连接。而斗拱系统全部采用现浇斗拱，斗拱在结构中实际为受力构件。采用斗拱作为受力体系，既实现了对出檐的处理，也减少的撩檐檩的断面高度。在角科斗拱的老角梁处理上，设置了暗梁，与斗拱宽度一致，这样不仅仅实现了长梁的出挑，也控制了受力均衡，加强了结构体系的稳定性。

四、结束语

中国古代木结构建筑有着独特的结构方法和布置规模，在进行仿古建筑设计时，应取长补短，采用钢筋混凝土的主体结构，同时吸收传统中国古建筑结构设计的精髓，不仅仅在建筑外部造型设计和局部装饰设计中达到仿古的效果，更需要在掌握设计规范的基础上，根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整，才能提高仿古建筑结构设计的质量。

参考文献：

[1]庄清贵.实例谈混凝土仿古建筑结构施工[J]，中华民居，2011（07）.

[2]张福萍.仿古建筑结构设计实例简介[J].煤炭工程，2003（09）.

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中图分类号：TU318

文献标识码：B

文章编号：1008-0422(2006)04-0121-02

收稿日期：2006-02-25

作者简介：邓晓春(1973-)，女，1995年毕业于华中理工大学工业与民用建筑专业，湖南省建筑设计院内聘高级工程师，一级注册结构工程师。

1 引言

中国古建筑虽然历经了数千年的演变，但其独特的结构方法和布置规模始终没有改变，并且是世界上独具风格的一门建筑学科，是世界建筑艺术宝库中的一颗璀璨明珠。中式传统古建筑以木结构为主，在材料选用、平面处理和艺术造型等方面都有许多自己的特点，但随着社会的发展与进步，传统木结构在防火与防腐方面的缺陷也日益明显，新技术、新材料的运用使仿古建筑的设计和建造成为可能，这也是对中国古建筑文化的继承与发展。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构，改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统，吸收了传统中国古建筑风格的精华，在钢筋混凝土结构的基础上，将传统古建筑的造型、部件等，作为装饰效果，从而达到建筑上的仿古目的。以下本文将就某工程实例对此种建筑的结构设计谈几点体会，能为同行在设计工作中提供一些参考。

2 中国古代建筑的特点

中国古代建筑是以木构架为主的一种结构方式，平面布局内向含蓄，层次丰富，均衡对称，空间布局灵活，承重与围护结构分工明确；在建筑的设计和施工中很早就实行了模数制和构件的定型化，对于建筑整体到局部的形式、尺度和做法都有相当详细的规定。中国古代建筑还独创了斗拱的结构形式，并充分运用色彩的装饰手段，使建筑物显得庄重而华丽。

中国古代建筑的结构方式有“叠梁式”、“穿斗式”、“井干式”三种，屋顶形式有硬山顶、悬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶和复合顶。

3 仿古建筑的结构设计要求

现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构，为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果，与传统的钢筋混凝土结构相比，仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求：

3．1模数要求和构件定型化

各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求，传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋、檩的相应做法。

3．2屋面造型要求

屋面变化显著，造型要求高，构架体系采用了步架和举架的处理方法，使屋面坡度越往上越陡峻，越往下越平缓，形成了曲线优美、出檐深远的特征，体现了我国古代建筑的造型特点。

3．3建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。

斗拱：斗拱中方型的底座叫做斗，上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制，它位于木结构梁和柱子之间，具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用，是中国古代建筑中最具特色的部分之一。对于仿古建筑而言，因主体结构为钢筋；昆凝土，装饰常常成为斗拱的主要作用。

雀替：用于额枋(檐枋)与檐柱相交处，近似于三角形，表面有雕刻装饰的构件。可以缩短梁枋的净跨距离，具有辅助拉结和装饰双重功能。

4　工程实例

4．1工程概况

开福寺位于长沙城北，它是一座殿字宏伟、气势非凡的千年古寺，具有“三湘名刹”之称。开福寺始建于五代时期，距今已有一千多年的历史，现有的寺院规模已不能满足佛教事业的发展需要，自2004年开始修复扩建，大悲殿的建设就是其扩建工程子项之一。大悲殿为南方单层双重檐仿古建筑，建筑面积1200m2，总高度25m，面阔七间，共37．8m，进深六间，共30．6m。屋顶形式为歇山顶，黄色琉璃瓦铺盖，飞檐翘角，气魄雄伟，檐下为七踩斗拱。室内采用“露明造”，使空间更高大、更宽敞。该建筑采用了钢筋；昆凝土仿木结构。

4．2大悲殿的结构体系

采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构，用SATWE程序进行整体计算，主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”，构架体系采用了步架和举架的处理方法，其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑，屋面荷载通过T形屋面板传给屋面檩条梁，再由梁架逐层往下传递，最终通过最底层的梁传给框架柱。主受力框架立面详见图1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像，故殿内抽掉了两根里金柱，使相临柱子间跨度分别达到了19．8m和18．6m。建筑平面图详见图2。这么大的跨度在传统古建筑中是罕见的，而为了保持室内“露明造”的完整性，在15．5m标高处设3根断面为400x1200的交叉转换梁(位于4轴、5轴、C轴上)，共同支撑其上的柱子和屋面梁架体系。

4．3屋面板的设计

木结构的屋面木基层是由望板和椽组成的，这就使得仿古建筑的屋面板截面形式为T形，单向受力，板肋之间的距离很近、肋高较小见图3，加上屋面陡峻图4(大悲殿屋脊处为九五举)、造型复杂，屋面一次性全现浇施工难度很大，支模困难，混凝土浇注质量和外观效果均难保证。故将屋面板设计成叠合板，先预制单块的预应力混凝土T形板(或几块T形板组合)作为底模，再在底模上绑扎钢筋网，用细石混凝土浇注叠合层，完成后二者形成整体共同受力。设计时按叠合前和叠合后分阶段对T形板进行强度计算、抗裂验算、挠度验算。分别满足施工阶段和使用阶段的受力要求。

4．4斗拱和雀替的设计

在主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中，斗拱是作为受力构件还是纯装饰构件?采用木结构还是钢筋；昆凝土结构?这就值得探讨了，笔者在考察其他仿古建筑时了解到其斗拱大多是采用钢筋；昆凝土预制构件，各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接(尺度较大时)或座浆连接(尺度较小时)，斗拱在结构中为受力构件。这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观，而且前者由于构件数量太多防腐和维修费用较高，后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构，且仅作为装饰构件，不考虑其受力。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇；昆凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋，斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。

雀替仅作为装饰部分，不考虑其受力，采用钢筋混凝土预制构件，用定型模板在施工现场制作。主体结构施工时在相应位置留设预埋件，预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋(檐枋)和檐柱焊接连接。

木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件，与主体结构不是一起现浇成型，但采取了上述方式与受力构件连接后，再经过油漆彩绘处理，整个建筑物浑然一体，完全达到了传统木结构的艺术效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片图4。

5　结束语

钢筋混凝土结构的仿木仿古建筑，因组合形式变化大，构件形状复杂，其空间梁板的形状定型和模板、钢筋施工是最大的难题，给传统的钢筋混凝土结构设计带来了许多挑战，本文探讨了一些新的思路，力求用现代的构造和装饰处理，还原其传统古代建筑的风格。大悲殿于2004年4月完成设计，同年5月开工，2005年年底建筑竣工图50

参考文献：

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一、结构概念设计的重要性

强调概念设计的重要,主要是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远, 为了弥补这类计算理论的缺陷, 或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计, 都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。

二、混凝土结构加固改造的技术

1、植筋技术。系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。

2、托换技术。系托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术

的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。

3、裂缝修补技术。根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。内部修补法。内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中,结硬后起到补缝作用,并通过其胶结性使原结构恢复整体性,该方法适用于裂缝宽度较大,对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响,或有防水防渗等要求的裂缝的修补。

三、砌体结构加固方法

1、增设扶壁柱加固法。该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。

2、钢筋混凝土外加层加固法。该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

3、钢筋水泥砂浆外加层加固法。该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

4、无粘结外包型钢加固法。该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。

四、技术处理

混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

1、加大截面加固法。钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截

面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

2、粘钢加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

3、有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60℃以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

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地震给人类带来了重大损失。为此对地震区的新建房屋必须搞好抗震设计，对未考虑抗震设防的已建房屋则应进行抗震鉴定 ，达不到要求的应采取有效抗震加固措施。实践证明，震前对缺乏抗震能力的房屋进行抗震加固，可以大大减轻地震灾害。

在结构的抗震加固中，需要重视地震作用的不确定性所带来的问题；需要重视在大震下具有保证结构或构件延性的措施；需要重视地震荷载为反复作用，它具有使构件的受弯或拉压方向发生改变的特点。另在地震作用下结构每个质点都产生显著地水平加速度，并由此产生水平惯性力，结构承载的矛盾由平时的竖向转变为地震时的水平向。所以抗震加固并不是简单地将静力加固方法直接应用在抗震加固中，需要设计人员了解和掌握结构抗震加固分析的基本原则、方法。

一、抗震结构加固原则

1、先鉴定后加固的原则

我国目前进行建筑抗震鉴定加固的主要技术法规有：《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009、《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-98、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008等。抗震加固设计前，必须对现有建筑进行抗震鉴定，依据鉴定结果，确定加固设计的内容和范围；抗震鉴定是抗震加固的前提。对未进行抗震鉴定的建筑进行加固是缺乏基本依据的，盲目的、不安全的。

2.加固方案的优化原则

根据抗震鉴定结果，进行方案比较、综合确定处理好加固方案，使之最优化。方案比较要考虑以下几个方面。a、确定是采取房屋整体加固还是局部区段或是部分构件加固。b、确定采取内加固或是外加固。内、外加固需要在建筑内或外侧增加不同数量的构造柱、圈梁，以及保证构造柱、圈梁和抗震墙体协同工作的拉杆。外加固方法对内部使用影响较小，但对建筑立面造型影响较大，多用于住宅楼；内加固法与之相反，一般适用于公共建筑，特别是临街建筑；c、加固后结构的质量、刚度、承载力和变形都发生变化，当采用以提高承载力为主的方案时，要使承载力的提高超过因质量、刚度加大导致地震作用的加大；当采用提高变形能力为主的方案时，要衡量现有承载力是否达到相应的最低要求。d、抗震加固方案要对加固处理与损伤原结构的利害加以比较，减少对原结构承载能力的损伤，应尽量保留和利用原有的结构和构件，避免不必要的拆除和更换。保留部分要保证其安全性和耐久性； e、应考虑综合技术经济指标，从设计和施工组织上采取有效措施，尽量缩短施工工期，减少停工、停产，尽可能不影响或少影响建筑物的正常使用。f、加固设计在可能的条件考虑建筑美观，结合立面造型和室内装修，进行必要的建筑艺术处理，尽量避免遗留加固的痕迹。g、加固施工往往是在荷载存在的情况下进行，必须采取有效措施，如设置临时支撑，进行卸载处理等，防止和避免在加固施工中发生安全事故。

3、加固布置的合理性提高房屋的整体抗震能力原则

结合相关规范掌握各种特种结构设计的基本方法。把结构分析的结果作为强度、刚度和稳定性设计的基本要求得到满足，又要使计算模型和计算方法中未考虑、无法虑的因素和不足，能够通过构造措施得到满足。

a、规则性治理，抗震设计中力求降低扭转作用，当原结构沿高度和平面的构件、刚度等分布符合规则性要求时，新增构件的布置要保持原有的规则性；当原有结构在某方向不符合规则性要求时，新增构件布置应尽量减小和消除不规则形。使结构的刚度中心与质量中心尽量接近。b、理顺地震作用的传递途径。保持原有的合理的传递途径，利用新增构件改变结构不合理的传递途径，消除减轻原结构传递途径的缺陷。c、抗震薄弱层的复核。防止加固后形成薄弱层，利用所增设构件的尺寸、位置、厚度的变化，消除或减轻原有薄弱楼层的程度。d、当原有结构构件处于明显不利的的受力状态时，如短柱、强梁弱柱等，加固布置要改善其受力状态，或设法将地震作用吸收到新增的受力状态合理的构件上。并考虑新增构件的强度适当加强。

4、加固手段的有效性、可行性原则

为使结构整体的综合抗震能力确实得到提高，不致于加固而不固且对原有结构造成损伤，或加固引起的附加内力而使某些部位的承载力不足，抗震加固设计及施工中要注意一下几点：a、确保新增设的构件与原有构件有可靠地连接，设计施工时注意考虑新旧构件表面粘结、增设拉结措施、锚固措施等。b、考虑加固后结构的实际受力状态，设计时应考虑新旧构件的受力程度不同或滞后以及协同受力程度，在承载力计算时要考虑折减问题。b、新增的竖向构件应上下连续，并有可靠的基础，并考虑新增构件于原有构件的沉降差异。当原有构件上下不连续时，加固时宜消除其不连续性或减小不连续程度。d、避免对原有构件承载力的削弱，如有削弱损伤，应先行修补、恢复后在进行加固。e、由于抗震加固受已有建筑物各种条件的限制，加固方案要从实际出发，讲求经济实效，措施切实可靠、方便可行。f、加固确有困难或通过经济综合比较确实不合理，而原结构损坏又不严重时，可采用改变使用用途，降低建筑设防类别，如将原来的乙类设防建筑改为丙类设防建筑使用，并按丙类设防要求重新鉴定，重新核定降低加固标准或不需加固是否能满足鉴定结果。也可采用减少和限制荷载的方法进行处理。减载处理方法可改用轻质隔墙、轻质保温或隔热材料，上部结构改用钢结构；楼面的设备在工艺允许情况下合理挪位；减少或限制楼层的使用荷载等。

5、尽力采用新技术：应大力采用高效率、多功能的新技术，以加快加固施工进度、提高加固效率。如喷射混凝土加固技术、环氧补强加固技术。

二、抗震加固方法

在结构或构件的抗震加固中，有许多可供选择的方法，抗震加固设计时选择正确的、适当的方法是极为重要的。

从结构抗震机理出发，提高建筑结构整体性、加强构造措施的抗震加固方法可以分为减小地震作用加固法、增大结构抗震能力加固法和多道防线抗震加固法。减小地震作用主要是通过增大结构周期或加大结构阻尼来实现，一般应用于大型公共建筑的抗震加固；在民用建筑中大多用增大结构抗震能力的加固方法，在砖混结构中常采用，如增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固法；增大结构整体性的压力灌浆加固法、增设圈梁（构造柱）加固法、拉结钢筋加固法；增大楼、屋盖支撑长度的增设托梁或加大墙体面层、增强楼屋盖整体性法。混凝土结构抗震加固采用的方法有：改善结构纵向抗震能力的节点加固法；加强楼、屋盖整体性的叠合层加固法；减小扭转效应、增加结构抗震冗余度、提高构件抗震能力、提高综合抗震能力的增设抗侧力构件法。加强框架填充墙与主体结构连接的增设拉结筋、钢夹套、钢筋网水泥砂浆面层法；增大梁柱承载力的加大截面加固法、置换混凝土加固法，粘钢板或碳纤维加固法，绕丝加固法锚，锚栓锚固法等。

通过增设抗震墙、增设抗震支撑、增设翼墙法等来降低抗震能力薄弱层构件所承受地震作用、调整结构刚心位置，减小刚心与质心相对距离，在这两种结构中都有应用。多道抗震防线加固是建筑物采用多重抗侧力体系，以保障第一道防线的的抗侧力构件在强烈的地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡后续的地震冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

三、结论

建成于不同年代、不同地点的建筑，结构布置不尽相同，其抗震承载能力干差万别。做为工程技术人员，应根据结构实际情况，分析受力特点，把握关键，突出重点，做到具体情况具体对待，以抗震鉴定结果为依据，尽量采用易于实现且对原结构损伤小的加固措施、方法。最终实现抗震加固安全、经济、合理有效、实用的目标。

参考文献：

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我国是自然灾害高发国家之一，其中，三分之二的大中城市均处于地震高发区域，则加强对既有建筑结构加固处理迫在眉睫。此外，建筑物存在使用年限，即建筑物在正常的使用情况下，若超过了使用年限，其势必会出现老化现象。据相关调查数据显示，我国建筑老化现象相当严重，据不完全统计，我国在上个世纪90年代建成的建筑占据整个建筑总量的40%，这给整个社会及人民的生命安全及财产损失造成极大威胁，所以，加强建筑结构加固处理势在必行。

一、建筑结构加固原则及注意事项

（一）建筑结构加固原则

1.经权威鉴定机构鉴定，若建筑结构有必要加固，其应该及时得到加固。关于加固的范围，其包括建筑物整体、建筑物局部区域或建筑物特定区域。

2.在设计建筑物加固时，应该综合考虑两个方面的内容：施工方法的可操作性、施工的便捷性。若建筑结构为砼结构，应该提高砼强度等级、加强建筑结构连接或构造措施等。

3.若建筑结构损坏因素为振动、冻融、腐蚀或高温等，在加固这一类建筑物时最适宜的加固措施为排除、抵御或降低以上影响因素的措施。

4.在建筑物加固过程中，除了考虑建筑物加固的效果，还应该考虑加固所体现出的经济性，即最大化实现建筑物加固在不停产的情况下进行，或最大化减少构件拆除及不损伤建筑物原构件。

5.建筑物加固施工过程中，安全问题尤为重要，若发现建筑结构出现严重缺陷，应该责令施工人员立刻停止作业，待安全隐患完全排除后方可继续进行施工作业。

（二）选择建筑结构加固方案相关注意事项

1.在确定建筑结构加固方案时，应该尽可能做到施工过程的安全性、施工效果的可靠性、施工方法的简洁性、施工工期的最优性及施工投资的经济性。相关调查结果显示，我国加固工程案例中，过度重视工程加固效果，而忽略施工人员安全、施工经济性及技术合理性等方面的现象占据了相当大的比例。

2.在选取建筑加固方案时，应该在最大化满足建筑加固自身需求的前提下，尽可能对新工艺、新材料及新技术加以应用。相关实践证明，将先进新工艺、新材料及新技术应用于建筑结构加固，其施工效果相当可观。总而言之，一份优秀的建筑结构加固方案应该是性能比及性能比优、工艺技术科学性及先进性。

二.建筑结构加固技术设计

（一）框架结构加固方法

1.加大截面法

何谓加大截面法？它是指将砼喷射与既有建筑钢筋砼外侧受压区域使之形成现浇层，从而提高截面有效高度，增加截面面积，进而提高建筑构件截面刚度、斜截面抗剪能力、正截面抗弯能力。加大截面法具体的施工方法包括双面板加固、单面板加固。具体施工方法的确定应该以建筑板梁鉴定报告及建筑物鉴定报告。作为一种传统建筑结构加固方法，加大截面法对提高建筑结构水平力刚度及承载力效果极佳。加大截面法的优点包括设计成熟、适应性强、施工工艺简单且施工经验丰富，该方法比较适用于加固建筑物墙、柱、板、梁等结构。加大截面法的缺陷在于现场施工湿作业时间长，对正常生活及生产存在较大影响，且建筑结构加固后出现建筑空间减小的现象。

2.增补受拉钢筋法

何谓增补受拉钢筋法？它是指将受拉钢筋增设于建筑物砼梁结构受拉部位，从而提高建筑梁结构承载能力。该方法适用于承载能力增加要求不高且建筑结构截面高度验算结果与达标梁间存在一致性。增补受拉钢筋法具体包括粘结法、全焊接法、半焊接法。在本案，笔者将重点阐释后两种施工方法。

（1）全焊接法

全焊接法涉及到的材料仅有钢筋，即在建筑被加固结构之外增设钢筋，并将其与原梁钢筋焊接，从而实现钢筋抗拉作用力的最大化发挥。因建筑梁原梁结构受力特点的制约而致使其受拉作用未充分发挥，若在原梁钢筋处增焊受拉钢筋，原梁钢筋的抗拉能力会大大增加，且原梁钢筋亦会发挥锚固作用，即增补钢筋与原梁钢筋相互作用，从而提高建筑结构抗拉能力。

（2）半焊接法

半焊接法涉及到的材料包括砼、钢筋，具体的施工流程为：经权威机构鉴定，确定需加固部位准备好配置合理的砼及型号达标的钢筋将建筑梁结构保护层凿除增设受拉钢筋焊接建筑物原受力钢筋与增设受拉钢筋，使之共同发挥作用将砼喷射于建筑物加固部位，注意砼喷射的厚度。

（二）砖混加固法

1.若建筑物为砖混结构墙，其加固材料允许使用砼板墙钢筋网片、钢筋网片及水泥砂浆等，其施工方法应以喷射砼法为主。若被加固建筑物为层数少、抗震验算差值小建筑，适宜的加固方法为水泥砂浆钢筋网片法。若被加固建筑物为高层建筑（超过4层），适宜的加固方法为砼板墙钢筋网片法。

2.在处理建筑物横墙间距过大或空心楼板时，应以楼盖结构及屋盖形式为依据，科学选取建筑加固方案。若建筑物为空心楼板屋盖或楼盖，适宜的加固方法为现浇钢筋网片叠合层，理由是其不仅符合了建筑横墙建筑的需要，且克服了建筑整体性能差及楼层刚度低的缺陷。利用上述办法加固建筑物时，应注意的事项包括：

（1）若装配式屋盖或楼盖加固过程中，严禁将圈梁设置于建筑物时，此时，可行的办法为在屋面板及楼板上直接增浇钢筋砼叠合层，使之取代装配式整体屋盖或楼盖。

（2）钢筋砼叠合层厚度应该保持在40mm；砼强度等级应该定为C20；叠合层钢筋网规格应明确为Φ6@200-Φ6@300。

（3）钢筋网应该进行穿墙配置，从而构成连续板。该步骤可行的施工方法有：在建筑内墙根部锚设5*∠75角钢，并与钢筋网焊接；选取等代Φ12@900粗钢凿洞穿墙，使之与钢筋网相连。

3.在建筑砖混结构内单个构件内，若为独立砖柱，适宜的加固方法包括外包角钢法、外包砼法等；若为独立砼柱，适宜的加固方法为粘钢法、外包砼加大截面法等；若为砼大梁，适宜的加固方法为贴碳纤维布法、粘钢法等；若选取砼加大面积法加固建筑柱，其能很大程度上增加建筑构件水平力刚度及竖向承载力；若选取外包角钢加固建筑柱，其作用仅表现为建筑构件柱子竖向承载力的提高。

4.若建筑存在构造柱、圈梁、抗震构造设置不规范等问题，其具体的加固办法包括：若建筑结构存在抗震构造措施缺陷，适宜的加固办法包括钢拉杆法、内置构造柱法、外包圈梁法、外包构造柱法等。相关实践显示，上述解决建筑抗震构造措施缺陷的方法均存在施工成本高、施工进度慢、施工工期长、建筑内部使用面积减少幅度大、建筑立面受到负面影响大等。针对上述问题的存在，笔者认为比较合理的施工方法为：砼板墙钢筋网片常规加固将砼暗梁增设于砼板墙内楼层标高位置将构造柱增设于建筑纵横交接处，其理由为施工进度满足既定标准，构造柱、圈梁、砖混结构设置均满足相关规范，此外，建筑室内使用面积及里面均不会受到任何负面影响。

参考文献；

[1] 周丽杰.建筑结构预应力加固技术问题的几点研究[J].中国科技财富，2011，（3）：126.

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民用建筑是一种特殊的商品，使用寿命长达几十年之久，甚至能够长久的保存下去。随着社会的发展，人们对民用建筑的功能要求也逐渐发生变化，因此对民用建筑的加固改造项目逐年增加。目前，我国的建筑业已经向民用建筑的加固改造倾斜，新建与维修改造并重，建设的重点已经逐渐向建筑物的改造、维修、加固方面转移。对于民用建筑的改造，有的是改变其使用功能，有的则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划和人们生活新要求，而更多的则是因由于使用年限已到而存在质量隐患。

一、民用建筑结构加固改造的特点和原则

（一）民用建筑结构加固改造的特点

对民用建筑结构的加固改造，比新建工程还要复杂，这是由于民用建筑结构加固改造的施工和设计方案有其特殊性。首先，加固改造方案受客观条件的制约，必须针对已建的民用建筑的结构等具体条件来进行结构加固改造设计和施工；其次，加固改造工程要求工期短，施工速度要快，要尽量在少停产甚至是在不停产的条件下施工；第三，民用建筑结构加固改造的施工现场往往比较狭窄，大型的施工机械常常受管道、生产设备以及原有构件、结构等制约而难以发挥其作用；第四，对民用建筑结构的加固改造施工阶段往往会受到各种干扰而中断，导致施工要分期分段进行；第五，加固改造工程复杂而繁琐，常常会因为拆除以及清理工作巨大而存在许多不安全因素。

（二）民用建筑结构加固改造的原则

对于民用建筑结构的加固和改造，从总体要遵循先整体后局部的原则，具体来说，应重点遵循以下两个原则

（1）总体效应的原则。在对民用建筑物制定加固改造方案时，我们不仅要考虑委托方提出的加固改造的内容，更要考虑建筑物在加固改造后的总体效应以及可靠性鉴定结论，要尽最大可能使加固改造措施能够发挥综合效应，提高加固改造的效率，确保整个建筑物结构体系的安全。在结构加固改造方案确定之前，要全面了解民用建筑物原有的结构材料和结构体系，全面了解已有的结构构造和体系、材料性能以及结构存在的缺陷、损伤等结构信息。分析需改造加固的民用建筑物结构现有的持力水平和受力现状，为加固改造方案的确定奠定基础。总而言之，应根据需改造的民用建筑物结构特点、材料情况、施工条件以及使用要求等综合考虑进行加固改造设计。

（2）承载力验算原则。在承载力验算时，常常根据结构的实际尺寸和实际受力状况来确定结构的计算简图。构件的有效截面面积应考虑结构的缺陷、损伤、锈蚀等各种不利因素的影响，即应采用实际的有效截面面积。验算时不仅要考虑实际荷载的结构变形、偏心、局部损伤以及温度作用等造成的附加内力，而且还要考虑原结构与加固部分协同工作的程度，以及结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点，并对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减。

二、民用建筑加固改造的步骤

对民用建筑的结构加固改造，要遵循改造鉴定的标准，并以我国现有的这方面的规范规程为依据，按照一定的步骤逐步进行。

目前，对民用建筑物的改造鉴定的标准和依据主要有：《建筑抗震设计规范》《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《钢结构设计规范》《砌体结构设计规范》《混凝土结构加固技术规程》《钢结构加固技术规程》《多层砖房结构加层技术规范》等。

对民用建筑的加固改造，主要遵循以下步骤：首先，收集资料。要调查了解加固改造项目的现状，包括设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等;接着要准备需要加固改造的内容，如使用功能、条件等；其次，现场调查、测试。在施工现场收集需改造加固的民用建筑的材料资料和建筑结构资料；第三，根据项目的实际情况和要求加固改造方案进行结构验算分析，以及进行相应的构件或模型试验，对加固改造方案进行验证；最后，由于加固改造项目一般由具备相应资质并有经验的单位来施工完成，在这期间，设计、监理单位应严格审查施工方案，并配合相关部门做好质检工作。

三、民用建筑结构加固改造的方法

民用建筑加固改造的方法很多，在此列举比较典型的几种做介绍。

（一）混凝土结构加固改造。

(1)加大截面法。特点:采用原结构材料加大构件截面以提高承载立。使用范围:梁、柱、板、墙等一般构件。

(2)外包钢加固法。特点:在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力。做法有干式和湿式两种。使用范围:构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力。当采用化学灌浆外包钢时, 型钢表面温度不应高于60℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。

(3)预应力加固法。特点:采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固, 使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上。使用范围: 可有效提高承载力、刚度和抗裂性。同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等。不适用于温度高于60℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构。

(4)增设支点法。特点:增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力。有刚性和弹性支点两类。使用范围:适用于净空不受限的梁、板、桁架等。

(5)粘贴钢板法。特点:在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力。使用范围:适用于受弯、受拉构件(梁、板)。不适用于温度高于60℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。

(6)绕丝法。特点:在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同工作,提高承载力。使用范围: 适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固, 或需对受压构件施加横向约束力的场合。

(7)碳纤维织物加固。特点:在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力。使用范围:除具有粘贴钢板相似的优点外, 还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点, 但需要专门的防火处理。

（二）砌体结构加固改造

(1)对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足, 主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法。

(2)砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法。砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理。由于温度原因造成的裂缝,可采取填缝封闭和加筋锚固方法;对裂缝较细又数量较多的, 待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法; 而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题。

（三）钢结构加固改造

(1)改变结构计算简图的加固方式。如:增加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构; 增设支撑改变构件长细比以提高稳定性和承载力;变铰接为刚接增加约束,减少构件计算长度等。

(2)加大构件截面的加固方式。钢梁和钢柱均可采用焊接或高强度螺栓连接来实施加固。需注意是在负荷状态下的加固计算。在综合考虑施工条件、加固构件应力重分布时的应力滞后情况以及焊接加固带来的残余应力和变形对加固折减系数K (轴心受力的实腹构件:K=0.8;偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K=0.9)

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关键词: 结构检测, 裂缝, 加固方法 加固实例

建筑结构的加固补强技术是一种综合性较强的技术，面对一栋需要进行加固补强或改造的建筑时，首先应采用适当的现场检测评定方法，确定加固补强或改造的局部结构及构件的现状，然后根据工程特点、现场条件、使用环境等选用可靠的加固补强方法，并按照国家现行有关设计规范标准进行分析计算，直至制定出具有可操作性的加固补强设计方案。

1 在加固设计之前应对建筑结构进行必要的检测和鉴定。

在加固设计之前应采用多种检测手段和科学的分析方法，全面地分析加固结构的安全状况，为加固改造提供了可靠的设计依据。目前，对建筑物可靠性鉴定、质量评估的方法基本上是建立在以宏观调查为主的基础上，以现场检查、结构验算为主，按设计规范、凭经验进行评价，缺少定量的数据分析。因此对建筑结构进行检测和鉴定应是以国内现行的各种工程建筑设计、施工安装规范规程为依据，运用专业技术理论和必要的科学手段，通过现场的调查、测试、检验和大量的分析、核算等工作，从建筑环境的间接和直接作用，工程材料、结构体系、地基基础、围护系统等内外各方面做全面、系统、综合的分析研究，对建(构)筑物的构件、体系以及整体进行认识，从而做出对该建(构)筑物(可能是单项工程，也可能是多项综合工程)综合总体的评估，为其进一步使用、维护、改造和管理提供科学依据。

混凝上强度检测对保证钢筋混凝上结构的安全性是至关重要的，检测时必须按照有关规范的要求进行操作，以尽可能真实准确地反映现场混凝土的质量状况。在国内目前常用的混凝土强度检测方法中，回弹法、超声回弹综合法和钻芯法在技术上已较成熟，从操作到计算都有明确的行业或协会标准。而对钢筋的检测现在可以采用电磁法、雷达法、超声法进行混凝土构件中钢筋配置情况的检测, 一般先用电磁法和雷达法测定钢筋位置, 再用超声法测定保护层厚度, 对于钢筋的直径和连接情况目前还不能较准确测定。

在实际工作中，对建筑结构进行检测和鉴定这部分工作，都由业主委托有资质的工程质量鉴定部门完成检测，由设计单位负责对结构进行整体复核验算，并对结构需加固的部位或构件提出加固要求。

2􀀁 分析建筑结构的缺陷成因和调查缺陷的情况是建筑加固设计的一项重要工作

对钢筋混凝土结构而言，最常见的主要缺陷是裂缝。长期以来，建筑工程裂缝问题令许多工程技术人员感到棘手，产生裂缝的原因主要有以下几方面。

2. 1􀀁 施工过程的裂缝

1）初期干燥裂缝。通常容易发生在表面上, 是不规则的, 宽度小。这种裂缝虽非大的缺陷, 但在容易遭受冻融的部位, 将会成为混凝土破坏的间接原因。

2）下沉裂缝。混凝土浇灌后比重大的材料将下沉, 但由于钢筋所阻, 使材料下沉不均匀, 致使被阻部位的构件表面出现裂缝。

3） 水泥水化、硬化时的裂缝。

4）模板支撑松动及拆模引起的裂缝。当混凝土处于硬化过程, 由于模板支撑不牢, 或在混凝土未硬化前就拆模, 致使混凝土产生裂缝。

5）因施加预应力产生的裂缝。通常在垂直于预应力的方向上产生拉应力, 使混凝土发生裂缝。在预应力构件的固定端, 因支点压应力也会产生裂缝。

2. 2􀀁 完工后的裂缝

1) 因温度变化、干燥收缩产生的裂缝。由于混凝土用水量过大, 或由于构件变形受到约束时, 混凝土虽达到一定的强度, 仍会因水化热及硬化时的收缩而产生裂缝。

2) 结构裂缝。钢筋混凝土结构承受荷载后, 在弯矩大的部位可能发生结构允许出现的裂缝。这种裂缝较细( 一般小于0. 2 mm) 。

3) 超负荷或因混凝土抗拉强度不够而产生裂缝。

4) 设计不恰当引起的裂缝。当主筋计算出错, 或加强筋配筋不合适, 使混凝土产生裂缝。

2. 3 对已出现的裂缝, 在进行处理前, 需作如下调查判断及研究工作。调查裂缝情况主要包括:

1) 裂缝的宽度、深度、长度;

2) 裂缝是否贯通;

3) 有裂抹面层、保护层;

4) 从结构上看, 裂缝是否在到达弹性极限应力的位置;

5) 有无潮气或漏水( 水质或水压) 情况;

6) 裂缝内尘土、污泥、油脂等粘附程度;

7) 工程地点的气象环境条件。按上述调查结果, 再根据耐久性或防水性判断是否需要处理。

3􀀁 建筑结构加固方法的选择, 是一个反复权衡, 反复论证的过程

钢筋混凝土结构加固的方法很多, 常用的有加大截面加固法、外包钢法,增加支点加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法等等。不同的加固方法适用于不同的加固范围, 达到不同的加固目的。各种方法都有其各自的特点及适用范围。在加固设计前，应综合考虑多种因素,最主要的是根据工程的具体情况和施工条件，选择其适合的加固方法。下面简单介绍下最常用的结构加固的方法的特点。

3. 1 加大截面加固法主要特点是加固效果好，施工工艺简单、经济,适用于板、梁、柱、基础、屋架等。其缺点是现场湿作业工作量大，养护期较长 ,增大截而有时影响建筑物的外观和使用功能。

3. 2 外包钢法对提高构件承载力效果显著，受力可靠，施上也简便。适用于截而尺寸不允许加大或需要大幅提高承载力的结构构件，一般用于梁、柱的加固。当用化学浆液外包钢时，型钢表而温度应低于60度，当环境有腐蚀性介质时，应有可靠的防腐措施。

3. 3 外部粘贴钢板法优点是构件的截面面积和荷载均增加不大，可大幅度提高构件的抗裂性，抑制裂缝开展，提高承载力，且施工周期短，一般用于受弯、受拉构件。该方法对施上和粘接胶的要求均高，且环境温度不高于60 度，相对湿度不大于70% ,当环境有腐蚀性介质时，应采取防护措施。

3. 4 碳纤维加固法碳纤维加固是一种新兴的结构加固技术。它是利用结构胶将碳纤维织物(布)粘贴于构件表而，从而达到提高构件承载力的加固方法。其优点是高强高效，可充分利用碳纤维材料优异的物理力学性能，利用其高强度、高模量的特点来提高构件的承载力和延性，改善其受力性能，同时又不增加构件的自重及体积，便于施上。适用于梁、板、柱的加固。其缺点是对施上及粘接胶的性能要求高，造价稍高。

3. 5 增加支点加固法它是在结构构件中增设支点来减小结构跨度和内力或改变其受力状态，提高其承载力的一种方法。其优点是受力

明确，简单可靠，适用于梁、板、析架、网架等水平结构的加固。其缺点是有时可能会给使用空间带来一定限制，影响建筑外观。

4 工程应用实例: 颐和山庄沿街商住楼（即现名颐和中心）加固改造设计

4. 1工程概况：本工程位于中山市兴中道北端，为改续建工程,原有建筑为商住楼，施工完基础及部分地下室后停工至今，现甲方拟利用原有基础,柱网,抗震墙，在其上续建为商场、办公、酒店、会所的大型商业综合体。根据原有柱网布置以及新设计的功能划分为主楼和会所，主楼地下一层为车库，地上十五层为商业及写字楼，建筑主体高56.35米，会所首层为车库，地上五层为餐厅及会所，建筑主体高24米。

该工程地下室和部分首层施工后于1997年10月停建至今，由于建筑功能和结构布置的改变,必须对已完成结构（墙柱和基础）进行改造加固。另外，由于原地下室顶板及部分楼面经风雨长期侵蚀，也必须进行满足结构耐久性的修复。 要求加固处理后,确保建筑物在使用年限内的安全可靠,并满足国家现行设计规范、规程的要求。

4. 2分析建筑物需加固部位

根据甲方提供的原结构安全性鉴定报告和原设计图纸，在加固设计前对原结构进行大量的踏勘和调查，经分析，影响结构安全性的主要问题如下：

1)部分框架柱轴压比超限

2)部分框架柱配筋，箍筋不足；

3)部分框架梁配筋不足；

4)经检测部分框架柱，框架梁强度实测值过低。

4. 3确定加固设计原则和加固方法

1）对轴压比超限的框架柱采用加大截面或粘贴型钢的方法进行加固。如图一：

2) 对框架柱纵筋，箍筋不足的框架柱采用粘贴型钢或包碳纤维箍的的方法进行加固。

3）对配筋不足的框架梁采用加大截面或粘贴钢板的方法进行加固。如图二：

4)对混凝土强度实测值低于C20的结构构件采用高强复合砂浆钢筋网的方法进行加固。

4. 4加固效果

该加固工程目前已使用将近三年时间，经多次观测，该工程加固工程效果良好，表明通过本文提供的加固方法达到了对建筑物进行安全可靠加固的目的。

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1 建筑结构基于性能的抗震设计概况

（一）基于性能的抗震设计的提出

20世纪90年代初，美国学者首先提出了这项设计理论，以改进基于承载力的传统设计理念，用量化的抗震指标来控制建筑抗震性能，随即被各国所重视。该项设计理论基础是结构性能分析，根据用途和要求确定性能，使建筑物在面对不同的地震等级中达到预期抗震目标。1995年，美国的放眼21世纪委员会提出了基于性能抗震设计的框架，此专项研究得到美国政府大力支持与资助，并进行了有前瞻性的多方面研究。此后，澳大利亚、日本、新西兰、英国、智利等国家也在多方资助下，为推进此专项研究，成立了各类委员会，包括评估、分析、协调、规范等，在对这项理论进行了大量的研究后，均提出和采用了力求达到国际一体化要求的一系列抗震设计理论。

我国在这项理论的研究上起步较晚，为了与国际规范同步，我国在与美国等在这项研究领域取得先进成果的国家进行学术交流、学习中，对这项理论进行专项研究并引入理论，许多中国高校也开展了专项研究，旨在不断发展和完善出符合我国国情的性能抗震设计理论，并取得了一定的研究成果。

（二）性能抗震设计理念的特点

通过对现行抗震设计理论的实践，可以对两者进行对比，以得到性能抗震设计理念的特点。

1．多级设防。相对于现行的三阶段设防目标（小震不坏、中震可修、大震不倒），性能抗震设计注重多级设防，保护非结构件与内部设施，后者的设计理念既保证使用者安全，又减轻业主和社会的经济损失与压力。

2．投资效益准则。性能抗震设计偏重于安全、经济等多方面。在安全与经济之间找到合理、平衡的切入点，确定最佳方案，以优化设计为目的。

3．自由度大。相比较传统抗震设计刻板的被动状态，性能抗震设计可根据业主的要求确定目标，给设计带来新的动力。

（三）性能抗震设计目标

目标为在不同地震等级的作用下，建筑物结构能达到预期所应达到的水平。最大程度的在经济与结构可靠性上找到合理的平衡点。建立设计目标需要考虑场地、结构所需功能、建筑重要性、损失与重建等各方面的因素。

（四）设计设防水准

1．地震设防水准。抗震设计设防对象所选择的地震强度，直接决定建筑物的抗震能力，如何确定设防水准在基于性能抗震设计中有决定性的地位。应取决于优化后的经验基础上来确定并根据地震参数及烈度作设防水准。

2．结构性能水准。地震等级作用下对建筑物预期破坏最大程度。除了对主体结构破坏带的损失有控制力外，还要注重对非主体、内设施的损坏的控制。因此，能兼顾主体、非主体结构破坏程度的结构性能水准才是合理、科学的。

（五）现行抗震设计局限性

1．现行抗震设计很少对建筑结构在地震发生时的性能进行评估，只是按规范标准设计。

2．业主与使用者并不了解所使用的建筑结构的抗震性能。

3．经济评估准则并没有在建筑业中得到广泛应用。

（六）抗震设计的常见问题

1、建筑体形

由于建筑地形的限制，或为了形成街景，业主常要求设计单位在建筑体形上赋予变化，以求美化。主要表现在：建筑平面因地势需要设计转折；结构平面凹凸不规则，有的凸出或凹进的尺寸大于相应尺寸的30％；．上部砌体总层数不一致，有的层面差达到两层甚至以上；楼板局部不连续或刚度突变，出现楼板错层，或楼板开洞率太大，有效楼板面积不足结构典型平面的50％；为了满足下部大空间的利用，下部框架投影面积大大超过上部砖房面积，质量出现较大偏心，使结构出现较大的不规则扭转；楼层之间大刚度和承载力变化明显，变化率超过20％～30％以上。

2、框架结构

框架的设计问题出现的形式多样：框架柱网不规则，开间不均匀；底部框架梁跨度太大，曾出现9m的跨度，必然导致“强梁弱柱”；框架梁柱截面偏小，表现为“剪压比”和“轴压比”超标；梁、柱的纵向配筋率和体积配筋率小于抗震要求；起转换作用的楼面的次梁设置不合理，有的偏少，有的不便于施工。

3、抗震墙

底框结构没有按要求设置抗震墙，追求经济效益，减少抗震墙数量；强调空间功能分布，抗震墙分布不对称、不均匀；有的工程抗震墙布置过多，使薄弱层上移，由于多层砌体房屋结构变形、耗能能力差，地震时破坏往往更加严重；剪力墙没有注明抗震等级。构造措施不力等。

2 抗震概念设计的重要性

大量的震害表明，结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。概念设计的目的就在于合理地选择结构形式，并通过构造措施来满足“大震不倒”的要求。设计师在提高抗震设计意识和水平的同时，建筑方案的选择不受业主的干扰，避免建筑的形状、尺寸、布局等表现出明显的抗震缺陷；结构方案更不能受业主的经济观念和使用功能的影响，降低下部结构的延性，使抗震墙的数量、形式、布置严重不合理，包括构件的构造措施不力等。

3 基于性能的抗震设计方法

（一）性能抗震设计阶段

1．概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。

2．计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。

3．性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。

（二）性能抗震设计方法

目前大致主要有：位移影响系数、能力谱、直接位移设计等方法。

1．位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主要结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。

2．能力谱法。1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重对结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。

3．直接位移设计法。侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极限变化得到数值，而不能考虑到预期以外的强震效应的不足。

4 结语

建筑结构基于性能的抗震设计是比较宽泛的体系，它是现行抗震设计的延续与发展，以结构性能分析作为基础，建筑物的性能目标以全面、科学的因素来确定，使建筑物在面对不同等级的地震时，能达到预期的抗震目标。与传统抗震设计相比，优点明显：基于性能抗震相较于以往更系统化；性能抗震设计的适应性、连贯性更好，应用意义更大；灵活性的加大，使设计人员能发挥创造性，增加对新技术、新材料的推广应用等。性能抗震设计方法也需要解决一些设防水准数据化的划分，合理的参数取值范围介定等问题，才能更好的服务于社会经济建设，达到符合我国国情的设计规范。

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Abstract: in determining the reinforcement of existing buildings when the case should be careful consideration, strictly follow the working procedures and reinforcement principles. So the reinforcement scheme optimization evaluation are particularly important. This paper analyzes the traditional special analytic hierarchy process in binary compared the calculating weight was easy to produce evaluation of consistency of reasons and puts forward the method of the level of single sort of effective solving the problem.

Keywords: building structure; Strengthening plan; Optimization design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、建筑工程加固概述

自从人类有建筑以来，就出现了结构加固这个传统行业，但在过去，人们习惯于把加固和维修完全等同，因而技术水平提高不快，没有形成一门科学近十余年来，结构鉴定和加固改造技术在我国得以迅速发展并已初具规模，其作为一门新的学科正在逐渐形成。

已有建筑物的加固较新建建筑物复杂，它不仅受到己有建筑物原有条件的种种限制。而且这些建筑物往往还存在着各种各样的问题。这些问题的起因往往错综复杂，有的无案可查有的则相当隐蔽。另外，已有建筑物所采用的材料因年代不同，经常与现状相差较大。一般情况下，在确定已有建筑物加固方案时，应周密考虑，严格遵循工作程序和加固原则。

二、改进层次分析法的基本原理

层次分析法是通过分析问题、建立层次分析模型、构造判断矩阵、层次单排序和层次总排序等步骤来计算各层次评价指标的相对权重以及各层次评价指标对总目标的组合权重，从而得出不同方案的综合评价排序。

加固方案的设计一般可以分为①方案构思阶段②方案初步设计阶段③方案详细设计阶段，传统的层次分析法一般将方案的评价和比选放在③阶段之后。而笔者认为可以将层次分析法的几个步骤分开来，依次介入方案设计的三个阶段：在方案设计的①阶段可以进行评价指标的初选，并将初选结果反馈给方案设计者。在方案设计的②阶段，根据设计的情况最终确定指标构成，然后由专家确定各指标的权重，并将结果反馈给方案设计者。在方案设计的③阶段，获取各备选方案的详细信息，对各个方案的各项指标进行评价，确定评价值。最后由评价值和指标权重综合得到各备选方案的综合价值系数。

三、工程实例

某建筑结构加固工程有三个方案进行综合优选。方案一采用加大截面加固法，其优点是总价最低，直接加固费用较少，施工工艺好，进度适中，有一定的优惠条件。但是维护费用高，检测鉴定及加固设计工作一般，人员素质及设备状况一般，对使用功能无大影响；方案二采用外包钢加固法，其优点是人员素质良好，设备先进。但维护费用偏高，总价居中，直接加固费用与方案一差不多，施工管理一般，对使用功能无影响。方案三采用碳纤维加固法，其特点总价最高，但维护费用最低。施工进度合理，注重环境艺术，人员素质及设备状况一般、施工对使用功能有一定影响。三个方案各有优缺点，试对其进行综合评价，从中优选一个方案。

3.1评价指标体系的确定

对于施工方案的选择，不同的决策者会根据企业的设备情况、资源以及自己的偏好等因素得出不同的结果。因而施工方案多目标评价决策指标体系要尽可能涵盖施工方案多目标评价决策中的各种因素。然而.施工方案设计是一个创造性的过程，粗略地可以分为方案构思、初步设计、详细设计三个阶段，不同的设计阶段设计评价有不同的特点，对评价指标也有不同的要求；另外，随着各种新材料、新设备、新技术和新工艺的应用，使得这些评价指标本身也在不断变化。所以一个固定的、不能进行修改.、调整的评价指标体系，将不能满足施工方案多目标评价决策的要求。因此本文构建了动态的评价决策指标体系框架，用以动态地、全面地建立包括影响施工方案多目标评价决策的各种因素。

该指标体系框架具有以下几个特点：

(1)动态性。方案评价者可以根据实际需要增加、删除、修改、重命名指标体系中的每一个指标(除目标层)，并且能进行保存，便于下次调用。

(2)灵活性。该指标体系框架结构灵活，具有可扩展性。

(3)层次性。该指标体系中每一个指标都可以由若干个子指标构成，这样可以尽可能全面地描述某项评价指标的复杂内容。考虑到指标体系越复杂，进行评价决策的难度更大，可操作性差，因而在本系统中，限定了最大层次数为3层。

(4)唯一性。该评价指标体系中的评价指标都具有唯一性，即指标体系中任一被编辑的指标都不允许重复出现在同一个评价指标方案中。评价指标体系体现了方案评价者的意图和实际需求。如果评价准则发生变化，则衡量方案的性能指标体系所做出的评价结果也将随着发生改变。指标体系通常是通过层次分解的方法，首先确定总目标，然后将其分解为各个性能指标，性能指标还可再划分为子指标，逐层细分。其结构实际上反映了满足功能需求的评价准则与达到评价准则的解决方案之间的一种映射关系。从前面介绍的施工方案多目标评价决策指标体系的建立原则可知，各个设计准则之间的相关性应尽量小，即准则之间应具有一定的独立性。

3.2建立评价层次结构模型

1、确定总目标

以“选择最优加固方案”为目标层A。

2、根据对该结构工程加固方案的细分，确定三种方案作为实施方案层P，具体方案如下：

(1)加大截面加固法

(2)外包钢加固法

(3)碳纤维加固法

3、建立准则层

建立评判指标体系时，不是从具体的影响因素出发，而是以评判标准为出发点，先建立一级评判标准，再把一级评判标准进行细分，建立相应的二级评判标准，其指标输入值是专家综合打分的结果。在改进的层次评判法中，首先根据评判目标A(最佳加固方案)建立一级评判指标：工程进度、工程造价、安全与质量和施工因素；在各一级评判指标的基础上建立相应的二级指标。

3.3确定指标权重向量

在最终确定指标构成以后，就要确定各指标的权重。在这里采用了改进的权重确定方法：首先由专家们对指标进行层次单排序，得到排序值，然后，结合排序结果进行指标间的两两比较，并用指数指标赋值。经过对赋值的整理和计算就得到指标相对权重。要说明的是，以上做法仅针对定性指标。定量指标不设定相对权重(分目标层出外)。得到每一位专家的意见后，对全部专家的结果再此归一化。

四、结论

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中图分类号：TU3 文献标识码： A

1.建筑结构直接加固的一般方法

（1）加大截面加固法。也称为外包混凝土加固法，该方法与置换混凝土加固方法相类似，是通过增大构件的截面和配筋，来提高构件的承载力、刚度、稳定性和抗裂性，该方法适用面广，可广泛应用于梁、板、柱、墙、基础、屋架等混凝土构件的加固。该加固应用的方法已经十分的成熟，适应范围广，而且施工容易。但是也有不足之处，就是与置换混凝土加固方法一样，需要较长时间的湿作业，增加了等待建筑使用时间，从而对于建筑的使用造成影响；并且养护时间较长，不利于生产和生活。另一方面，因为加大截面后，建筑物墙体间内空净尺寸会相对会缩小，这就占用了一部分房间的空间，压缩了房间面积。因此，加大截面加固法常用于不特殊的混凝土构件的加固。

（2）外包型钢加固法。该方法是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁，一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。这种方法具有加固效果好，能够承载很大的压力，但是这种加固方法需要消耗大量的钢材等建筑材料，增加了造价、提高了成本；由于采用了钢板，因此这种加固方法不适用在高温的场所对建筑结构的加固。此外，在施工环节方面也优势不足，在其他建筑结构直接加固方法中相对而言没有什么明显优势，因此不适合用在一般的加固场所，此方法大多用在结构强度要求高且需要被加固的构件的面积不能扩大等场所。

（3）粘贴钢板加固法。该法是将特制的钢板用建筑结构胶粘干需要加固构件的表面，让二者共同工作受力，从而提高结构的承载力。因为是采用粘贴钢板来对建筑的结构进行加固，所以加固过程中不需要进行湿作业，缩短了等待建筑使用时间；并且施工的时间相对较短，对于建筑中用户的日常生活和工作不会产生很大的影响。此外，使用粘贴钢板加固法对建筑外观保护性好，而且该法也不会影响建筑物的净空。但胶粘的水平直接影响建筑物的质量；不同的胶粘水平，使得施工者无法干预加固效果。因此，在处于非动态下的构件加固时，大量使用了该加固法。

（4）粘贴纤维增强塑料加固法。这种加固方法步骤是和第三种方法相类似，不同在于材料上的差异。该方法使用的加固材料是塑料，塑料在某些方面是具有优势的。首先，塑料具有不怕潮湿和耐腐蚀的性质，对于建筑环境选择优势大；此外，材料自身的重量较轻，比钢板的重量要轻得多，而且塑料的成本也要比钢板低很多，使用塑料加固可以节省成本。但是塑料材料也有缺点，塑料材质不能耐高温，高温下容易发生火灾，使用塑料加固的安全系数不高。因此在使用这种加固方法的过程当中应该做好相应程度的耐火处理，最大程度减小风险性，已达到双赢局面。

2.现代建筑结构加固的施工方法

2.1 具体要求

加固施工管理主要是针对施工中加固过程的管理，通过对加固施工的管理，从而保证建筑质量。对于施工过程管理，事务分的细，千头万绪；怎样才能牵一发而动全身，掌握全局，并且取得事半功倍的效果，这是管理人员最需要了解掌握和熟练应用的。根据加固工程实际情况，加固的具体要求通常分为以下四点：

（1）合理制定施工方案，方案的好坏决定着建筑的成功与否。建筑加固施工方案应该建立在以下几点：第一是要充分利用现有构建物对建筑进行加固，合理利用材料，从而节省其他相关费用。第二尽量不要破坏建筑现有构件，这也是建立在第一点的基础之上的；学会合理改造、科学利用原有物件。第三在具体编制加固方案时，首先要熟悉图纸，吃透设计意图，并应去实地仔细地观察、实地考察，才能最终制定出符合实际的可行的施工方案；要注意的是不要单凭经验和靠想象或照葫芦画瓢来制定施工方案，因为这样的方案往往是不符合实际情况，甚至会造成重新动工，浪费资源。

（2）在实际操作中要严格按照按施工方案进行，不能想到什么就去做什么；施工前，要反复思考，这么做是否可行。尤其要注意的是工作程序是不能减少，要使用足量的施工材料，偷工减料只会造成事倍功半的效果。此外，施工时会遇到现场具体情况与图纸要求不同的情况，这时施工方案要做出相应的调整。

（3）施工之前要做好技术交底。技术交底是用文字把图纸所要求的部分展示出来，转化成施工人员能够理解的信息，让操作人员能够更好地完成施工任务，并对自己不明白之处，同时对建筑目标更深层次的了解。技术交底来源于建筑事故分析、施工技术改进及技术总结，在进行加固作业时，要对技术交底十分关注，并且完成好这一工作。因此，在开工前要认真组织相关人员学习并领会有关要求、规定并做好记录，为做好技术交底奠定良好的基础。

2.2 质量通病的控制

在结构补强施工中对于混凝土置换和增大截面作业时要有足够重视，在用这两种方法加固时要避免建筑问题的出现，从而控制建筑质量的通病。因为这两种方法在加固作业中会应用得非常广泛；然而，在这两种加固作业时，质量事故频繁发生，所以在进行这两种作业时，要小心谨慎，不可以出现一丝纰漏。在这两种方法作业时，要注意以下几点。首先，在进行作业时，加固工程中会受到工作面宽度以及模板宽度大小的影响，使得施工人员不能很好地进行工作；所以要合理控制工作面及模板空间，让施工人员能够很好地施工。另外，在进行置换混凝土、扩宽截面时，用的混凝土不多；一般情况采用的是非机器搅拌混凝土；而非机器搅拌混凝土往往受场地、环境操作人员熟练程度等因素的影响，使得浇注混凝土的质量很难得到保证，影响加固效果。混凝土质量对该方法能否成功的有着重大的影响。因此，要做好非机器搅拌混凝土，就要做好“两个三”的操作。“第一个三”就是要均匀配好材料，再混合已配的好材料，不放水拌三遍，混合好。判断效果的标准是观察混合材料的颜色是否相近；然后按均匀加水再拌三遍，最后拌三遍的过程即“第二个三”。按这个顺序完成后，便可以满足混凝土的匀质性，混凝土的质量得以保证，减少事故的发生。此外，在进行混凝土振捣时，如果受模板空间小的限制而不适合操作时，施工人员可以在模板外，通过以特定的速度地敲打或振动，保证混凝土的密实形，从而进一步降低事故发生率。

结语

本文介绍了建筑结构直接加固的一般方法和讨论现代建筑结构加固的施工方法，总结出建筑结构科学加固的重要性。建筑结构的科学加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分，建筑加固关系着建筑物的成败。要想做好建筑加固工作，就要严格遵循加固施工规范，这个前提是必不可少的。随着建筑结构加固的设备在日益发展，同时，结构的问题不断变化，因而加固方法也必须不断发展和创新，跟上这发展的脚步。我们应该学会灵活的运用加固方法，这样才可以取得事半功倍的效果，降低建筑事故发生的几率；同时再配上加固施工的高度重视和监测，这样就可以提高作业品质和保障作业的安全。

参考文献：