地下工程施工对历史建筑的影响和实践研究成果

历史建筑结构加固技术与一般的工业或民用建筑相比，既有它的一般性，又有它的特殊性。我们可以借鉴一般工业或民用建筑先进、成熟的加固修复理论与技术成果，采用新材料、新技术、新工艺提高结构加固和保护的质量，但更要体现历史建筑保护的原真性或原风格的统一性。即在最大限度地保持原有格局、结构及空间的前提下，对历史建筑进行适宜的加固设计，并尽可能保留和利用原有结构构件，避免不必要的拆除和更换。以下将根据历史建筑的上部结构类型介绍不同的加固方法。

1.混凝土结构历史建筑

（1）加大截面加固法

采用钢筋混凝土或钢筋网砂浆层增加原结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。该法工艺简单、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加固。但现场施工的湿作业工作量大，养护时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空会有一定的减小。

（2）置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业工作量大的缺点。适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

（3）外包钢加固法

该法是用型钢（一般为角钢）外包于构件四角（或两角）的加固方法。根据外包型钢与构件之间采用的黏结方式的不同，可分为湿式和干式两种情况。该法受力可靠、施工快速、现场工作量较小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但用钢量较大。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。

（4）预应力加固法

该方法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，能有效提高结构整体承载能力、刚度及抗裂性。适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件加固。但在无防护的情况下，不能用于温度在600℃以上的环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。一般情况下，历史建筑加固不会使用该法。

（5）增加支点加固法

该法是利用增多支撑点来减少结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载力的加固方法。其优点是施工工艺简便，能有效减少构件变形，缺点是使用空间会受到一定影响。适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。

（6）粘钢加固法

该法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，以提高结构承载力的一种加固方法，具有简单、快速、不影响结构外形，施工时对生产和生活影响较小等优点。主要用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件的加固，且环境温度不超过60℃及相对湿度较小的地区。

（7）粘贴纤维增强塑料加固法

除具有与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，但需要进行专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物的加固。

在我国，历史建筑采用钢筋混凝土结构的较少，上述几种方法应结合历史建筑具体情况和施工条件再作选择。

2.砌体结构历史建筑

（1）钢筋网水泥砂浆面层加固法

该法是采用钢筋网水泥砂浆（或细石混凝土）层外包于砌筑墙体的两面（或单面），达到提高原结构承载能力及延性的加固方法。面层法加固墙体在一定程度上具有钢筋混凝土组合剪力墙的功效，结构承载力和抗震性能均可得到较大程度的提高，且施工工艺简单，外观质感也比较理想，但现场施工的湿作业时间较长。

（2）捆绑式加固法

该法是从房屋外面设置构造柱、圈梁及纵横拉杆，将房屋相关结构捆绑拉结为一个整体，达到增强结构整体性、改善结构破坏形态及增大结构延性的目的，适用于地震设防区房屋的抗震加固。

（3）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。

（4）无黏结外包型钢加固法

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。

（5）预应力撑杆加固法

该方法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，适用于高应力、高应变状态的砌体结构的加固。其缺点是不能用于温度在600℃以上的环境中。该法在历史建筑加固中使用的机会较少。(www.xing528.com)

3.钢结构历史建筑

（1）改变结构计算图形加固法

该法是采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，通过增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。

（2）增大构件截面加固法

该法具有施工方便，适用性好的优点，被广泛应用于钢梁、钢柱、桁架杆件等构件的加固，但需注意所选截面形式应有利于加固技术实施并考虑已有缺陷和损伤的状况。

（3）连接的加固与加固件的连接

钢结构连接即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓等连接方法的选择，应根据结构需要、加固的原因及目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

（4）裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对宜修复加固的构件，应予拆除更换。

（5）FRP钢结构加固法

由于纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）具有强度和模量高、耐腐蚀及施工方便等特点，用其加固钢结构可以在一定程度上提高原有结构的刚度和承载能力，特别是可以显著提高疲劳损伤钢结构的疲劳寿命，延缓疲劳裂纹的扩展。

4.木结构历史建筑

（1）嵌补法

柱子可能由于原制时选料的干湿程度不同，年久后由于木料本身的收缩而产生裂缝，可按裂缝深度不同采用腻子勾抹、木条嵌补、加设铁箍等不同的技术处理手段。

（2）剔补法

当柱心或梁板中心完好，仅有表层腐朽，截面尚能满足受力要求时，可将腐朽部分剔除干净后，经防腐处理后用干燥木材依原样和尺寸修补整齐，并用耐水性胶黏剂粘接。

（3）下撑式拉杆加固梁

梁构件的挠度超过规定的限值、承载能力不够以及发现有断裂迹象时，加下撑式拉杆组成新的受力构件以起到加固构件的目的。

（4）夹接、托接方法加固梁

木梁在支承点易产生腐朽、虫蛀等损坏。如果梁上下侧损坏深度大于梁高的1/3，可经计算后采取夹接或接换梁头的方法加固。当采用木夹板加固构造处理或施工较困难时，可采用槽钢或其他材料托接。

（5）墩接法加固柱

当柱角腐朽严重，但至柱底面向上超过柱高的1/4时，可采用墩接柱角的方法，常见的方法有以下三种。①木料墩接：先将腐朽部分剔除，再根据剩余部分选择墩接的榫卯式样，如“巴掌榫”“抄手榫”等。②钢筋混凝土墩接：此方法仅用于墙内的不露明柱子，高度不得超过1 m，柱径应大于原柱径0.2 m，并留出0.4～0.5 m长的钢板或角钢，用螺栓将原件夹牢。③石料墩接：此法用于柱角腐朽部分高度小于200 mm的柱。露明柱可将石料加工为小于原柱径100 mm的矮柱，周围用厚木板包镶钉牢，同时在与原柱接缝处加设铁箍一道。

（6）柱、梁的化学加固

木材内部因虫蛀或腐朽形成中空时，若柱表层完好厚度不小于50 mm，可采用不饱和树脂进行灌注加固。该方法施工方便，加固强度高，耐久性强。

（7）FRP木结构加固法

FRP是一种纤维增强复合材料，具有几何可塑性大、易裁剪成型及自重轻等优点，特别适用于非规则断面的传统木构件表面粘贴，是木结构加固的首选材料。由于纤维布非常轻薄，加固后木结构经彩绘后不会影响外观，也几乎没有附加重量，可以用它来代替传统加固法中需要加设的铁箍，不仅其强度比铁箍的强度要高很多，而且由于其自身的耐腐蚀性，无需再对其进行防腐处理，达到一举两得的效果。