发布时间：2023-10-13 15:36:22
序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇仿古建筑结构设计，期待它们能激发您的灵感。
关键词:仿古建筑；结构设计；研究分析；设计项目
中图分类号： TB482 文献标识码： A
引言
在园林的规划建设以及古城区的建设施工过程之中，仿古建筑有着相当重要的地位。相关项目作为一种较为特殊的设计类型，当前综合了不同的设计手段和施工技术，并且采用了全新的混凝土框架施工结构。故在设计方案的研究与分析制定过程之中，还需从工程建设本身的需求着手，对建筑的结构进行准确估量和计算，结合建筑特点，设计出不同形式的仿古建筑类型，以充分的满足城市建设发展的需求，为城市的进步创建出良好的基础。
1.仿古建筑结构设计特点分析
针对仿古建筑的结构设计特点加以分析，是促进设计工作实现新的转变的关键点，故应当加以重视。我国古代的建筑多半是以木的结构为主要设计原则，其平面的布局讲究的是含蓄，注重多层次的分布和不同布局之间的灵活转变，并且对于均衡性相当重视。所以，在仿古建筑设计之中应当对维护结构以及承重结构进行重点的设计，应当确保其有着明确的分工并且有着不同的体系结构。诸如在我国的古代建筑斗拱设计形式之中，就相当充分且全面的运用了不同的色彩装饰和突出的结构设计要点，使得整个建筑的设计呈现出了一种较为庄重的造型，而在外观方面，则显得相当的华丽。这一点是我国古代建筑的一个核心理念。在当前的仿古建筑设计之中，多半的项目也采用了类似的设计形式，很好的继承并且发扬了我国古代建筑的独特结构样式，在实践的设计工作之中，还可以借鉴当前时代的全新的设计结构形式，使得其可以与传统的设计理念相互融合，将构件以及模数等进行重新的定型，进而实现从整体至局部的不同设计形式，在造型以及细节部位的尺度方面也有着相当详细的规定。
我国古代建筑设计之中常用的穿斗式设计形式、跌梁式的设计形式等，都得到了较好的应用和改良，而其中的不同设计原则，也被广泛的运用在了实践的设计工作之中，进而使得当前的仿古建筑呈现出了全新的色彩，整个设计项目的艺术效果和价值均得到了较大的提升。
2.仿古建筑结构设计要求及原则
在仿古建筑设计之中，明确相关设计原则和基本的设计理念，对于设计项目的稳定开展有着相当重大的价值和意义，故应当引起高度的重视。由于防震以及防腐蚀性等多方面的需求，当前阶段的我国古代建筑设计之中已经普遍的采用混凝土设计结构的形式很好的替代了传统的木结构设计样式。而采用混凝土钢筋的设计，进而仿古建筑的建设，可以使得外观的艺术效果和内部的稳定性均得到较大程度的提升。要想保证外部的油漆效果与木结构的相类似，还应当对仿古建筑设计之中的相关准则和规定进行严格的掌控，兼顾多方面的影响因素和建筑自身抗震的设计需求。
在建筑的设计过程之中，应当严格的按照仿古建筑的基本模数结构和模型体系进行建设和施工，保证整个体系的完善性和科学性，在结构设计过程之中各个受力的构件规格应当进行严格的掌控，充分的满足建筑自身的需求。各个构件的施工应当符合力学体系的传力标准，针对外形和尺度的把控也应当完全的参照古代建筑之中梁柱的设计样式进行执行。此外，在仿古建筑设计之中还应当采用多种不同的结构体系，采用组合的形式以充分的满足仿古建筑的屋面设计需求。由于仿古建筑的屋面设计有着较大的特点，在设计过程之中屋面的变化较为显著，其对造型的要求较高，并且整个设计的难度较高，所以针对体系的设计应当按照举架等设计的理念原则进行处理，这样就可以使得整个屋面的设计呈现出一种缓慢上升的趋势，并且体现出优美的设计曲线，充分的满足当前仿古建筑的设计标准和建设需求。
一般情况之下，仿古建筑结构设计之中相关构件起到装饰的作用，其有着独特的设计艺术效果，同样需要加以重视。其中最具有代表性的是斗拱，其属于我国古代建筑设计之中的一种特殊的设计形式，具有很好的传导屋面荷载并且降低整个屋顶横梁跨度的作用，故对应于整个仿古建筑结构设计有着相当重大的意义。由于我国当前相关设计项目多半采用的混凝土钢筋的结构形式，其建筑的设计一般是由主体框架进行承担，所以斗拱已经逐步的退化成为了装饰性的物品，而不再有相对应的承重效应。所以，在设计过程之中还需要对上述内容加以明确，以更好的实现建筑设计效果和水准的改进。
3.实例分析
针对仿古建筑之中的相关设计实例加以分析，是促进设计效果提升并且完善设计理念的核心环节，应加以重视。在仿古建筑的结构设计过程之中，应当严格的遵循传统布局模式和设计的结构样式，并且很好的与现代的技术进行融合，以开创出仿古建筑的新局面，实现技术的不断改进。在实践的设计过程之中应当取长补短，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，对传统的设计技术进行细致的改良和创新，采用混凝土的主体结构设计形式，吸纳现代化的结构设计精髓，进而达到仿古建筑设计的施工效果。
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。
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，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。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。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。所以，根据上述的分析，在实践的设计项目之中应当对设计的细节部位加以重视，以增强设计的水准，促进效益的提升。
4.结束语
正如上文所分析到的，相关项目作为一种较为特殊的设计类型，当前综合了不同的设计手段和施工技术，并且采用了全新的混凝土框架施工结构。综上所述，根据对当前我国仿古建筑施工项目之中结构设计的基本需求和设计过程当中应当重点予以把控的部位进行深层次的论述，从实际的角度出发研究了仿古建筑的设计原则。同时，通过对实例进行综合性的分析，旨在明确设计的重难点，明确设计工作的核心理念，以更好的完善设计的缺陷部位，实现对现有工作的转变改革，真正意义上增强了仿古建筑的设计水准，以全新的理念促进设计规划工作迈向新的高度。
参考文献
[1] 蔡映红.仿古建筑大漆施工质量问题及防治[J]. 园林. 2003(10)
[2] 张宏新,杨逢春.清雅幽古 浑然天成――2006沈阳世界园艺博览会辽阳“襄园”的建筑特色[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2006(05)
[3] 本刊编辑部.一种新的建亭方法――仿真明清古建筑构件预制方法[J]. 中国园林. 2002(06)
[4] 汪小洋.传统气脉 人文胜景――南京师范大学校园景观特色[J]. 园林. 2011(05)
【关键词】现代仿古建筑；结构设计；大屋顶；斗拱；雀替
仿古建筑研究应秉承艺术性、历史性和科学性相统一的原则，其作为古建筑的仿品和民族文化的载体，不仅仅反映着当时社会科技发展的综合水平，还映照着历史发展的足迹。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。
1.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：
1.1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。
1.2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。
1.3结构构件设计
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混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。
2.工程案例
综合楼是某市老城区的中心地带， 周边是儿童公园及南音社等园林仿古建筑群， 综合楼具有健身、培训、商务兼会议接待等。其布局呈现基本对称，是具有中国古典建筑和园林风格的传统仿古型坡屋顶式综合楼。
图1所示为该综合楼的西立面，这是面向公园主立面，具有强烈传统特色的立面设计，高低错落，富有层次感、韵律感和均衡感，同时这种立面设计上的创新性和时代感又与传统性相互融合。考虑到建筑与城区文化形态相呼应， 既要满足使用功能要求，同时也要从美学观点考虑建筑的造型，力求比例协调，匀称得体，顶部以宋式较陡直的举折做法为蓝本，脊吻、斗拱、雀替、悬鱼、藻井等，以变异简化的手法加以运用， 将这些传统要素融入新建筑中，使之既富有现代气息又具有历史的凝重感。
3.仿古建筑的设计方法
古建筑一直采用木构架为主要的受力体系，工程施工与设计主要以传承的经验、方法为主。现在出现了大量的以钢筋混凝土或钢结构为主要受力体系的仿古建筑。为了对古建筑模仿做到形似，就势必遵照古建筑木结构的结构形式和尺寸权衡，另外还得符合现代建筑规范要求。
按照现代力学理论进行简化，运用现代计算工具进行建模、计算、分析。这样将给建筑和结构设计提出了更高的要求，在仿古建筑的设计之初，设计人员脑袋里已经有了即将仿建的古建筑形式，是硬山、歇山还是攒尖，是卷棚还是正脊，开间、进深各为几间，有没有外廊，屋面举折情况等等。
构想出要仿取的纯正古建筑具体情况，然后再根据古代建筑模数制度计算各种构件的几何尺寸，再根据简化结构简历结构模型，运用现代结构计算软件计算其内力，复核其截面是否满足承载力要求。
4.结构体系验算
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。
5.大屋顶结构设计
本工程各层都是由大屋顶组成的， 屋顶形式多样， 有重檐歇山、十字脊、顶、攒尖、四坡。大屋顶的屋面板是由几段折板组成， 在折板的转折点， 按照建筑的要求， 主要区域直接设置钢筋混凝土梁， 局部次要区域梁高与板底有高差时， 用砖墙填砌， 对于一些不能加梁的区域，则按照构造要求设置弯折钢筋。外墙的封檐板因为尺寸的限制， 不能用填充墙砌筑， 则用现浇钢筋混凝土板，板内配置双层双向钢筋，分别锚入屋面板和屋面梁内。
6.斗拱和雀替的设计
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混凝土预制构件， 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混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，不考虑其受力则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。
7.结束语
用钢筋混凝土材料来建造多层仿古风格的现代建筑是经济合理的选择。由于钢筋混凝土框架的受力机制与传统的木构架不同， 许多古建筑中重要的受力构件如斗拱等设计成装饰构件是比较经济的做法。曲线形的屋面、悬挑的屋檐、起翘的屋角是传统大屋顶的特色， 其做法是经过数千年的不断演变形成的， 适合传统的材料， 用钢筋混凝土来仿造应从受力合理、施工方便等多方面综合考虑。做到形似（外形、尺寸相似）是基本要求，做到神似（受力特点相似）是更高的要求，需要进一步的努力。
参考文献：
越高。尤其是由于外界各种因素的影响，一些建筑出现了某些质量问题，但是又由于其地理
位置或者文化因素不能进行拆除，此时就需要对于建筑进行加固以延长其使用寿命。而在加
固的过程中，建筑结构加固设计方法就显得极为重要。本文主要就建筑结构加固设计的原则
及方法进行相关的分析研究。
关键词：建筑结构；加固设计；原则方法
中图分类号：TU2文献标识码：A
引言：
随着我国工程建设的发展，建筑结构的质量管理工作越来越受到各建设主管部门的重
视。在人们对建筑设施的要求日益增长的同时，建筑工程的质量和安全问题也日显突出，建
筑物在规定的时间内，在规定的条件下，应满足安全性，适用性和耐久性的要求。如果出现
任何质量或者安全上的问题，就必须及时采取相应的措施进行处理和补救。建筑结构加固设
计是进行建筑加固的基础所在，只有加固设计的科学合理，才能保证结构加固能够达到规定
的要求和标准。建筑与人们的生活息息相关，所以更加引起人们的关注，在建筑结构加固的
过程中，只有充分把握建筑结构加固设计原则和设计方法，才能使得加固工作达到预期目标，
才能促进建筑功能得到完全实现。
一、建筑结构加固设计的原则
造成建筑结构损坏的原因主要有高温、腐蚀、振动、风化、和地基沉降等，在对工业及
民用建筑结构进行加固的时候，需要针对其损坏的原因来采取相应的加固措施，加固工作应
尽量在保证其原建筑结构不受损伤的情况下进行，并且尽量减少对原构件的更换或者拆除，
对于有利用价值的构件要保留使用。进行建筑结构加固设计的主要原则包括以下两个方面：
1、选用材料的原则
在进行建筑结构的加固设计时，需要对加固材料进行选择。一般情况下，加固材料的选
取原则要遵循强度高、质量轻、性能好，耐久性高，并且要与建筑原结构材料有良好的相容
性，因此我们在实际操作的时候一般会选择和原建筑结构材料种类、强度等性能一样的加固
材料，这是在原设计材料的强度资料完备的情况下的选用原则，而在原设计材料强度资料不
充分或者没有的情况下，我们就应该对原结构材料的强度进行现行测算，并对其强度等级作
出规范取值。
2、加固设计的年限
对于建筑结构加固设计的年限，按照规定是保证其在一定时期之内无需进行大面积维
修，并以此作为加固设计的使用年限，也即保证在建筑结构的使用年限里，只需要进行正常
的维护。对于新建建筑的结构加固设计，一般要达到50或100年的使用年限，而对于比较
老旧的建筑，加固使用年限一般为5年到10年左右，不宜太长。
二、建筑结构加固方法分类
一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害（如火灾、腐蚀、冻害）
或施工质量不到位或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象，所采用的加固
方法多是从提高结构的有效受力面积出发（如加大载面法等）减小截面的应力，或者直接改
变结构的受力体系，改变其传力途径（如增加支撑法等）从而降低结构构件的受力，最终达
到加固的目的。常用的建筑结构加固方法分为以下几大类：
1、砌体结构加固方法。主要包括扶壁柱加固法、钢筋水泥砂浆加固法、加大截面加固
法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等。
2、混凝土结构加固方法。混凝土结构加固主要可以采用加大截面加固法、外包钢加固
法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘钢/碳纤维加固法、全焊接补筋法、套箍
加固法、喷射混凝土补强加固法、植筋法、局部修补加固法等方法。
3、钢结构加固方法。主要采用改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法等。
三、建筑结构加固施工技术
建筑结构加固施工技术比较广泛，尤其是混凝土结构的加固施工技术比较常见，主要包
括以下几个方面：
1、裂缝修补技术
该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；主要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。
2、托换技术
该技术系托梁（或桁架，以下同）拆柱（或墙，以下同）、托梁接柱和托梁换柱等技术
的概称。托换技术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。但对技术要求比较高，需要由熟练工人来完成，才能确
保安全。
3、碳化混凝土修复技术
该技术系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀
得到遏制的技术。
4、植筋技术
该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。如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离
设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加
层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
5、混凝土表面处理技术
该技术是指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝
土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
四、建筑结构加固设计的方法
建筑结构加固设计的方法一般要以当地的实际条件和情况来衡量选择，要考虑到技术是
否先进，经济性合不合理来选择最优的加固方法。在建筑结构的体系和构件同时存在加固需
求的时候，要以体系加固的设计为优先，然后再考虑构件的加固设计。在进行不同类型的结
构构件加固时，应着重对关键结构和构件进行加固，如果一种加固方法的加固效果不够理想，
可以尝试采用多种加固方法同时进行加固。
1、外包钢加固法
外包钢加固法是在混凝土、砌体等构件的4角或2面包以型钢（常为角钢、扁钢或钢板
等）的一种加固方法，也是一种使用较广的传统方法。采用外包钢加固法能在构件截面尺寸
增加不多的情况下，大幅提高构件的承载能力。且具有施工简便、现场工作量较小，受力较
为可靠等优点，适于柱、梁、桁架弦杆和腹杆，以及高层建筑的加固。这种方法的不足是用
钢量较大，加固维修费用较高，且对结构刚度提高不大。
2、混凝土加固
混凝土加固是建筑结构加固设计中比较常见的方法，因现代建筑的原结构材料一般都是
混凝土为主，而根据加固设计的原则，我们应优先使用于原材料一样的加固材料。混凝土加
固又分为直接加固和间接加固两种。
2.1直接加固
直接加固也就是在需要加固的构件上现浇混凝土，或者对损坏严重的构件进行混凝土的
直接置换，例如对混凝土的受弯构件直接浇筑混凝土，通过增加构件截面面积来提高受弯构
件的承载力，从而达到加固的效果。混凝土的置换适用于承重构件有严重缺陷的情况，其缺
点就是置换工作会比较困难。
2.2间接加固
间接加固又有两种，一是预应力水平拉杆加固，二是预应力下撑拉杆加固。第一种方法
是通过利用偏心力来给加固构件中间的一起施加水平压力来克服外部负载弯矩，以减少预应
力混凝土受弯构件的外部负载，增强构件的抗弯能力；第二种方法是利用预应力支撑杆对混
凝土构件进行加固，再通过杆轴向心力产生的外部负载来加强建筑构件的承受能力，改变其
原有截面应力，以提高构件的承载力。利用预应力下撑拉杆加固，可以显著提高构件的承载
能力，但是需要进行大幅度的结构加固。
3、增大截面法
增大截面法即增大构件的截面面积（混凝土和配筋量），以达到提高构件承载能力的一
种传统的加固方法。可广泛用于混凝土、砖混结构的梁板、柱、墙等构件的加固。这种加固
方法的优点是工艺简单，技术较为成熟，可靠性强，且能提高构件刚度和稳定性。其缺点是
现场湿作业工作量大，养护时间长，对生产和生活会造成一定影响，对原有结构的外形和房
屋使用空间会造成一定影响，结构重量的增加又增大了其它相关构件的荷载，故在设计中应
从整体角度考虑。
4、外粘型钢加固
在进行建筑结构加固设计时，比较常用的还有外粘型钢加固，要注意的是，在对混凝土
梁进行外粘型钢加固时，要在混凝土梁截面的四隅粘贴角钢，如果混凝土梁受压区有楼板，
则要用钢板代替梁顶两隅的角钢。
5、外加预应力加固法
外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它
通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。预应力加
固法几乎没有改变使用空间，并通过卸载、加固功能消除应力滞后现象而取得较理想的加固
效果。其不足是预加力设备和锚固还待完善，也存在一定的风险。目前主要用于大跨度结构
的加固，以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的大型结构的加固。
6、改变受力体系加固法
为了减小构件的计算跨度，常采用增设支点（包括柱支座和弹性支座）和采用托梁技术，
从而改变结构的受力体系，使承载能力得以提高。其优点是简单可靠。不足是易损害建筑物
的原貌和使用功能，减小使用空间。适用于房屋净空不受限制的较大跨度的梁、板、桁架等
水平结构的加固。
五、结束语
综上所述，建筑结构加固设计是延长建筑使用寿命的一种方式，还能保证试用期的安全
性能。在具体的建筑结构加固设计中，要充分把握建筑结构加固的原则，还要制定科学合理
的施工方案，根据不同的建筑情况选择合适的加固方法，使得建筑结构加固质量得到保证。
参考文献：
[1]陈婷婷.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计研究[D].北京工业大学,2012.
[2]李智.既有建筑结构加固设计技术探讨[J].山西建筑,2012,34:47-48.
[3]翟丽红,张晓民.房屋建筑结构加固设计及施工技术应用研究[J].华
章,2011,04:263.
[4]程源.增大截面法加固钢筋混凝土梁的二次受力分析[D].华南理工大学,2010.
【关键词】钢结构建筑；加固方式；设计；优点；结构布置；概况；国民经济
20世纪后几年，我国城镇住宅建设以每年竣工面积4.4亿平方米，总产值 6000亿元（约占GDP9%）的建设迅猛发展，住宅产业成为国民经济中新世纪的新的增长点。实现住宅产业现代化，解决目前住宅建设中存在工业化水平低，部品化率低以及住宅用材档次低，寿命低，实心黏土砖能耗高，不利于环保等问题，已被列入新世纪急待解决的问题。我国建筑行业要求全行业研究钢结构在各类建筑中应用的新体系，扩大其应用范围，发展多层钢结构建筑。
一、钢结构建筑的概况
钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线，集合成为一个新的产业体系，这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作，现场安装。因而大大减少工期，由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用，应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟，逐渐成为主流的建筑工艺，是未来建筑的发展方向。其优点主要包括以下几点：
1、大大节约施工时间，施工不受季节影响；
2、增大住宅空间使用面积，减少建筑垃圾和环境污染；
3、建筑材料可重复利用，拉动其他新型建材行业的发展；
4、抗震性能好，使用中易于改造、灵活方便，给人带来舒适感等等；
5、强度高、自重轻，构件安全富裕度稿，降低建筑物造价；
6、符合国家可持续发展战略，低碳、绿色、环保、节能灯是国家重点支持的产业。
7、耐热但不耐火，需要表面涂装防火涂料；
8、表面需涂装防腐涂料，减少或避免腐蚀，提高耐久年限。
二、钢结构选型与结构布置设计
建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业"十五"计划和2015年发展规划纲要》。纲要中明确阐述：钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，此外，钢结构建筑还具有良好的空间感，可设计成大量开放型办公室围绕着空中花园、中央天井加上合理的电梯设计可达到最低的能源消耗。因此钢结构又是环保型和节能型建筑结构。与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构，发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是概念设计，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确性或规范规定的情况，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系，破坏机理，震害，试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施，运用概念设计可以在早期迅速有效地进行构思，比较与选择，所得结构方案往往都易于计算，概念清晰，定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算，同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常是框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构形式，其理论与技术大都成熟，亦有部分难题没有解决，或没有简单适用的设计方法，结构和选形式，方应考虑它们的特点，基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落，而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉力为主的悬索结构体系。
结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般说要刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础，柱间抗侧支撑的分布应均匀，其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线。否则应考虑结构的扭转，结构的抗侧应有多道防线。框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
三、建筑钢结构的加固方式
钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，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。 （1）改变结构计算图形的一般加固方法为对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固： 如增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷； 在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固。如改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；调整连续结构的支座位置；将结构变为撑杆式结构；施加预应力。
（3）对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固。增设撑杆变桁架为撑杆式结构； 加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求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
钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、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，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。
四、结束语
综上所述，随着经济的发展，钢结构在建筑加固工程中的应用日趋广泛，钢结构是以钢材为材料制成受力构件的结构，钢结构住宅以其能使建筑更富有功能化，预工程化程度高，建设成本降低，自重轻，安装容易，环保节能，抗震性能好等综合优势而受到各方面的重视。
参考文献：
[1] 吴耀华，张煜，肖伟，黎文. 厦门国际会展中心大跨悬臂钢结构设计[J]. 钢结构. 2000（02）
[2] 宿明彬，谭进，邱少雷，孙成疆. 当前钢结构设计软件的情况及自主开发软件的发展趋势[J]. 钢结构. 2001（01） [3] 姜德进. 钢结构设计中若干问题的辨正[J]. 钢结构. 2003（02）
关键词：混凝土；结构；加固设计
1引言
当前的房屋建筑结构的设计和施工质量，直接决定了房屋建筑工程的整体稳定性和耐久性。我国当前的房屋建筑工程中，老旧混凝土结构开始出现诸多问题，严重威胁了房屋建筑结构的稳定性与安全性，如不能及时采取处理措施，势必严重影响居住者人身安全，因此，采用合理的混凝土结构加固技术至关重要。
2建筑工程中的混凝土结构加固设计
2.1基本原则
建筑施工中，通常需要综合运用多种科学技术，而混凝土结构加固技术的运用就是其中之一，在结合大量先进技术、材料、施工方法的情况下，有效提高了混凝土加固的实际效果，提高了工程建设的经济效益。在设计混凝土加固工程时，也需要综合考虑相关的技术指标、经济指标等因素，从而确保工程设计能够具备相应的科学性与先进性。在实施混凝土加固时，通常选用强度相较于加固对象更高的混凝土材料，并注意做好加固结构、加固对象连结等细节施工，保证加固件与加固对象能够维持协调的运作，从而维护建筑结构整体上的一致性。如果将混凝土结构加固技术应用于由于高低温、化学反应、机械震动等因素所造成的建筑结构破损问题，应当结合破损的实际原因，选择相应的处理方法，以减轻甚至消除破损原因，达到提高建筑结构安全稳定性的效果。衡量一项工程活动整体质量的重要指标之一，在于其经济效益的评价，在实际的工作中，混凝土加固施工应当尽可能避免影响到原建筑的正常使用，从而减少加固施工可能对原建筑带来的负面影响，因此建议尽可能以原本建筑条件为基础，降低加固施工的成本。
2.2常见建筑结构加固方法的缺陷
直接加固法缺陷直接加固法中有置换混凝土加固法，这一方法的使用不会影响到建筑物净空，但施工需要花费非常多的时间，将严重影响到混凝土强度，并使梁、柱混凝土承重加大，影响建筑结构稳定性；还有一种大截面加固法，这一施工方法现场湿性作业时间长，影响到正常生产与生活，还会使净空减少；粘结外包型钢加固法现场需要使用大量钢筋，需要将混凝土结构强度增大，加固效果与胶黏工艺水平相关，在湿度环境下会使构件出现弯曲或者变形；黏贴纤维增强塑料加固法的使用需要设置防火层，不适合应用在所有的建筑构件中；绕丝法的不足与截面法相似，需要对构件施加较大约束力；锚固法需要对构件混凝土承重改造。
3房建结构新型加固技术
3.1间接加固技术
间接加固技术，通常是根据房屋建筑工程实际的受力情况，合理选择的加固技术。如果混凝土构件出现受力不均的情况，将会破坏房屋的结构，必须采取相应的调整措施，进行房屋结构的加固设计，例如，通过对受弯混凝土构件采取预应力加固的方法，有效限制外荷载可能对混凝土构件造成的损坏，从而达到防止荷载过大致使房屋结构破坏的目的；或者通过降低外荷载效应的方式，提高混凝土结构本身的抗弯能力。间接加固法中，最为常用的是预应力水平拉杆加固技术，其主要是在混凝土结构上施加预应力，以改善工程混凝土结构抗裂性能，限制裂缝宽度、长度，进而改善混凝土构件的施加预应力，延长房屋结构的使用寿命。另外，预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一，在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装，该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
3.2直接加固技术
3.2.1增大截面加固法
当混凝土材料处于三向应力状态时，三向应变将受到约束，进而将混凝与承载力增强；当侧向压力增大时，约束混凝土构件也会出现横向变形的增大，促使结构承载力增大。按照三向受力原理，新、旧混凝土结合构件将共同受力，使构件刚度与强度增大，进而使整体承载力增强。这种加固方法优势是能够在构件外表面增加一个钢筋混凝土套箍层，进而将原来的混凝土强度与延伸性增强，提升混凝土抗压性能。
3.2.2外贴型钢加固法
外贴型钢加固法具有现场工作量少、受力稳固、工期短的特点，能够对原有构件除锈以后应用，湿性作业减少，构件在加固后的1d时间内都可以应用；外贴钢技术受环境与截面面积影响，能够将刚度与承载力提高，并且使用成本较低。黏贴过程中对粘结强度与弹性模量有较高要求，如果周围环境有腐蚀介质时需要使用可靠的耐久性防护措施。
3.2.3黏贴碳纤维复合材料加固法
使用碳纤维复合材料加强混凝土构件稳定性能使新、旧构件后期强度增大，并提升加固速度，加固以后的结构构件会有更高耐腐蚀性与耐久性，对结构影响小，几乎不会使截面面积增加，耐久性良好，大大提升结构构件受力性能。碳纤维加固技术使用的越来越多已经渐渐取代了粘钢加固技术，鉴于碳纤维弹性模量低，一般在220GPa左右，高弹性模量在340～560GPa之间，将碳纤维复合材料外贴会使构件加固效果提升.
3.3钢丝网砂浆加固技术
钢丝网砂浆加固技术优势在于自身含有较高钢材与复合水泥砂浆，并且砂浆具有较强的分散性。研究证明，当钢丝网水泥砂浆含钢量达到300kg/m3时，会比普通的水泥砂浆更容易增强砂浆特性。钢丝网砂浆加固使用的材料弹性好、抗拉强度大、抗渗性与抗裂性好。在实际工程中使用普通钢筋混凝土构件容易出现开裂、断裂等问题，并使预应力构件自重降低，延性较弱。而使用钢丝网水泥复合砂浆则能增强混凝土构件的整体承载力，增强结构稳定性。
3.4注浆加固法
注浆加固法主要针对的是混凝土结构物开裂问题，原理是利用环氧树脂粘合剂或密封剂，实施加固修补，以不影响实际生产为基本前提，尽可能达到预期的强度要求，从而延长结构使用寿命，效果安全可靠。这种方法主要有以下特点：①灌浆时应延续且慢速，保证树脂尽量都注入开缝的部位；②这种方法可控制注入量，在需要时也能及时增加灌浆料；③可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力；④能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。
4建筑混凝土结构加固工程实例分析
4.1工程概况
某高校体育场占地面积约为11562.2m2，附属建筑面积达4532.72m2，建筑耐火等级为2级，建筑使用年限为40年，结构类型为框架式结构，抗震度为Ⅶ度，其结构布置如图1所示。鉴于设计出现变更，原有结构的稳定度与钢筋混凝土承载力不能满足标准。该工程需加固钢筋混凝土柱，高为8.2m，另有一根长度在11.2m的钢筋混凝土框架柱，如图2所示。
4.2混凝土结构加固设计
工程使用了外贴钢加固法，在混凝土构件外贴一层型钢，与原有混凝土构件一起工作，受力整体均匀，进而将建筑结构的抗弯性能与抗剪性能增加。在使用外贴钢加固法以后，使混凝土构件刚度与承载力明显增强，减少了配筋量，使用胶黏剂与黏贴工艺，增强了黏贴稳固性。本工程是一个看台结构，使用两个柱作为加固构件，使用外贴型钢将构件加固，造价低廉，高分子材料使用比套箍加固法少。此外，本工程还使用了套箍加固技术，将原有钢筋量输入，使用PKPM软件对参数分析，加固原配筋面积为3562.2mm2，在不改变截面面积情况下需要加固的配筋面积为1230.63mm2，使用套箍加固技术间距控制在120，考虑到厚度，需要在原有截面面积上增加配筋量。使用PKPM软件中混凝土构件加固设计软件，对混凝土构件进行验算。取中间纤维的设计拉应变取值；纵向受钢筋极限设置为0.02，单层纤维厚度为10mm直径。使用不同加固软件对套箍加固技术进行分析。
5结语
房屋建筑工程中，混凝土结构属于基本骨架，因此其稳固性将直接关系到整个建筑的坚固。在进行房屋混凝土结构设计的过程中，应当注意切实加强整个设计过程中各个设计环节，严格按照相应设计文件开展施工，充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。
作者:刘笛 单位:中机中联工程有限公司
参考文献:
[1]仵爱菊.建筑工程的设计原则与混凝土加固设计应用分析[J].建筑工程技术与设计，2015（14）：57~58.