东莞房屋加层加固

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摘要：本文根据商住楼加层续建工程的实利，对首层柱混凝土强度不足等情况进行抗震加固设计，重点介绍抗震加固设计中遇到的问题和解决的方法。
关键词：商住楼，抗震加固设计
1工程概况
某商住楼为8层建筑,其中1、2层为商场,2层以上为住宅。1层高5.5m,2层层高3.8m,3至**层层高3m,总高度27.45m。建筑结构为钢筋混凝土框架结构,人工挖孔桩基础,一柱一桩,桩径均为1.2m。总建筑面积约3100m2。首层柱结构见图1。
图1原首层柱结构图
该工程于2007年1月完成设计工作,2007年3月份开工,在三层梁楼板混凝土施工完毕时,发现首层柱混凝土强度不足。经现场无损和抽芯试验,首层柱(桩**标高～建筑2层梁底标高范围)混凝土强度测试值为25.6～27.5MPa(原设计为C35)。
与此同时,建设单位提出加建一层的要求。增加一层后,房屋总高度变为30.45m,属高层建筑设计范畴。
显然,直接加层势必造成建筑结构的安全隐患,后继施工前,必须对已建部分进行加固处理。处理方法：首先,分析在已建结构上直接加层的结构模型的受力特性,特别需要判别其是否满足《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)(以下简称《高规》)及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001) (以下简称《抗规》)的要求,从而确定需加固的结构构件;进而对已建部分结构进行加固设计,最后,验算加固后的加层结构模型是否满足现行规范的各项要求。
2房屋直接加层的结构受力特性分析
2.1直接加层的结构计算模型
原设计采用PKPM系列工程软件SATWAE进行内力分析和配筋计算。为模拟基于首层柱混凝土强度不足情况下,直接加层后建筑结构的受力特性,直接加层的结构模型是在原设计模型的基础上,在建设方要求的加层部位相应增加一个结构层。根据柱混凝土强度报告,改首层柱混凝土强度等级为C25,按《高规》进行设计,振型数取24个(原设计取21个),其余参数同原设计。

钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合**静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点(下撑点和杆端锚固点)传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力。
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响;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的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
2、增加支承加固法
增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的载载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
3、其它加固法
辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分或全部分担被加固梁的荷载。
在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。
三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有：
1、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**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、*、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。

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建筑工程应分为以下四个抗震设防类别:
(1) 特殊设防类: 指使用上有特殊设施, 涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果, 需要进行特殊设防的建筑 。 以下简称甲类 。
(2)重点设防类:指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果, 需要提高设防标准的建筑 。 以下简称乙类 。
(3)标准设防类:指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。以下简称丙类。 ,,(4) 适度设防类: 指使用上人员**且震损不致产生次生灾害, 允许在一定条件下适度降低要求的建筑 。 以下简称丁类 。
3. 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准, 应符合下列要求:
(1 ) 丙类, 应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用, 达到在遭遇**当地抗震设防烈度的预估平咿地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
(2) 乙类, 应按**本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施; 但抗震设防列度为9度时应
按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定 。 同时,
应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用 。
(3) 甲类, 应按**本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施; 但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评?的结果且**本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用 。
(4 ) 丁类, 允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施. 但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

建筑施工损失的绝大部分都是由于钢筋混凝土建筑结构加固技术实施质量低下造成的，因此，在钢筋混凝土建筑结构施工中，施工技术人员应该着重注意建筑结构施工中的加固技术应用，在钢筋混凝土建筑结构加固技术被广泛应用，在进行钢筋混凝土建筑结构加固技术应用和实践时，需要施工技术人员注意的问题有很多，笔者就从钢筋混凝土建筑结构加固技术应用进行分析，浅谈钢筋混凝土建筑结构加固。
1 增大截面加固技术
对钢筋混凝土结构而言，增大截面法是通过采用同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时，常采用增大截面法，其优点如下：
1.1 施工技术成熟，便于施工。
1.2 质量好，可靠性强。
1.3 提高抗力及构件刚度的幅度大，尤其对柱增加稳定性较大。
增大截面、增加刚度，首先要考虑分析整体结构，不能仅为局部加大而加大，这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。此外，加大截面法还有一些不利因素，使用时要予以考虑。一是因构件质量和刚度变化较大，结构固有频率会发生变化，因此，应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域，造成新形式的破坏。二是现场湿作业工作量大，养护时间较长，对生产和生活有一定的影响。三是构件的截面增大后对结构的外观以及房
屋或桥梁净空也有一定的影响。增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墙等一般结构。
2 预应力加固技术
预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力，影响并改变原结构应力分布，并降低结构原有应力水平，致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显着提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果，适用于大跨度结构加固，以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。预应力加固法的主要优点如下：

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2.4加大截面加固法
主要用于砌体承载能力不足，但砌体尚未压裂，或仅有轻微裂缝，而且要求扩大截面面积情况。一般的独立砖柱、砖壁柱、窗问墙和其他承重墙的承载能力不足时，均可采用此法加固。
2.5外部粘钢加固法
该法属于传统加固方法，是一种用胶粘剂把钢板粘贴在墙体开裂部分的加固方法。常用的胶粘剂以环氧树脂为主。这种加固方法优点是施工简便快速、现场工作量和湿作业少，对生产和生活影响小，几乎不改变构件的外形和内部使用空间，却能大大提高墙体的抗剪承载力和正常使用阶段的性能.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的加固。
2.6预应力加固法
该法是一种采用外加预应力钢拉杆份水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆或撑杆)对结构进行加固的方法。这种方法能降低被加固构件的应力水平，能较大幅度地提高墙体的正截面和斜截面承载力。预应力能够消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加杆件有效地参加工作。预应力产生的负弯矩可以消除部分荷载弯矩.减少墙体的外倾量，缩小墙体的裂缝宽度，甚至可以完全闭合墙体中的裂缝。其优点是能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠，适用于处于高应力、高应变状态的砌体结构的加固。
2.7辅助结构加固法
辅助结构加固法是一种体外加固方法。它是直接用设置在被加固构件位置处的型钢、钢构架或其他预制构件(如桩等)分担作用在被加固构件上的荷载。辅助结构与原构件形成组合结构，原有结构通过变形把荷载转嫁给后加辅助结构，使两者共同抗力，以达到提高结构承载力的目的。辅助结构加固法避免拆除工作，施工简单，结构自重增加较小，能够大幅度提高结构承载能力，但是，该方法一般占用空间较大，连接构造比较复杂。该方法适用于原有构件损伤严重，又需要大幅度提高承载力和刚度的构件的加固，一也可以用于地基基础的加固。

核心提示：抗震加固：混凝土结构的抗震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混凝土、砌体结构抗震加固方法与技术：
抗震加固：混凝土结构的抗震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。
直接加固的一般方法有：
1、加大截面加固法
该法施工工艺简单、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、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时间长的缺点;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、有粘结外包型钢加固法
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600C以上高温场所;适用于使用上不允许显着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、粘钢加固法
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着影响，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。
5、粘贴碳纤维布碳纤维板增强加固法
除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，不需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
6、绕丝法
该法的优缺点与加大截面法相近;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、锚栓锚固法
该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

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粘钢结构加固的优势体现在建筑加固中，因为现在的加固技术俨然成为了建筑业的重要趋势，今天我们就一起来看下粘钢的各技术加固上有什么特点吧!
1.在施工的过程中便捷方便，在原有的基础上不会被加固构件增添重量。
2.在钢板部分的锚固中处理一定要仔细否则会破坏。
3.在加固钢板之间要留有2到6空隙，如此要求如不能符合可以用湿式外包钢技术。
4.一般的技术温度在5℃以下进行，这样可加快固化。
5.如果在加固的过程中梁柱钢板较厚的话，可采用外包钢。
6.在加固原件的时候采用卸荷方案这样新旧材料的性能就不同步。
7.框架的构造如果难处理的话，那么进行局部的调幅法。
8.很适合用在承受静力的工作中。
9.在环境温度的控制下适合5～60℃，适度不大于70%。
10.构件混凝的强度低于Cl5 时，介意不适合采用这类法加固。
粘钢结构加固的技术在建筑加固中已成为了重要的趋势，随着社会经济的不断发展，使得建筑业便非常重要，因此要结合个技术和应用的范围来进行改造加固，所以今天我们就来看看粘钢结构加固的技术优势吧!
施工措施
(一)严格按照规范及设计要求对原柱混凝土表面凿毛施工时按规范及设计要求将表面打成沟槽，沟槽深度为10mm，间距不大于200mm，原混凝土柱的棱角打掉，同时除去浮渣、尘土。
(二)采用界面剂为了使结合面混凝土的黏结抗剪强度和黏结抗拉强度接近或**混凝土本身强度，避免结合面过早开裂破坏，在浇筑新混凝土前，淋洒1层30%白乳胶水泥浆界面结合剂。
(三)在混凝土中加入AEA微膨胀剂为提高结合面的黏结性能，保证新旧两部分混凝土能整体工作，共同受力，要求加固混凝土收缩性小。本工程在混凝土中加入12%的AEA膨胀剂以减少后浇混凝土的收缩。
(四)在混凝土中加入减水剂由于在后浇混凝土仅为150mm(300mm)厚，并且在该范围内配有大量的钢筋。为保证混凝土的浇筑质量，混凝土的坍落度不能太小，加固混凝土设计强度为C35，水灰比不能太大，因此在混凝土中按水泥用量的1%掺入FDN-Ⅱ型高效减水剂，以保证混凝土的强度和坍落度。
(五)加强混凝土的振捣为保证混凝土的质量，施工过程中应加强振捣。浇筑时不可一次下料过多，在下料500mm高度后应停止下料，待振捣密实后方可再次下料。由于加固部分截面较小，且柱子教高，为防止出现断柱现象，在下料时，应用铁锤轻敲模板外壁，以使混凝土在中间不被隔断，并且以此方法检查以浇筑混凝土部分是否饱满。振捣时以小直径插入式振捣棒振捣为主，同时模外也用外震动器振捣。
(六)加强浇水养护因后浇混凝土比较薄，其背面就是原有混凝土面，在养护的过程中要保证混凝土对水分的需求，现场要定时洒水，保证其表面长期保持湿润状态。养护期不得小于14天。
四、后浇混凝土质量评定按规范要求预留混凝土实块，同标准养护及标准养护28天，实块实压。与普通混凝土的质量评定的标准和规定进行评定
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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;
改变结构计算图形的一般加固方法
(1)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：
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;
B、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;
C、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;
D、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;
E、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：
A、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;
B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结;
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;
D、调整连续结构的支座位置;
E、将结构变为撑杆式结构; F、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：
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构 B、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

施工实施中的技术要点及施工方法
首先，对原来的钢结构进行取样、考察、实验的工作一定要认真落实，有专业*的实验室对原来的钢材就行取样实验，做出具体的报告，从而确定所需要的新钢材的焊条规格型号和材质等。
其次，对现场原来的就钢就行清除表面所存在的氧化层，并对钢结构进行喷砂除锈，完成后确定使用可靠地改造、处理以及加固方案。
最后，对于腐蚀氧化层以及渣物的清理要彻底，使用专业的空压机连接**的喷砂除锈机进行处理，对于腐蚀严重的部分，可以使用榔头等进行处理。晒干喷砂除锈机中的细黄沙，在施工时要做好施工人员的防护工作，同时搭设环境保护设施。


现有工程有下列情形之一的，应当进行抗震鉴定：
未经抗震设防或抗震加固的;
未经正式设计进行改建、大规模装修、安装大型设备的;
在使用过程中经过破坏性地震、洪水、风暴等自然灾害，承重结构出现局部倒塌、裂缝或抗震能力严重受损的;
设防烈度提高两度以上(含两度)地区的重要工程;
有严重次生灾害的工程和生命线工程。
抗震鉴定采用的设防烈度应按照国家或行业的标准规范及有关规定执行。
抗震鉴定工作应当由有相应资质的设计或工程咨询单位承担。
经鉴定应加固的现有建设工程，应当按照加固技术规程进行加固。
抗震加固应与城市改造规划、单位及个人的房屋维修、大修计划及企业的技术改造相结合。
抗震加固应**重点，确保有关国计民生的重要工程和生命线工程的抗震能力。
抗震加固必须严格按照鉴定、加固设计、审查和加固施工及竣工验收的程序进行。
对应当加固的房屋、工程设施和设备均由产权所有者负责进行抗震加固，提出加固计划，并按建设行政主管部门批准的计划期限完成。
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1 加固抗震应遵循的原则
在抗震结构的设计中，应通过对结构的整体特性、结构布置、结构刚度的分布等情况进行合理设置，控制结构在地震发生时的反应性能，达到减小地震反应的目的，一般需要遵循以下原则：
1.1 抗震建筑的设防目标一般应**传统建筑。合理设计的抗震建筑均可达到“小震不坏，中震不坏或轻微破坏，大震不丧失使用功能”的设防目标。
1.2 抗震建筑结构的定型基本规则。应该控制抗震支座的布置及结构的刚度，使其分布均匀。尽量使结构刚度中心与上部结构的质量中心的偏移小一些，这样做可以保证结构不致因为太大的扭转作用而发生意外破坏。
1.3 基础抗震技术对低层多层建筑较为适合，抗震建筑的房屋高度和层数应符合有关设计技术规范中的相应规定。
1.4 由于建筑抗震技术的特点，抗震建筑一般更适合于I、II、III类建筑场地，并且在结构设计中选用刚性较好的基础类型，以保证抗震层的稳定性和在地震中运动的一致性。
1.5 一般来说，抗震建筑抗震层的抗拉能力比较薄弱，根据剪切型结构的特点，为了保证抗震结构的稳定性，确保抗震结构的倾抗覆能力及地震时有效防止上部结构与抗震层之间的距离，应对抗震结构的高宽比加以控制。抗震结构的高宽比应满足下表的要求。当高宽比不满足要求时，应进行罕遇地震下的抗倾覆验算。
同时还应对非地震作用的水平荷载(如风荷载)加以限制，一般说来，应控制非地震作用的水平荷载不**过结构总重力的10%。这样做也可以有效保证抗震建筑的舒适性。
1.6 合理设置抗震结构的基本周期，避开场地周期和上部结构的周期，有效地发挥抗震技术的效用。
1.7 基础抗震层一般应设置在结构**层以下的部位，抗震层在罕遇地震下应保持稳定，且不出现不可恢复的变形。控制抗震结构的节点构造，保证抗震层在地震时有效发挥作用。
1.8 穿过抗震层的设备配管和电器、通信系统的配线，应采用挠曲柔性连接等适应抗震层罕遇地震水平位移的措施;采用钢筋或钢架接地的避雷设备，应设置跨越抗震层的接地配线。
1.9 抗震建筑应具备当抗震支座在地震中意外丧失稳定性而不发生严重破坏的措施，一般也应考虑抗震支座的便于检查和替换的措施。
1.10 建筑抗震橡胶支座和抗震层的其他部件尚应根据抗震层所在位置的耐火等级采取相应的防火措施。

间接加固的一般方法有：
1、预应力加固法
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响;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的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
2、增加支承加固法
该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有：
1、托换技术托梁(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;属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构**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、*、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。:
2、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，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、**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。:
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。:
4、碳化混凝土修复技术(还不成熟):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。
5、混凝土表面处理技术:系指采用化学方法、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。
6、混凝土表层密封技术:系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
7、其它技术:如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。