既有建筑改建為大空間的結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)

■俞紅升 ■中國建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 200135

當(dāng)前，在建筑建設(shè)過程中，對(duì)既有建筑的改建、對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)加固是實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、功能轉(zhuǎn)變的重要措施。在既有建筑改建為大空間過程中，要應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)，確保改建建筑質(zhì)量。

1 建筑結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)概述

結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，即在建筑工程中采取各種技術(shù)措施提高建筑物可靠性，讓建筑工程滿足建筑設(shè)計(jì)所要求的安全性、耐久性與適用性。提高建筑結(jié)構(gòu)或建筑構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、減少事故隱患，提高建筑應(yīng)用年限是建筑工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的主要目的。建筑結(jié)構(gòu)加固的意義體現(xiàn)在:滿足建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。按照建筑工程施工規(guī)范，建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)需要滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)用要求，保證其剛度、強(qiáng)度與耐久性符合設(shè)計(jì)要求。然而在建筑應(yīng)用中，可能會(huì)改變建筑功能，導(dǎo)致其荷載分布及和荷載值變化與設(shè)計(jì)沖突，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)所具備的剛度與強(qiáng)度無法滿足其應(yīng)用要求，或建筑結(jié)構(gòu)在施工過程中由于施工質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求，存在著安全隱患;在自然災(zāi)害或人為破壞下，容易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)損壞，造成財(cái)產(chǎn)損失，甚至造成人員傷亡。為此，需要采取建筑加固措施滿足其強(qiáng)度需求。此外，應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，可以滿足建筑功能需要。

2 既有建筑改建為大空間的結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)

2.1 既有建筑物結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的原則

(1)挖掘潛力原則。既有建筑物結(jié)構(gòu)加固的主旨是重復(fù)挖掘結(jié)構(gòu)的最大潛力，應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)良好，地質(zhì)條件優(yōu)越的地方盡量發(fā)揮結(jié)構(gòu)的各種潛力，也可以通過提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，達(dá)到確保整體建筑穩(wěn)定的目的。

(2)做好科學(xué)計(jì)算原則。既有建筑物結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計(jì)過程中要做好對(duì)各種情況的預(yù)期，要做好既有建筑物結(jié)構(gòu)加固的計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)要盡量做到設(shè)計(jì)資料的完整，要重點(diǎn)開展對(duì)地基承載能力、上部結(jié)構(gòu)荷載的計(jì)算，同時(shí)要針對(duì)結(jié)構(gòu)和荷載的變化要有預(yù)期，做好必要的調(diào)整和加強(qiáng)，真正實(shí)現(xiàn)既有建筑物結(jié)構(gòu)加固工作的科學(xué)性和合理性。

(3)優(yōu)化剛度原則。既有建筑物結(jié)構(gòu)加固的主要方法和手段就是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的提高，達(dá)到既有建筑物結(jié)構(gòu)工作能力的加強(qiáng)，避免結(jié)構(gòu)問題的產(chǎn)生。

(4)優(yōu)化結(jié)構(gòu)原則。既有建筑物結(jié)構(gòu)加固的主要措施是優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使既有建筑物結(jié)構(gòu)得到加固的效果。當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)抗變形能力不足時(shí)，可以增設(shè)防變形骨架;當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不牢固趨勢時(shí)應(yīng)該通過設(shè)置剛性橫梁的方式提升結(jié)構(gòu)的剛性。

(5)整體性原則。要從建筑結(jié)構(gòu)的整體性去考慮既有結(jié)構(gòu)加固的問題，應(yīng)該著眼于建筑結(jié)構(gòu)和建筑的相互作用，將地基整合為一個(gè)有機(jī)的整體;可以用加強(qiáng)既有建筑物結(jié)構(gòu)方法彌補(bǔ)建筑出現(xiàn)的問題;可以用淺層的操作替代復(fù)雜性操作，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體性加固。

2.2 常用的建筑結(jié)構(gòu)加固方法

(1)加大截面積法。加大截面積法在建筑結(jié)構(gòu)加固中是最普遍、最常用、最原始的方法，這種方法主要適用與以混凝土結(jié)構(gòu)為主的建筑物中。它在加固的過程中，主要是在不穩(wěn)定的構(gòu)件外部包裹混凝土，增加構(gòu)件的截面積，以此來加大建筑物承重的力度。并根據(jù)構(gòu)件的承重部位不同、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不同、構(gòu)件出現(xiàn)問題的部位不同，可以把加大截面積法分為單側(cè)加厚、雙側(cè)加厚、三面加厚、四面加厚等。在混凝土承重的建筑中，加大混凝土截面積的同時(shí)，也要在包裹混凝土的部位加入鋼筋使其更加牢固。

(2)增設(shè)支點(diǎn)加固法。增設(shè)支點(diǎn)法是通過增設(shè)支點(diǎn)來減小構(gòu)件的承重跨度，改變力的分布，更有效的提高其承載力。在梁、板中增設(shè)支點(diǎn)，可使其均勻受力，減少其因過度承重而導(dǎo)致構(gòu)件變形的可能性。這種加固方法適用于不受限制的大跨度的構(gòu)架結(jié)構(gòu)中，它簡單牢固，但是使用空間會(huì)受到一定的局限。

(3)外包鋼加固法。外包鋼加固法是把型鋼包裹在構(gòu)件的四角或者是兩角，來加固構(gòu)件的穩(wěn)定性。它被劃分為兩種方法，干式外包鋼和濕式外包鋼。這種加固方法不會(huì)增加構(gòu)件的截面，可以用于混凝土柱、梁、砌體柱等的加固。外包鋼加固法，方便操作，快速完成，加固后的穩(wěn)固性非?？煽?。但是它也有它的不足，它使用的鋼比較多，維修加固的費(fèi)用也很高，這就相對(duì)的提高了建筑成本。

(4)預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固法主要是通過在不穩(wěn)固的建筑物外面增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿和撐桿，利用增加的預(yù)應(yīng)力來提高建筑物的穩(wěn)定性和承載能力，預(yù)應(yīng)力加固法可以減少大跨度梁的負(fù)荷力度，使梁的受力程度均勻，這種方法適合于大跨度結(jié)構(gòu)建筑物或者是需要較大承重力的大型結(jié)構(gòu)建筑物。

(5)外部粘鋼加固法。外部粘鋼法大多數(shù)被用于承受壓力和拉力的構(gòu)件柱中，它主要是在建筑物不牢固的構(gòu)件處用粘接劑將鋼板或者是纖維復(fù)合增強(qiáng)材料等粘好，從而提高構(gòu)件的承受力和強(qiáng)度，增強(qiáng)構(gòu)件的延展性。但是這種加固方法要求的施工環(huán)境比較復(fù)雜，它要求在溫度不超過60℃，濕度不大于70%，沒有腐蝕的條件下進(jìn)行，要有良好的施工技術(shù)，需要具有專業(yè)技術(shù)的施工隊(duì)伍來完成。

(6)碳纖維材料加固法及化學(xué)植筋加固法。將纖維與基體組合并形成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不僅可以繼承纖維耐腐蝕、高強(qiáng)度、低質(zhì)量的特點(diǎn)，還可以展示基體特征。通過在構(gòu)件中開槽并加入纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，通過粘結(jié)劑讓其形成整體，并實(shí)現(xiàn)加固目的?；瘜W(xué)植筋加固屬于一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，確定鋼筋規(guī)格、數(shù)量及位置，先在需要植筋位置鉆孔，孔徑約比鋼筋直徑大4mm，鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求，清理干凈孔內(nèi)灰塵后注入植筋膠粘劑，并插入鋼筋，保證鋼筋與混凝土黏結(jié)在一起，并澆筑新混凝土，讓其與舊混凝土相連接，實(shí)現(xiàn)整體受力。

2.3 具體的建筑結(jié)構(gòu)加固改造方法應(yīng)用

(1)對(duì)框架體系進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。梁柱構(gòu)成建筑的框架結(jié)構(gòu)，由于框架構(gòu)件的截面相對(duì)比較小，因此其承載能力和剛度都比較低。因此對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)該加修混凝土剪力墻，使得建筑結(jié)構(gòu)承受部分的水平力。

(2)強(qiáng)化混凝土弱剪力墻體系。在進(jìn)行混凝土弱剪力墻體系進(jìn)行加固改造時(shí)要特別注意，尤其是在剪力墻開洞和切除剪力墻時(shí)，不能過于削弱抗剪強(qiáng)度以至于結(jié)構(gòu)的破壞，在每取消一道剪力墻時(shí)也應(yīng)該在同軸線上及時(shí)補(bǔ)設(shè)，從而在維持均衡和安全的前提下進(jìn)行加固改造。這是因?yàn)榧袅κ怯射摻罨炷翝渤傻膲w，它是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)，以此合理的對(duì)砌體結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行改造能夠有效的強(qiáng)化混凝土弱剪力墻體系。此種方法可以減少濕作業(yè)，但是施工成本相對(duì)較高，此外，利用預(yù)應(yīng)力撐桿加固的方法也可以有效提高砌體結(jié)構(gòu)的承載能力，從而達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)加固的效果。

3 結(jié)束語

既有建筑改建為大空間建筑結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)建筑整體功能同時(shí)，確保結(jié)構(gòu)安全，從而保障大空間建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

［1］王平山.既有建筑改造結(jié)構(gòu)體系加固原則與應(yīng)用研究［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2010，26(3):181.