建筑工程中的整體加固結構設計

梁慧霜

（廣西華藍設計（集團）有限公司，南寧 530011）

1 工程簡介

某建筑工程是在1997年建設完工的，房屋一共分成了北樓和南樓，平面的外形為L形，北樓為宿舍樓，屬于2層底框結構，南樓為辦公樓，一共5層，屬于框架結構，朝向為南北，在北樓和南樓之間設置了變形縫，縫的寬度為100 mm。平面建筑結構圖如圖1所示。

圖1建筑平面結構圖

2 建筑結構存在的具體問題

通過檢測發(fā)現(xiàn)，此樓主要有下面幾個方面的問題，在建筑南樓的北外縱墻和南面縱墻上有很多斜向縫隙，按照從上往下的順序，越往下裂縫的寬度越大。在北樓住宅的地層有寬度為0.8 mm的貫通性裂縫；在南樓第3層西北部的現(xiàn)澆板有寬度為3 mm的裂縫存在，在第4層和第6層西北角預制樓板的裂縫寬度為1.5~5 mm，有拼板縫出現(xiàn)在第4層和第6層的預制樓板，縫的寬度為1.5~2.5 mm，第4層樓板部分地方出現(xiàn)了開裂和下沉的情況，裂縫的寬度為2.5~4 mm。在第3樓南側的外框架梁出現(xiàn)了寬度為0.16 mm的裂縫，有一些寬度為0.2 mm的裂縫出現(xiàn)在了西部墻框架的梁端位置，一些框架柱還有小裂縫存在，房屋發(fā)生了12~55 mm的傾斜，其中北樓向南方向和東方向傾斜，南樓向偏北和偏西的方向傾斜，導致北樓和南樓頂部出現(xiàn)了碰撞。經過實地考察發(fā)現(xiàn)，北樓重量比較輕，南樓墻體出現(xiàn)了非常嚴重的開裂，在互相碰撞的位置，南樓過道橫向框架梁1/3的框架位置出現(xiàn)了垂直裂縫。在南樓西側樓梯間頂層框架的梁側面有裂縫存在。

3 對建筑進行加固的具體施工方案

1）由于兩棟樓出現(xiàn)了傾斜碰撞的情況，最高傾斜率為2.4‰，按照我國的規(guī)定要求要小于4‰，偏斜率在規(guī)定范圍中，可以不進行糾偏。經研究決定，將北樓和南樓相碰位置的外墻拆掉一部分，并將南樓頂層切割縮進100 mm，在變形回到國家要求規(guī)范的標準時，減輕對基礎造成影響的荷載[1]。2）通過對原建筑進行計算，發(fā)現(xiàn)沉管灌注樁的持力強度不達標，而且受力分布不均，導致南樓基礎出現(xiàn)了變形的問題，非常不協(xié)調。例如，位于軸一和軸二之間的承臺所承受的荷載為5 900 kN，共配置了20根樁，可以承受8 800 kN的外力，而軸四和軸十之間承臺的荷載為6 700 kN，但是只配備了16根樁，總承載力只有7 100 kN，非常的不協(xié)調。另外，由于南樓南側的第3層和第6層都沒有使用，如果使用，會增加活動荷載作用和裝潢荷載的作用，會進一步導致變形增加，所以，要加固南樓基礎，保證承臺的變形處于相同的狀態(tài)，達到變形的基本要求，而由于北樓的問題不算很嚴重，只需要加固變形位置的基礎即可。3）對于出現(xiàn)開裂情況的墻體，如果梁柱和樓板的開裂無法達到設計使用要求的位置進行加固。

4 對建筑物進行整體加固

4.1 加固建筑物基礎的方法

通過對建筑工程的地基進行勘測，原基礎設計樁的持力層為分布不均勻的粉質黏土，強度也不達標，所以，在對建筑物基礎進行加固時，要在對變形進行協(xié)調的基礎上，使用活荷載和裝潢荷載來對樁的承受能力進行提升[2]。

在加固地基時，使用旋噴樁加固的方法對沉降大的位置進行加固，要保證樁端可以進入到位于第三產業(yè)第4層的粉砂層，加固位置為南樓和四軸和十二軸之間，同時還要對變形縫兩側的軸承臺進行加固，加固圖如圖2所示。

圖2旋噴樁的加固示意圖

在進行旋噴樁加固時，使用高壓噴射注漿的方法進行施工，具有加固質量均勻、加固體強度大、加固形態(tài)控制容易等方面的特征，已經在我國大多數(shù)工程中進行推廣應用，是一種高效的地基處理措施?？梢栽谟倌噘|土、軟塑、流塑、砂土、粉土、索填土、黃土、碎石土等類型的地基進行使用，這種施工工藝主要是使用高壓水泥漿的噴射力利用水泥樁對土體進行置換，由于置換施工時間比較短，因此不會有附加沉降的情況出現(xiàn)。在施工的過程中，先使用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆入到預先設定好的土層位置，然后利用高壓流的形式將水或漿液從噴嘴中射出，對土體進行沖擊，使用高壓流將土層切割攪碎，呈現(xiàn)出顆粒分散的狀態(tài)，然后一部分水會和漿液進行混合攪拌，還有一部分水和漿液會從鉆孔中帶出，在漿液的不斷凝固下，會形成具有良好抗?jié)B能力和強度的凝固體。噴漿時，按照從下到上的順序進行施工，噴漿的壓力控制20 MPa，鉆的旋轉速率為10 r/min~20 r/min，提升速度要控制在150 mm/min，使用水泥強度為32.5級，按照1∶1的比例對水灰進行拌和，樁的長度為28 m。

4.2 對框架梁進行加固施工設計

使用碳纖維布對框架梁進行加固主要有下面幾個方面的優(yōu)點：1）彈性模量和密度比良好，由于高彈模碳纖維的彈性模量是鋼材的三倍作用，具有良好的彈性變形能力。2）材料的抗拉強度良好，自重小，比強度高。和鋼材的拉伸強度相比，F(xiàn)RP的拉伸強度是其10倍以上，而自身的重量只有鋼材重量的1/4，如果使用這種復合纖維材料對房屋結構進行加固，纖維復合材料對原結構造成的荷載影響可以忽略不計。3）碳纖維布具有良好的耐久性和抗腐蝕性。4）建筑的結構大小和外形不會有比較明顯的變化出現(xiàn)，有良好的加固效果。5）施工非常的方便，多數(shù)施工為手工操作，不需要使用特殊的施工裝備。工作量小，施工效率高。

4.3 柱體結構的加固設計

對于配筋數(shù)量、抗壓強度、軸壓比不達標的設計，可以使用濕式外包鋼加固的方法進行加固施工，對于柱體的裂縫，可以使用粘貼碳纖維布的方法進行補強。在使用包鋼加固的方法對柱子進行加固后，不僅有效地提升了混凝土的承載力，而且柱的核芯混凝土在綴板和鋼套箍的約束下，延性得到了提升。柱子在加固完成后，截面沒有出現(xiàn)明顯的增加，對正常使用造成的影響不大[4]。需要加固的位置圖如圖3所示。

圖3加固柱子的位置圖

4.4 樓板結構的設計加固

現(xiàn)澆樓板出現(xiàn)斜裂縫主要是因為柱子沉降不均勻導致的，裂縫的寬度大，對于這種情況，首先對地基進行加固處理，在沉降穩(wěn)定后，使用環(huán)氧樹脂進行灌縫和封縫處理，然后使用碳纖維布對板底和板頂進行補強。

4.5 墻體結構的加固設計

在對墻體結構進行加固的過程中，對于裂縫在2 mm以下的位置，使用標號比較高的水泥砂漿進行加固施工，在施工時，首先要把原來墻面上的粉刷層除去，將磚縫剔深10 mm。為了確保原砌體和水泥砂漿黏結的牢固性，要使用鋼絲刷刷凈墻面，并對墻面進行灑水處理，水泥砂漿面層的厚度控制在30~40 mm，分3次進行抹壓，砂漿的強度等級要控制在M10以上。在施工的過程中，如果鋼筋碰到了樓板，每間隔500 mm左右在樓板上鑿一個洞，然后將鋼筋放入，放入數(shù)量為11根，縱向鋼筋要向外地面和室內深入400 mm，并使用C15的混凝土進行澆筑。

5 結語

本建筑工程在使用以上方式進行加固后，建筑的整體受力性能得到了提升，取得了良好的設計和施工效果，施工完成后，建筑物沉降良好，可以達到規(guī)定要求。證明此次設計合理，達到了基本的質量要求，具有一定的參考價值。

[1]王濟川，卜良桃.建筑工程結構鑒定、改造與加固[M].長沙：湖南科學技術出版社，2009：23-24.

[2]李國勝.建筑結構裂縫及加固疑難問題的處理附實例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：64-65.

[3]李志紅，李曉峰.淺析鋼筋混凝土結構設計與施工中如何節(jié)約鋼材[J].黑龍江科技信息，2010（21）：295-296.

[4]吳湛宇.淺析短肢剪力墻結構及異形柱結構的設計[J].科技風，2010（13）：173-174.