淺談如何選擇加固設(shè)計(jì)方案

文/徐曉云 浙江高專建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江寧波 305016

建筑加固是建筑改造的一種形式，可以將老舊房屋承載性能進(jìn)行優(yōu)化和提升。如今，老舊房屋數(shù)量不斷增多，為了避免新建工程的高投資、資源浪費(fèi)等問(wèn)題，必須要全面展開(kāi)建筑改造工作，這也是促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著加固行業(yè)越來(lái)越規(guī)范，加固材料及加固施工越來(lái)越成熟，加固方法也有了更多的選擇，但是對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，加固方案需要考慮施工可行性、經(jīng)濟(jì)性及合理性，下面我們就從這幾個(gè)方面來(lái)談?wù)勅绾芜x擇加固方案。

1、某工程案例

寧波某博物館，二層框架結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)為6度區(qū)，框架抗震等級(jí)為四級(jí)，工程未投入使用，現(xiàn)改為幼兒園，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行改造。主要改造內(nèi)容：由于二層出屋面部分結(jié)構(gòu)使用率較低，故將二層建筑拆除，按實(shí)際使用需求增加兩層結(jié)構(gòu)，一層部分開(kāi)洞部位增補(bǔ)樓板，增設(shè)樓梯等。

在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)之前，首先對(duì)該建筑進(jìn)行了抗震鑒定。報(bào)告中抗震部分基本滿足要求，混凝土強(qiáng)度均基本達(dá)到原設(shè)計(jì)要求（C30），部分梁柱承載力不滿足要求，部分墻體滲水嚴(yán)重。

2、集中加固設(shè)計(jì)方案對(duì)比

首先我們先來(lái)分析這個(gè)工程：根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）查得該建筑處于6 度抗震區(qū)，由于幼兒園屬于乙類建筑，故需提高抗震等級(jí)，設(shè)計(jì)應(yīng)按三級(jí)框架進(jìn)行計(jì)算。其次該建筑后續(xù)使用年限為50年，故新加兩層結(jié)構(gòu)優(yōu)先考慮采用混凝土結(jié)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算，一層部分混凝土梁柱承載力不足，部分基礎(chǔ)承載力不足，現(xiàn)對(duì)不足部分進(jìn)行加固方案設(shè)計(jì)。

2.1 外粘型鋼加固法

外粘型鋼加固法能夠大幅度提高混凝土構(gòu)件的承載力，且對(duì)原結(jié)構(gòu)空間影響較小，施工方便，工期較短。主要用于柱子加固。

2.2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法能夠有效提高混凝土構(gòu)件承載力，對(duì)原結(jié)構(gòu)空間影響較小，施工方便，工期較短。采用該方法加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度不得低于C15；且構(gòu)件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應(yīng)超過(guò)40%；粘貼鋼板的加固量，對(duì)受拉區(qū)和受壓區(qū)，分別不應(yīng)超過(guò)3 層和2 層，且鋼板總厚度不應(yīng)大于10mm。一般情況下是碳布不能滿足要求時(shí)才采用該加固方案。

2.3 碳纖維加固法

碳纖維加固法是一種通過(guò)碳纖維復(fù)合材對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的一項(xiàng)措施，碳纖維復(fù)合材由于材料輕便、技術(shù)成熟、成本較低，且?guī)缀醪挥绊懺Y(jié)構(gòu)的使用空間，所以在加固工程的應(yīng)用中越來(lái)越廣泛。采用該方法加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度不得低于C15；且構(gòu)件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應(yīng)超過(guò)40%；纖維復(fù)合材的加固量，對(duì)預(yù)成型板，不宜超過(guò)2 層，對(duì)濕法鋪層的織物，不宜超過(guò)4 層。在實(shí)際工程施工中，一般都采用濕法鋪層。該加固方法可普遍用于梁、板、柱的加固。

2.4 增大截面加固法

增大截面加固法適用范圍較廣，但由于該加固方法施工工序較復(fù)雜，施工周期較長(zhǎng)，且對(duì)后續(xù)的使用空間會(huì)有較大影響，故一般情況下是當(dāng)承載力幅度需提高超過(guò)40%時(shí)才采用該方法，另外是根據(jù)工程需要才采用該方法。

3、方案選擇

3.1 基礎(chǔ)加固方案選擇

原基礎(chǔ)采用直徑800～1200的人工挖孔樁，樁長(zhǎng)5 米，對(duì)樁承載力不足的基礎(chǔ)采用加錨桿樁的加固方案。該方案加固施工面小，施工靈活。同時(shí)可利用原基礎(chǔ)進(jìn)行壓樁。

3.2 樓板加固方案選擇

對(duì)于樓板，由于上部墻體布置均按原結(jié)構(gòu)梁布置，故樓板荷載未增加，僅個(gè)別樓板增補(bǔ)，考慮到幼兒園后續(xù)使用年限較長(zhǎng)，故考慮采用混凝土對(duì)樓板進(jìn)行封堵，板筋直接植筋植入原梁中。像有些臨時(shí)性的建筑或者后續(xù)使用年限不長(zhǎng)的項(xiàng)目，可以優(yōu)先考慮采用鋼承壓板及鋼梁，可以減少施工工期。

3.3 梁加固方案選擇

對(duì)于梁的加固，一般梁底及梁面鋼材差值在40%以內(nèi)的，均采用碳纖維布加固，超過(guò)40%的梁均采用增大截面加固法，該方法可以有效提高梁承載力，但施工工序比較復(fù)雜，所以在碳布無(wú)法滿足要求情況下才會(huì)采用。本工程中有較多梁計(jì)算配筋超過(guò)原計(jì)算配筋40%以上，故選用增大截面加固法。由于層高有限，故應(yīng)盡量減小增加的高度，大梁的增加高度均控制在200mm，若鋼筋還是不夠則在梁底再粘貼碳布，以控制最大的梁高。加固用的混凝土為了保證施工質(zhì)量，則采用自流平灌漿料。

3.4 柱子加固方案選擇

柱子的加固，首先需要先計(jì)算上部柱子，經(jīng)模型計(jì)算，上部柱子截面為600mmx600mm，原結(jié)構(gòu)一層柱子截面主要為500mmx500mm，二層柱子主要為300mmx300mm，故此時(shí)只能考慮增大截面加固法，按構(gòu)造要求，一層柱子按四周增大，每邊75mm，加固后一層柱子截面為650mmx650mm，再者考慮到二層柱子在實(shí)際施工拆除中可能會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)有損傷，故在設(shè)計(jì)時(shí)考慮將原二層柱子利用，采用四周增大截面加固法，加固后柱子截面為600mmx600mm，此時(shí)，柱子的角柱直接穿板，減少了柱子鋼筋的植筋工作量，保證了工程質(zhì)量。同樣為了保證施工質(zhì)量，增大截面部分混凝土采用自流平灌漿料。

4、施工方案

各加固方法的具體施工方案各有優(yōu)劣，需要針對(duì)工程實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒?。此外，加固施工順序在整個(gè)施工過(guò)程中也是非常重要的一項(xiàng)，關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

本工程由于工期較緊，各工序需合理安排。首先是拆除工程進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)前必須先落實(shí)好安全措施，在全面掌握拆除工程資料和圖紙的基礎(chǔ)上，做好現(xiàn)場(chǎng)看產(chǎn)工作，編制施工組織設(shè)計(jì)。原二層屋面板均需拆除，按照施工圖紙逐一拆除，同時(shí)一層需加固的梁柱粉刷均需要鑿除，在拆除、鑿除過(guò)程中，需要加固的基礎(chǔ)也需要同時(shí)開(kāi)挖，拆除工程和開(kāi)挖工程必須要在縱向空間錯(cuò)開(kāi)，避免二層拆除物墜落砸傷風(fēng)險(xiǎn)。待開(kāi)挖工程結(jié)束后立即進(jìn)行基礎(chǔ)施工，基礎(chǔ)施工需要保證承載性能以及施工質(zhì)量。基礎(chǔ)施工過(guò)程中梁柱的加固也同時(shí)開(kāi)展，梁柱采用的增大截面加固法和碳纖維布加固法可以同時(shí)施工，待加固梁柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工。待屋面層混凝土澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可進(jìn)行錨桿樁的施工。待錨桿樁施工完成后，裝修即可進(jìn)場(chǎng)施工。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，該工程在加固設(shè)計(jì)方案選擇當(dāng)中，結(jié)合了工程實(shí)際特點(diǎn)以及加固需求，從加固質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，最后柱子采用增大截面加固法，梁采用增大截面法及碳纖維布加固法結(jié)合，樓板直接澆筑混凝土。在實(shí)際應(yīng)用中的加固效果符合最初設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?？傊瑹o(wú)論是哪類工程，選擇加固設(shè)計(jì)方案都要重點(diǎn)考慮工程特點(diǎn)與要求，做到因地制宜、實(shí)事求是，充分對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行論證，從中選擇出質(zhì)優(yōu)價(jià)優(yōu)的方案，保證整個(gè)加固工程的施工質(zhì)量及效益。