建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)及具體應(yīng)用

何 輝，程艷妮，吳 海

（華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，廣西 南寧 530011）

建筑結(jié)構(gòu)主要是指建筑工程施工中的主體結(jié)構(gòu)，主要包括建筑骨架主體結(jié)構(gòu)、建筑梁主體結(jié)構(gòu)、建筑橫縱向主體結(jié)構(gòu)等多種形式，其對(duì)建筑的質(zhì)量和穩(wěn)定性有直接的影響。建筑工程建設(shè)后，建筑材料的性質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化，并且建筑工程的主體結(jié)構(gòu)在使用過程中也會(huì)受到不同因素的破壞。因此，在建筑工程中需要應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行加固，從而提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。

1 建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)概述

1.1 建筑結(jié)構(gòu)加固改造內(nèi)容

建筑結(jié)構(gòu)加固改造具體是指在建筑工程中對(duì)陳舊、破損、穩(wěn)定性出現(xiàn)問題的建筑物進(jìn)行加固施工，為保證對(duì)建筑物的合理加固，在具體的加固改造過程中，應(yīng)該做好建筑物的改造加固設(shè)計(jì)。當(dāng)前，在建筑物結(jié)構(gòu)加固改造工程中主要分為以下幾方面內(nèi)容：（1）對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行鑒定分析。對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行鑒定分析是為了能夠?qū)ㄖ牟牧闲再|(zhì)、劣化現(xiàn)象、損壞程度進(jìn)行詳細(xì)的了解，并對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，從而進(jìn)行合理的加固設(shè)計(jì)。（2）對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)加固改造進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。通過建筑物現(xiàn)狀鑒定，設(shè)計(jì)建筑物加固施工技術(shù)，制定合理的技術(shù)實(shí)施方案。在建筑結(jié)構(gòu)改造加固階段應(yīng)該考慮全面的技術(shù)實(shí)施因素，保證加固技術(shù)方案設(shè)計(jì)合理。（3）建筑物結(jié)構(gòu)加固改造施工實(shí)施。施工流程是建筑物加固改造關(guān)鍵的流程，在進(jìn)行建筑物加固改造施工中，一定要做好加固材料和加固改造技術(shù)的準(zhǔn)備，并且安排好具體施工人員培訓(xùn)，保證建筑物改造施工人員質(zhì)量。（4）建筑物結(jié)構(gòu)加固改造工程驗(yàn)收。在建筑物結(jié)構(gòu)加固改造的過程中要做好建筑物加固改造驗(yàn)收，對(duì)加固工程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，保證加固工程各質(zhì)量檢查有效。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)改造的基本原理

建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)的基本原理就是通過改進(jìn)和改造建筑整體結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行提升。在建筑工程結(jié)構(gòu)施工中，會(huì)受到結(jié)構(gòu)拉力、壓力、彎力以及剪力等多種力的影響，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損現(xiàn)象的主要原因也是建筑結(jié)構(gòu)受力情況發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)承載受力減弱而造成結(jié)構(gòu)破損現(xiàn)象。而在建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)實(shí)施中，應(yīng)該做好結(jié)構(gòu)受力情況的分析，提升建筑加固結(jié)構(gòu)的剪力和拉力。建筑混凝土加固結(jié)構(gòu)受剪承載力計(jì)算公式為t=fv+0.56Psy fy。其中，t為結(jié)構(gòu)加固結(jié)合面剪應(yīng)力數(shù)值；fv為結(jié)合面混凝土抗剪強(qiáng)度值；Psy為橫貫結(jié)構(gòu)面剪切摩擦配筋率；fy為摩擦筋抗拉強(qiáng)度值。

建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)實(shí)施中，通過對(duì)加固面和結(jié)構(gòu)面的結(jié)合面剪應(yīng)力設(shè)計(jì)，可以保證建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)能夠良好地實(shí)施。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)

（1）增加截面加固。增加截面加固技術(shù)實(shí)施是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中經(jīng)常使用到的加固技術(shù)。增加截面加固技術(shù)具體是指在建筑結(jié)構(gòu)加固中，將原先建筑結(jié)構(gòu)的受力截面進(jìn)行增加，隨著建筑結(jié)構(gòu)受力截面的增加，將在一定程度上提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力[1]。在增加截面加固技術(shù)實(shí)施中，一般選擇使用添加錨固件的方法來增加建筑結(jié)構(gòu)受力截面，而采用這種方法的主要優(yōu)勢(shì)就是實(shí)施成本相對(duì)比較低。但是，由于在原先建筑結(jié)構(gòu)中增加了錨固件設(shè)備，從而整體上增加了建筑結(jié)構(gòu)的體積。

（2）復(fù)合材料加固。復(fù)合材料加固技術(shù)是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)加固改造施工中使用效率相對(duì)比較高的技術(shù)之一。所以，其應(yīng)用比較廣泛，在大型工業(yè)廠房加固中，經(jīng)常使用到復(fù)合材料加固技術(shù)。而在當(dāng)前加固技術(shù)中，使用到的復(fù)合材料主要是碳纖維或者玻璃纖維材料。碳纖維和玻璃纖維材料都是具有良好黏合性的材料，并且這兩種材料都具有一定的承重能力。因此，在加固技術(shù)實(shí)施中，應(yīng)用纖維復(fù)合材料不僅可以使建筑結(jié)構(gòu)得到加固，還能夠使建筑結(jié)構(gòu)更加黏合，從而提升整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）粘鋼板加固。在建筑加固改造技術(shù)中，部分建筑因?yàn)閮?nèi)部空間相對(duì)較小，所以在使用截面增加的方法過程中，找不到錨固件添加的位置。因此，針對(duì)這一問題，可以選擇使用粘鋼板加固技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固改造。粘鋼板加固技術(shù)就是用鋼板結(jié)構(gòu)代替錨固件，從而提升建筑改造結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。粘鋼板加固技術(shù)主要被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的屋梁和墻面結(jié)構(gòu)。

（4）增加支點(diǎn)加固。增加支點(diǎn)加固技術(shù)也是一項(xiàng)比較常見的建筑結(jié)構(gòu)改造加固技術(shù)，其主要被應(yīng)用于對(duì)建筑主體大面積受損或者建筑主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足等問題的解決[2]。增加支點(diǎn)加固技術(shù)具體是指在受損建筑結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)或者若干個(gè)受力支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)主體穩(wěn)定性的提升。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)增加支點(diǎn)加固技術(shù)實(shí)施中，一定要合理地計(jì)算好各建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，并選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)。增加支點(diǎn)加固技術(shù)是最為基礎(chǔ)的一種建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，在解決整體房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題中應(yīng)用比較多，但是當(dāng)前建筑工程中，將該類建筑列為危險(xiǎn)建筑時(shí)，一般都會(huì)選擇拆除處理。

（5）格局和功能改造。格局和功能改造工作是一種建筑結(jié)構(gòu)改造技術(shù)，具體是指對(duì)舊建筑物進(jìn)行整體或者局部格局改造，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升或者是提升建筑物結(jié)構(gòu)的功能性。如水電暖氣系統(tǒng)改造、通風(fēng)系統(tǒng)改造、室內(nèi)空間改造等方面。在格局和功能改造技術(shù)實(shí)施中，拆除重建是主要的改造方法。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)具體應(yīng)用

3.1 工程實(shí)例

某小學(xué)行政教學(xué)樓始建于1998年，建筑面積為2850m2，教學(xué)樓整體高度為16m，其中包括地上4層建筑空間和地下1層建筑空間。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固改造過程中，建筑結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)人員先對(duì)小學(xué)校的教學(xué)樓主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢查，然后根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的加固改造設(shè)計(jì)和施工內(nèi)容。

3.2 加固改造技術(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

該小學(xué)加固改造工程中，設(shè)計(jì)人員參照了《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）和《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 116—2009）這兩項(xiàng)制度規(guī)范，嚴(yán)格按照加固技術(shù)規(guī)范進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。另外，在小學(xué)教學(xué)樓加固工程中，抗震加固是核心內(nèi)容，因?yàn)樾W(xué)教學(xué)樓處于地勢(shì)平坦地帶，對(duì)教學(xué)樓建成實(shí)際質(zhì)量影響的主要因素就是地震。在建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)小學(xué)校教學(xué)樓的主體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部各分層空間都進(jìn)行了嚴(yán)格細(xì)致的考察，發(fā)現(xiàn)教學(xué)樓剪力墻、多個(gè)空間梁和柱建筑結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了不同程度的問題，在樓蓋和樓梯間樓板位置也出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象。通過設(shè)計(jì)人員對(duì)小學(xué)加固工程的詳細(xì)考察，加固設(shè)計(jì)選擇使用整體加固法、粘貼纖維加固施工法、粘貼碳纖加固法。（1）為了保證加固技術(shù)能較好地實(shí)施，施工中混凝土材料選擇使用C25強(qiáng)度等級(jí)混凝土材料[3]。施工中選擇使用的鋼筋網(wǎng)片為Φ10mm@300mm鋼筋網(wǎng)片，該鋼筋網(wǎng)片的整體厚度達(dá)到了8cm左右。（2）小學(xué)教學(xué)樓剪力墻加固過程中，設(shè)計(jì)選擇加固墻技術(shù)進(jìn)行墻體加固，設(shè)置加厚墻面再將加固墻面與原墻體進(jìn)行加固實(shí)施。而在實(shí)際的加固實(shí)施中，選擇使用穿墻筋進(jìn)行墻體連接，穿墻筋設(shè)計(jì)使用S型號(hào)穿墻筋，并且為了保證原墻體和加厚墻體連接的有效性，連接過程中選擇使用梅花狀墻體筋的設(shè)置方式，設(shè)計(jì)穿墻筋的距離間隔在90cm左右。在墻面加固中，延縱向墻體設(shè)置拉結(jié)筋，拉結(jié)筋之間的設(shè)計(jì)距離在60cm左右，而在接近剪力墻底部的位置設(shè)計(jì)拉結(jié)筋的間距在30cm左右，以提升拉結(jié)筋的設(shè)置效率。（3）加固設(shè)計(jì)使用粘貼纖維加固技術(shù)，加固材料選擇使用碳纖維材料。碳纖維材料不僅自身具有承重功能，而且能夠保證有效地連接教學(xué)樓梁柱等結(jié)構(gòu)體系，保證小學(xué)樓各結(jié)構(gòu)加固狀態(tài)良好。

3.3 加固改造施工

加固改造施工也是加固改造技術(shù)實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，以下是該小學(xué)加固改造工程施工的具體內(nèi)容。（1）施工前加固改造相關(guān)技術(shù)人員對(duì)加固技術(shù)方案進(jìn)行了最后一次確認(rèn)，驗(yàn)算方案設(shè)計(jì)的合理性后確定技術(shù)化實(shí)施。施工前對(duì)施工材料進(jìn)行了性質(zhì)檢測(cè)，爆料混凝土配比檢測(cè)、碳纖維材料性質(zhì)檢測(cè)、鋼筋材料性能檢測(cè)等多個(gè)部分[4]。另外，加固改造工程施工前還對(duì)施工人員進(jìn)行了質(zhì)量和意識(shí)培訓(xùn)教育，保證小學(xué)加固改造施工能夠安全施工。（2）施工中具體控制要點(diǎn)包括以下內(nèi)容：①加固墻施工中，要求施工人員嚴(yán)格按照施工流程作業(yè)，先進(jìn)行鉆孔施工，緊接著對(duì)墻面進(jìn)行清洗處理，等墻面風(fēng)干后進(jìn)行鋼筋網(wǎng)布設(shè)，最后進(jìn)行混凝土噴筑。②施工中如果發(fā)現(xiàn)原墻面出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，需要對(duì)腐蝕面進(jìn)行簡單處理，使用混凝土泥沙灰進(jìn)行抹平處理即可。③穿墻筋選擇使用S筋。在鉆孔工藝實(shí)施的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔大小，保證鉆孔與S鋼筋直徑合適，工程施工中選擇的施工鉆孔比S鋼筋結(jié)構(gòu)大2mm。④在對(duì)混凝土墻體進(jìn)行噴射的過程中，應(yīng)該對(duì)墻體進(jìn)行有效的清理，保證墻體清潔后才能夠進(jìn)行混凝土墻體噴射，防止混凝土材料中加入雜質(zhì)成分，影響混凝土墻面整體強(qiáng)度。⑤碳纖維粘合加固技術(shù)實(shí)施中，應(yīng)該按照碳纖維粘合加固技術(shù)施工流程進(jìn)行施工，根據(jù)施工前的設(shè)計(jì)合理使用碳纖維粘合加固材料，從而保證加固技術(shù)實(shí)施合理[5]。⑥加固技術(shù)實(shí)施完畢后要做好施工檢驗(yàn)。加固改造技術(shù)施工流程的最后一部分就是對(duì)建筑加固技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的施工檢驗(yàn)，檢驗(yàn)包括表面檢驗(yàn)和性質(zhì)計(jì)算兩部分。其中，表面驗(yàn)算就是對(duì)加固改造技術(shù)整體施工進(jìn)行檢驗(yàn)，包括墻面平整性、碳纖維加固材料施工清潔性、各加固工程細(xì)微位置檢查等多項(xiàng)內(nèi)容。而計(jì)算檢驗(yàn)就是通過具體的檢驗(yàn)計(jì)算，驗(yàn)證各加固施工后是否與工程設(shè)計(jì)參數(shù)一致，如果與工程設(shè)計(jì)參數(shù)一致，則代表加固改造技術(shù)實(shí)施良好。

4 結(jié)束語

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)加固改造的設(shè)計(jì)和施工中，需要根據(jù)施工實(shí)際情況，科學(xué)選擇建筑結(jié)構(gòu)加固改造的技術(shù)方式，并從設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行深入研究，充分保證所采用技術(shù)方式的科學(xué)性，以此保證建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力，保證建筑使用的安全性，推動(dòng)我國建筑工程產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、安全化發(fā)展。