結(jié)構(gòu)加固方法及其在某建筑物功能改造中的應(yīng)用

胡應(yīng)誠

摘 ? 要：本文對房屋建筑工程中結(jié)構(gòu)加固方法進(jìn)行了闡述，并通過幾種結(jié)構(gòu)加固方法在某建筑物功能改造中的綜合應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的效果，為建筑物功能改造提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑物;功能改造;結(jié)構(gòu)加固;加固方法;荷載;碳纖維加固;減小板跨

1 ?引言

在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人們對房屋建筑的使用功能越來越重視。然而一些建筑使用時間不長，結(jié)構(gòu)狀況不錯，但原設(shè)計使用功能已經(jīng)不能有效滿足人們的實際需求，為有效滿足業(yè)主的需求，對建筑物功能進(jìn)行改造成為必然，功能改變涉及結(jié)構(gòu)荷載的變化，荷載改變就必須對原結(jié)構(gòu)承載力、撓度、裂縫、位移等進(jìn)行重新驗算，當(dāng)驗算結(jié)果不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求時，就必須對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

2 ?常用加固方法

加固在建筑物功能改造中起著至關(guān)重要的作用，原結(jié)構(gòu)的承載力及變形能力是否能夠得到保證是加固改造的前提?；炷两Y(jié)構(gòu)常用加固方法有以下幾種：增大截面加固法、置換混凝土加固法、外加預(yù)應(yīng)力加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、增設(shè)支點加固法、粘貼碳纖維加固法。另外，在加固時會使用植筋技術(shù)、錨固技術(shù)、裂縫修補(bǔ)技術(shù)等。

2.1 ?增大截面加固法

混凝土增大截面加固方法是采用鋼筋混凝土來增大原混凝土截面面積，達(dá)到提高承載能力的目的。增大截面加固方法是一種傳統(tǒng)的加固方法，優(yōu)點是工藝簡單，使用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固;但缺點是現(xiàn)場濕式作業(yè)工作量非常大，養(yǎng)護(hù)時間長，對生產(chǎn)、生活有一定影響。

2.2 ?置換混凝土加固法

置換混凝土加固法在工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中常用于強(qiáng)度等級偏低的混凝土結(jié)構(gòu)，特別是對混凝土強(qiáng)度等級低于C10 的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時，采用其他的加固方法已很難實施，而該項技術(shù)卻能從根本上解決承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低的問題。

2.3 ?外加預(yù)應(yīng)力加固法

外加預(yù)應(yīng)力加固法，是指首先在結(jié)構(gòu)外增加預(yù)應(yīng)力拉桿，或者使用型鋼支撐原結(jié)構(gòu)，對拉桿或型鋼施加預(yù)應(yīng)力，利用預(yù)應(yīng)力原理改變結(jié)構(gòu)彎矩、壓力、剪力的分布情況，還可以消除新加部分的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使新部分與原構(gòu)件較好的協(xié)調(diào)工作，從而提高原結(jié)構(gòu)受力性能，此外還能減小原構(gòu)件的撓度和裂縫寬度，對正常使用性能起到重要作用。

2.4 ?外粘型鋼加固法

外粘型鋼（角鋼或槽鋼）是將型鋼與原構(gòu)件間采用改性環(huán)氧樹脂灌注膠粘結(jié)，使兩者能粘結(jié)成整體并共同受力工作的加固方法。外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高截面承載力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱構(gòu)件的加固。

2.5 ?粘貼鋼板加固法

采用環(huán)氧樹脂系列粘貼劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉區(qū)域薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，用以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，通過鋼板與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的共同作用，提高其剛度，限制裂縫開展，改善鋼筋及混凝土應(yīng)力狀態(tài)，提高梁的承載能力，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果的一種加固方法。

2.6 ?增設(shè)支點加固法

增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。該法簡單可靠，但對于使用空間有一定影響，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。

2.7 ?粘貼碳纖維加固法

一般是采用環(huán)氧樹脂或?qū)ｉT結(jié)構(gòu)膠將碳纖維布或板直接粘貼在混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)表面，使之與構(gòu)件形成受力整體。碳纖維布薄而輕，強(qiáng)度高（約為普通鋼材的10倍），效果好， 能取得類似于鋼板一樣的加固效果， 施工時不用任何大型設(shè)備，粘貼后占用的空間很小， 基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸，使加固后的結(jié)構(gòu)外表仍然保持輕巧和美觀。由于碳纖維布加固只使用碳纖維和配套樹脂，碳纖維布有極好的抗化學(xué)作用，具有耐酸、堿、鹽和大氣環(huán)境腐蝕等性能，不會出現(xiàn)生銹，因而使用碳纖維布加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性，碳纖維布柔性好，易于裁剪，易于施工，操作簡便， 施工工期短， 經(jīng)濟(jì)性好。

3 ?項目概況

本項目功能改造建筑為地上三層，地下一層框架結(jié)構(gòu)，填充墻采用加氣混凝土砌塊，原設(shè)計功能為市政辦公，地上建筑面積為5175m2，建筑高度H=13.9m，設(shè)計使用年限為50年，±0.000相當(dāng)于黃海高程33.50m;抗震設(shè)防類別為丙類，采用7度抗震設(shè)防。該建筑房間功能設(shè)置如下：

設(shè)置兩部客梯和一部貨梯，地下一層為人防地下室。

底層功能房間包括：入口大堂、變電所1（用于一期建筑）、變電所2（用于二期建筑）、開閉所、強(qiáng)電間、弱電間、電訊機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、新風(fēng)機(jī)房、樓梯間、電梯間、衛(wèi)生間及市政辦公用房。

二層、三層主要功能均為市政辦公用房。

4 ?功能改造方案

（1）底層改造方案。底層平面功能改造示意圖如圖1所示（圖中未畫出部分功能不變），部分市政辦公用房改造為廚房收貨區(qū)、冷藏庫、冷凍庫、主食庫、副食庫、更衣室、葷菜加工間、素菜加工間，增設(shè)貨梯一部用于食材的垂直運輸。本項目選用貨梯型號要求電梯基坑深度1.4m，為滿足此要求，電梯基坑底標(biāo)高可設(shè)在人防頂板標(biāo)高-0.9m處，電梯基坑頂標(biāo)高可通過局部抬高地坪至0.5m處，以滿足電梯基坑深度參數(shù)要求。

（2）二層原使用功能為市政辦公，局部改為廚房、其余部分作為員工餐廳使用。

（3）三層原使用功能為市政辦公，功能改變后為廚房、員工自助餐廳和餐廳包房。

5 ?結(jié)構(gòu)改造加固方案

5.1 ?底層改造方案

底層改造部分各功能房間按圖1進(jìn)行平面分隔，分隔墻體采用輕鋼龍骨石膏板;電梯基坑采用鋼筋混凝土澆筑，坑壁厚度200mm，坑壁外側(cè)采用二粘三油卷材防水。

5.2 ?二、三層改造加固方案

樓板開洞2000mm[×]2100mm，用于增設(shè)電梯使用，在洞口周邊使用型鋼梁HN350[×]175對開洞樓板進(jìn)行加強(qiáng)，如圖2所示。

由于二、三層市政辦公功能改為廚房，并在廚房內(nèi)墊高300mm填充材料面層設(shè)置排水溝，致使廚房恒載、活載均超過原設(shè)計荷載，通過驗算，原樓板和主、次梁承載力、撓度、裂縫均不能滿足規(guī)范和使用要求，需要對主、次梁和樓板進(jìn)行加固處理。二層梁板加固示意圖如圖3所示，此文省略了三層梁板加固示意圖。

對樓板加固采用增設(shè)支點加固法：即在板跨中間增設(shè)一道次梁（HN350[×]175）以減小板跨達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力、提高其承載能力目的，并在增加次梁處的板頂粘貼碳纖維布以抵抗新增次梁處的支座負(fù)彎矩。如圖4所示。

對主、次梁加固采用粘貼碳纖維加固法：通過計算，在梁底、梁頂支座處粘貼碳纖維進(jìn)行加固。梁底粘貼碳纖維加固如圖4所示，梁頂粘貼碳纖維加固如圖5所示。

餐廳部分：相對于原市政辦公功能，餐廳部分荷載增加量較小，通過結(jié)構(gòu)驗算，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、撓度、及裂縫均可滿足規(guī)范和使用要求。

6 ?結(jié)語

本工程由原市政辦公功能改變?yōu)閺N房、餐廳后，荷載變化較大。通過驗算：原有主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁、板）不能滿足新功能條件下承載力和使用要求，必須對梁、板進(jìn)行加固，使加固后結(jié)構(gòu)承載力、撓度、裂縫均滿足規(guī)范要求。本工程通過以上加固處理，達(dá)到了功能改變的目的，獲得了滿意的效果。經(jīng)用戶使用后，未發(fā)生任何異?，F(xiàn)象。實踐證明，對于此類工程，只要采取合適的改造加固措施，就能獲得良好的功能改造效果，滿足用戶的使用要求。