房屋建筑工程中結(jié)構(gòu)加固改造措施研究

尹向東

(中國民用航空飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307)

1 房屋建筑工程應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的重要性

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，建筑房屋的數(shù)量在逐漸增多。在房屋建筑施工過程中，施工單位首先在施工材料上選擇最優(yōu)質(zhì)的材料，從而從最基礎(chǔ)的問題中保障房屋建筑的質(zhì)量。同時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，提高房屋的建設(shè)質(zhì)量和使用壽命。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)運(yùn)用環(huán)保理念，使用環(huán)保建筑材料，從提高住宅的舒適性和商業(yè)住宅的穩(wěn)定性和環(huán)保性[1]。最后在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際建筑情況來不斷地調(diào)整加固設(shè)計(jì)過程，從降低結(jié)構(gòu)架構(gòu)材料使用量的基礎(chǔ)出發(fā)，將建筑工程的總體效益實(shí)現(xiàn)最大化。

2 傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)加固工作中所出現(xiàn)的問題

隨著房屋建筑的長期使用，自然會(huì)受到很多外界因素的干擾進(jìn)而降低其使用的質(zhì)量性和穩(wěn)定性，例如自然災(zāi)害和化學(xué)腐蝕[2]。自然災(zāi)害一般包括風(fēng)、雪、雨以及地震等；化學(xué)腐蝕一般包括建筑材料與外界條件綜合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕作用，使房屋的質(zhì)量受到威脅，這些因素都會(huì)在根本上影響房屋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，其中，施工材料的影響只是破壞房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量性的一部分，最重要的因素還是房屋建筑的耐久性，因?yàn)闊o論是人們生活還是工作，基本都離不開房屋，房屋建筑的耐久性是影響房屋建筑結(jié)構(gòu)的主要因素。

在近年來，國內(nèi)外發(fā)生的自然災(zāi)害對(duì)于房屋的破壞事件越來越多，對(duì)于人們的生命安全帶來了巨大的影響，這與人們對(duì)環(huán)境的肆意破壞以及頻繁的生產(chǎn)生活密不可分，同時(shí)這些自然災(zāi)害也在提醒我們，對(duì)于建筑物的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是否已經(jīng)達(dá)到抵擋自然災(zāi)害的需求，尤其是地震災(zāi)害，頻繁的地震災(zāi)害對(duì)人們的文明發(fā)展和國家的經(jīng)濟(jì)損失有著極大的影響。所以在房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)于抵抗地震災(zāi)害的意識(shí)越來越強(qiáng)烈，而傳統(tǒng)的加固方法已經(jīng)無法抵抗這些頻繁的地震災(zāi)害，因此，在房屋建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)秉持著科學(xué)、認(rèn)真的態(tài)度，著重了解對(duì)于地震災(zāi)害的重要性以及加固建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，從而更加科學(xué)、合理地保障建筑房屋的穩(wěn)定和安全。

傳統(tǒng)的房屋建筑結(jié)構(gòu)加固施工設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很多“豆腐渣”工程，使房屋使用壽命急劇降低，從而威脅人們的生命安全和生活質(zhì)量。這些問題的發(fā)生極大部分的原因是在房屋設(shè)計(jì)中專業(yè)設(shè)計(jì)人員綜合素質(zhì)不足。這些專業(yè)素質(zhì)不強(qiáng)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋建筑加固工作設(shè)計(jì)工作時(shí)，沒有具體的理論依據(jù)，只是憑借經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行工作，這樣會(huì)導(dǎo)致很多設(shè)計(jì)方面的實(shí)用性和穩(wěn)定性沒有具體的保障，同時(shí)浪費(fèi)大量的材料，造成施工成本的浪費(fèi)?，F(xiàn)階段我國建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)人員普遍沒有較高的文化水平，對(duì)于施工的具體流程也沒有正確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中缺乏科學(xué)性，這時(shí)會(huì)在具體的施工中需要不斷地修改設(shè)計(jì)方案，減慢施工進(jìn)度，降低施工整體效率[3]。所以，要想保證施工的安全穩(wěn)定性，施工人員以及建筑設(shè)計(jì)人員要提升自身的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平，為施工建設(shè)提供科學(xué)的理論依據(jù)，保證施工安全的進(jìn)行。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固的具體技術(shù)應(yīng)用

3.1 對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)加固改造的施工要求

首先，需要在材料的選擇上需要科學(xué)謹(jǐn)慎，因?yàn)槭┕げ牧鲜潜ＷC房屋建筑加固工程改造的基本因素，所以對(duì)于材料的選擇以及進(jìn)場的施工材料應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，保證材料的質(zhì)量性以及基本的性能可以滿足實(shí)際施工需求[4]。如果發(fā)現(xiàn)材料有不合格的問題或者是材料的規(guī)格和性能不適于當(dāng)前的建筑施工要求，要立即與生產(chǎn)廠商進(jìn)行聯(lián)系，決定調(diào)換或者是退還，避免因材料的問題而使工期延誤。

其次，對(duì)于材料的使用量配比一定要合理，例如混凝土的配比，一定要嚴(yán)格按照建筑工藝進(jìn)行配比，然后根據(jù)實(shí)際的施工情況來進(jìn)行合理調(diào)整，保證材料的使用性，減少浪費(fèi)，這樣可以提升混凝土的整體強(qiáng)度。

最后，要對(duì)施工現(xiàn)場中各項(xiàng)組織和各項(xiàng)施工工序進(jìn)行嚴(yán)格的控制和監(jiān)督，并且科學(xué)地協(xié)調(diào)工序之間的工作關(guān)系，保證施工環(huán)境的良好，同時(shí)需要讓施工人員嚴(yán)格地按照施工方案進(jìn)行施工工作，保證施工過程的完整性。需要注意的是，在實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)落實(shí)施工人員的責(zé)任制，做好責(zé)任落實(shí)工作，這樣不但可以提高施工效率，而且可以在發(fā)生問題時(shí)及時(shí)找到負(fù)責(zé)人，進(jìn)而解決問題[5]。在每一項(xiàng)工序完成后要做好質(zhì)量檢查工作，在驗(yàn)收合格之后再進(jìn)行下一項(xiàng)工序的工作，以確保施工過程的整體質(zhì)量，并且堅(jiān)決地杜絕一切“豆腐渣工程”以及不合理操作。

3.2 房屋結(jié)構(gòu)加固的具體技術(shù)應(yīng)用

在房屋建筑加固施工過程中，首先要考慮工程中可能受到的各種因素的影響，進(jìn)而選擇合理的加工技術(shù)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固改造，保證房屋建筑的質(zhì)量?，F(xiàn)階段我國對(duì)于房屋建筑加固改造技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行大量的深入研究，當(dāng)前所常用的加固施工技術(shù)已經(jīng)可以滿足大部分的建筑工程的具體需求，對(duì)于其他個(gè)別情況需要具體問題具體分析，以選擇最佳的加固設(shè)計(jì)方案。

3.2.1 粘鋼加固技術(shù)

粘鋼加固技術(shù)是采用的結(jié)構(gòu)膠粘劑將原混凝土結(jié)構(gòu)與薄鋼板粘結(jié)成一個(gè)整體，進(jìn)而使二者建立一個(gè)共同受力的復(fù)合截面，提高結(jié)構(gòu)整體的承載力，達(dá)到加固目的[6]。該技術(shù)主要適用于一般的靜力作用的承受或者是一般受彎作用力的承受特點(diǎn)，并且操作簡便、快捷。作用原理是借助性能較高的環(huán)氧類粘結(jié)劑與原來的混凝土結(jié)構(gòu)表面連結(jié)在一起，利用鋼板良好的抗拉能力以及混凝土良好的抗壓能力來提升結(jié)構(gòu)總體的承載力，達(dá)到加固目的。同時(shí)，該技術(shù)主要針對(duì)的是梁體加固，并且操作便捷，為后續(xù)的檢驗(yàn)工作提供良好的工作基礎(chǔ)，提高工作效率。

由于該技術(shù)具有操作簡便、快捷的特點(diǎn)，所以在實(shí)際的房屋建筑加固改造施工中應(yīng)用較為廣泛。在原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固操作后，外形不會(huì)遭受改變，對(duì)建筑物整體的空間影響力也會(huì)相對(duì)較小。但是該技術(shù)也具有一定的缺點(diǎn)：由于其中的有機(jī)粘和膠耐火性和持久性都比較差，所以應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，要注意粘和膠的選擇，一定要選擇粘結(jié)性較強(qiáng)的有機(jī)膠作為膠材料，并且應(yīng)當(dāng)同時(shí)具有耐老化性，規(guī)避該技術(shù)使用的粘和膠材料的缺點(diǎn)，保證經(jīng)過此技術(shù)改造的加固建筑具有較強(qiáng)的耐久性和安全性，

3.2.2 碳纖維加固技術(shù)

碳纖維加固技術(shù)主要應(yīng)用的是碳纖維材料。碳纖維在實(shí)際的施工中較為常見，是一種碳含量在90%以上的高強(qiáng)度纖維材料，其具有較強(qiáng)的耐腐蝕性、高模量以及重量較輕等特點(diǎn)，在具體的施工材料選擇中地位較為重要。在碳纖維材料的選擇中，根據(jù)內(nèi)部所含碳含量的不同，可以將其分為不同類型的碳纖維材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3 500 MPa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23 000～43 000 MPa，同樣高于鋼結(jié)構(gòu)[7]。并且碳纖維材料具有很多鋼材不具備的特點(diǎn)，例如耐腐蝕、耐高溫、耐久性等等。所以在現(xiàn)代的碳纖維材料的應(yīng)用環(huán)境中，可以直接應(yīng)用到高腐蝕危害的環(huán)境中去，另外還可以在碳纖維中加入一些新材料，例如樹脂材料以及一些特殊金屬材料，形成新型的碳纖維復(fù)合材料，使其本身的性能進(jìn)一步提升。

由于碳纖維的特點(diǎn)，在我國建筑市場中，很多領(lǐng)域已經(jīng)將碳纖維加固技術(shù)作為主要的加固技術(shù)，在一定程度上已經(jīng)取代了粘鋼加固技術(shù)。在實(shí)際施工過程中，碳纖維加固主要包括兩種形式，即碳纖維布加固和碳纖維板加固。所以，在應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行房屋加固改造時(shí)，應(yīng)當(dāng)在不增加原有結(jié)構(gòu)負(fù)荷基礎(chǔ)上，可以有效地提升加固效果，并且不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的外形，進(jìn)行曲面粘貼和轉(zhuǎn)折粘貼，極大地提升了房屋加固效率。另外，根據(jù)碳纖維材料的特點(diǎn)，可以保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和耐久性在一定程度上的提升[8]?，F(xiàn)階段我國開始投入大量的時(shí)間開始研究碳纖維復(fù)合型材料，進(jìn)一步增強(qiáng)碳纖維結(jié)構(gòu)的性能，保證房屋建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.3 截面增大加固技術(shù)

截面增大加固技術(shù)是指在原有的待加固面的一側(cè)或者是多側(cè)，通過增加截面和配筋等方法，提升原有構(gòu)件的承載力和剛度。其具體的原理是將原有的建筑物表面積增加，減少結(jié)構(gòu)中單位面積所受到的承載力的作用，進(jìn)而增加結(jié)構(gòu)整體的承載力；或者可以在施工原材料中增加鋼筋量的配比，來達(dá)到加固的目的。在實(shí)際施工過程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的受力特點(diǎn)以及尺寸的不同，可以將該技術(shù)方案分為四種形式進(jìn)行設(shè)計(jì)：單側(cè)加固、雙側(cè)加固、三側(cè)加固以及四面包裹加固。另外根據(jù)所需加固目的不同，又可以將其分為增加截面面積以及增加鋼筋配比兩種方式進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)加固改造。

增加截面加固技術(shù)具有適應(yīng)性較強(qiáng)以及工藝較為簡單的特點(diǎn)，所以該技術(shù)是一種比較普遍的加固方法。其可以同時(shí)對(duì)梁或者板等多種構(gòu)件進(jìn)行加固操作，且應(yīng)用成本較低，因此，被廣泛地應(yīng)用到房屋建筑加固改造中。但是由于應(yīng)用該技術(shù)時(shí)施工周期較長，并且大量的施工都是處于潮濕環(huán)境，同時(shí)在增加截面面積的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生對(duì)建筑外觀美感的影響，所以在選擇此方法時(shí)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎，根據(jù)實(shí)際施工需求進(jìn)行選擇。

3.2.4 外粘型鋼加固技術(shù)

外粘型鋼加固技術(shù)主要是在需要加固的結(jié)構(gòu)周圍用鋼材料進(jìn)行包裹，達(dá)到加固的目的。在實(shí)際施工中，通常都會(huì)對(duì)原有結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土柱或梁體外側(cè)，包裹扁鋼或者是型鋼焊接而成的鋼構(gòu)架，同時(shí)需要在其中加入結(jié)構(gòu)膠粘劑，這樣會(huì)使外包的鋼材與原有被加固結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體的受力結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升其抗彎曲能力和抗剪能力，通過此技術(shù)來顯著地改善原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)因?yàn)槠洳牧咸攸c(diǎn)，所以占用的房屋空間面也會(huì)較小。

在實(shí)際的施工中，外貼型鋼加固技術(shù)具有施工快捷簡便、作業(yè)面積較小、穩(wěn)定較強(qiáng)等多方面的特點(diǎn)，因此，該技術(shù)在房屋屋架、混凝土柱和梁體以及一些大跨度結(jié)構(gòu)的作用尤其顯著。按照加固方法可以分為兩種類型，即干式和濕式。采取干式結(jié)構(gòu)加固技術(shù)時(shí)，一般在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與鋼材之間發(fā)生縫隙的問題時(shí)，通常會(huì)采用水泥砂漿將縫隙填滿，但是這種形式不能使原有結(jié)構(gòu)與鋼材達(dá)到統(tǒng)一受力的情況，因而加固效果會(huì)有所減弱，但是操作過程較為簡單；利用濕式加固技術(shù)時(shí)，一般對(duì)于抵抗受力彎曲是十分有效的，其原理是采用乳膠水泥液態(tài)物質(zhì)將鋼材與原結(jié)構(gòu)中需要加固的構(gòu)件粘結(jié)在一起，使二者成為一個(gè)整體，共同承擔(dān)承載力的作用，實(shí)現(xiàn)整體受力。這種加固方式雖然應(yīng)用范圍廣，但是施工過程較為復(fù)雜，各種工序要求的內(nèi)容較多，另外對(duì)于施工人員的專業(yè)要求也比較高。所以在實(shí)際施工中選擇外粘型鋼加固技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量選擇濕式加固法，這樣可以在原基礎(chǔ)上提高原有結(jié)構(gòu)的剛度和延展性，起到良好的加固效果，完成結(jié)構(gòu)加固的整體目標(biāo)。但是該技術(shù)對(duì)于材料的要求比較苛刻，一般有機(jī)膠的耐火性和持久性較差，所以在實(shí)際施工材料選擇中應(yīng)當(dāng)選擇適宜的粘結(jié)材料，同時(shí)注意材料的防腐保護(hù)，從整體上保證結(jié)構(gòu)加固的穩(wěn)定性和安全性。

4 案例分析

某建筑建設(shè)于2005年，其中，地下2層，地上16層，建筑總面積18 240.8 m2，根據(jù)甲方需求，將地上16層改為商務(wù)酒店住房，地下2層改為設(shè)備以及倉庫用房，并且在加固改造之后不能將原來的立體面積改變，并且保持原來的結(jié)構(gòu)體系。

在實(shí)行本工程加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意需要對(duì)建筑中各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分別加固，包括墻體、柱體、梁體以及板四方面。首先對(duì)于墻體加固，應(yīng)當(dāng)采用增大截面加固技術(shù)來施工設(shè)計(jì)，可以在原有墻體上增加一道剪力墻，保證原有建筑結(jié)構(gòu)的抗傾斜能力，同時(shí)在鋼筋的連梁采用兩側(cè)粘貼鋼板的技術(shù)加固，邊緣增設(shè)暗柱來約束構(gòu)件的固定(如圖1)。對(duì)于柱體的加固，應(yīng)對(duì)于配筋情況進(jìn)行分析，將配筋不足的主體，采用粘型鋼加固技術(shù)，對(duì)于軸壓比超過限制的主體采用增加截面技術(shù)來固定。對(duì)于梁體的加固，要根據(jù)配筋的情況進(jìn)行分析，對(duì)于配筋不足較多的梁采用增加截面積技術(shù)進(jìn)行加固；對(duì)于配筋不足、配筋較少的梁應(yīng)當(dāng)采用粘貼鋼板技術(shù)進(jìn)行加固。對(duì)于板的加固應(yīng)當(dāng)根據(jù)配筋來決定，對(duì)于配筋不足較少的板，可以采用碳纖維材料技術(shù)進(jìn)行加固(如圖2)；對(duì)于配筋不足較多的板可以采用澆筑疊合法進(jìn)行加固。

圖1 墻體加固

圖2 梁體加固

5 結(jié) 語

人們?cè)趯?duì)于房屋建筑的需求不斷提升的今天，傳統(tǒng)的房屋建筑結(jié)構(gòu)加固方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代的建筑需求與人們的生活需求，所以需要建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)人員在盡量不改變?cè)械慕Y(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上，來創(chuàng)新加固方法和技術(shù)，在實(shí)際的施工過程中，需要結(jié)合實(shí)際來選擇適合的加固技術(shù)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固改造，增強(qiáng)房屋建筑的穩(wěn)定性，同時(shí)做好防護(hù)措施，在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)建筑的安全性以及耐久性，使房屋建筑能夠更好地滿足人們的生活需求，為房屋建筑行業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益與信譽(yù)，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

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