基于民用建筑結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計改造

董建行 賈陸

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑工程的建設(shè)規(guī)模得以不斷擴大，對于建筑工程的要求也相應(yīng)提高。民用建筑作為一種特殊的商品，對使用年限具有較高的要求，隨著加固項目的不斷增多，其實際功能也發(fā)生相應(yīng)的變化，如：電梯、樓層、戶型等，對這些建筑項目的改造滿足了現(xiàn)代城市規(guī)劃需求，但是有些項目規(guī)劃存在一定的質(zhì)量隱患，嚴重縮短了民用建筑的使用年限，需要做出適當?shù)募庸痰脑O(shè)計改造，延長民用建筑的使用年限，保護居民的權(quán)益。

關(guān)鍵詞：民用建筑;結(jié)構(gòu)加固;設(shè)計改造

1.建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計改造的原則

1.1選用材料的原則

引起建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的主要原因包括腐蝕、振動、風化、高溫等，針對工業(yè)、民用建筑結(jié)構(gòu)進行加固時，一般需要根據(jù)具體的損壞原因采用相應(yīng)的加固措施，基于原結(jié)構(gòu)不受損壞的情況下，開展相應(yīng)的加固工作，盡量避免對原構(gòu)件進行更換或拆除，保證具有實際價值的構(gòu)件。在進行建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計時，根據(jù)相應(yīng)的原則選擇合適的材料，大多選取的材料需要具有高性能、高強度、質(zhì)量輕、耐久性等特點，并且能夠與原構(gòu)件有良好的相容性。

1.2建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計原則

由于建筑種類不同，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的原因也各有不同，如：高溫、腐蝕、振動、地基沉降等，采取的加固設(shè)計方案也各有不同。在民用建筑結(jié)構(gòu)加固時，為了保障建筑物的施工安全以及延長建筑的使用年限，需要采取合適的結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計改造方案，針對損壞原因采取針對性的加固措施，避免原始的建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，盡量減少更換或拆除原構(gòu)件，保留有利用價值的構(gòu)件。對建筑結(jié)構(gòu)進行加固設(shè)計時，通常需要以下幾種情況：①建筑本身的功能增加或改變;②施工質(zhì)量沒有保障的建筑物;③極端天氣引起的結(jié)構(gòu)損壞等情況。針對不同的建筑結(jié)構(gòu)損壞原因選擇科學合理的加固結(jié)構(gòu)設(shè)計改造方案，從而有效保障建筑加固后的安全性。

2.民用建筑加固的設(shè)計改造方法

2.1混凝土結(jié)構(gòu)加固改造

2.1.1加大截面法

在民用建筑的混凝土結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件上進行現(xiàn)澆層的加蓋，能夠適當增大截面的高度和面積，從而進一步提高受彎構(gòu)件的抗彎性能，能夠提高截面的加固效果?；谶m筋條件下，鋼筋面積與受彎構(gòu)件截面的承載力有著正相關(guān)關(guān)系，適當增大主筋面積，能夠有效提高構(gòu)件的抗彎能力。增大截面法一般應(yīng)用于柱體、板面、墻體等構(gòu)件施工中。

2.1.2預(yù)應(yīng)力加固法

這種方法通過外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿或者撐桿對建筑物的原結(jié)構(gòu)進行加固，將原結(jié)構(gòu)所承受的荷載力轉(zhuǎn)移到加固改造后的結(jié)構(gòu)上，一般適用于可有效提高承載度、剛度以及抗裂性或者占用空間小的混凝土承重結(jié)構(gòu)，如：梁、板、屋架等，對于溫度超過60℃的高溫環(huán)境，或者混凝土出現(xiàn)收縮再變大的結(jié)構(gòu)，均不使用。

2.1.3外包鋼加固法

這種加固方法能夠有效提高承載能力，一般通過型鋼包裹住混凝土構(gòu)件的四周，使其與混凝土進行協(xié)同性作業(yè)，主要分為干式、濕式等兩種，作業(yè)溫度不能超過60℃，在具有腐蝕性介質(zhì)的作業(yè)環(huán)境時，還需要采用可靠的防護措施。

2.1.4碳纖維織物加固法

這種方法在混凝土的表面粘貼碳纖維織物，從而有效提高其承載能力，一般適用于具有粘貼鋼板的優(yōu)點、耐腐蝕、耐潮濕和不增加自重、耐用性強、維護成本低的結(jié)構(gòu)，但是需要額外設(shè)置防火設(shè)施。

2.1.5粘貼鋼板法

這種方法通過將鋼板粘貼在承載能力較小的構(gòu)件區(qū)段，能夠有效提高構(gòu)件承載力。這種加固方法施工比較簡單，一般處于無濕度的作業(yè)環(huán)境，不會對日常的生產(chǎn)和生活造成較大的影響，多應(yīng)用于受彎、受拉構(gòu)件，如：梁、板等。但是，實際的加固效果主要受施工團隊的水平影響，而且由于在施工過程中，影響施工質(zhì)量的環(huán)境因素較多，因此，多應(yīng)用于承受靜力荷載的構(gòu)件。

2.1.6繞絲加固法

繞絲法加固法主要通過鋼絲纏繞在加固后的受壓構(gòu)件上，從而使混凝土受到一定的約束，從而有效提高構(gòu)件的極限承載能力。這種加固方法與增大截面法具有相似的優(yōu)劣勢，因此，也適用于缺乏斜截面能力的構(gòu)件，或者應(yīng)用于施加一定橫向約束的構(gòu)件中。

2.2砌體結(jié)構(gòu)加固改造

2.2.1間接加固法

砌體結(jié)構(gòu)采取間接加固法包括結(jié)構(gòu)構(gòu)造性修復(fù)與加固和采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固法，對于前者來說，部分砌體出現(xiàn)局部壓碎或者墻體部位出現(xiàn)豎直方向的縫隙都可以通過梁墊的方式進行加固，縱橫墻出現(xiàn)的交接缺陷或者不合理的圈梁設(shè)置，為了保證房屋建筑的穩(wěn)定性，可以通過圈梁的方式來加固;后者能夠有效改變砌體的承載能力，提高砌體的加固效果，尤其是保證處于高應(yīng)力和高應(yīng)變狀態(tài)的砌體在加固方面具有一定的適用性，但是溫度超過60℃的環(huán)境不建議采用這種方法。

2.2.2直接加固法

直接加固法也可分為扶壁柱加固法以及鋼筋混凝土外加層加固法。第一種加固方法屬于增加截面的加固法，具有高適應(yīng)性、高承載能力以及簡便的施工優(yōu)點，但難以承受高強度的震動，因此，不適用于地震區(qū)域的建筑結(jié)構(gòu)加固。第二章方法屬于復(fù)合截面加固法，常適用于帶壁墻、柱等結(jié)構(gòu)的建筑，能夠快速提高砌體的承載能力，但施工時間較長，加固完成的砌體會降低建筑物的凈空。

2.3鋼結(jié)構(gòu)加固改造

2.3.1改變結(jié)構(gòu)計算圖形

采用這種方法能夠?qū)奢d的分布情況、節(jié)點、邊界等進行有效的調(diào)整，并通過增設(shè)支撐或者施加預(yù)應(yīng)力等方式對建筑結(jié)構(gòu)進行加固。通過增設(shè)支撐能夠提高構(gòu)件的剛度或者重點加強某一支柱的剛度;或者通過改變受彎桿件的截面內(nèi)力進行適當?shù)募庸?，調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置或者將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為撐桿式的結(jié)構(gòu)，采用適當?shù)姆绞礁淖冭旒艿臈U件內(nèi)力，如：預(yù)應(yīng)力拉桿，對結(jié)構(gòu)進行適當?shù)募庸ぁ?/p>

2.3.2結(jié)構(gòu)連接的加固

一般使用焊縫、螺栓和鉚釘?shù)姆绞綄︿摻Y(jié)構(gòu)和加固構(gòu)件進行適當?shù)倪B接，其中螺栓又分為兩種，即普通螺栓和高強度螺栓，根據(jù)實際情況選擇不同的連接方式。在實際施工過程中，需要分析結(jié)構(gòu)加固的具體情況，結(jié)合施工現(xiàn)場的情況與結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)造，充分考慮各種因素，從而選出最優(yōu)的連接方式。在鋼結(jié)構(gòu)加固過程中出現(xiàn)頻率最高的方式為焊縫和高強度螺栓連接等兩種方式，如果鋼結(jié)構(gòu)連接有特殊的要求，則需要聯(lián)合兩種方法組合連接。

2.3.3鋼結(jié)構(gòu)裂紋處理及加固

由于鋼結(jié)構(gòu)受到多次的荷載作用，并且在加工、選材、設(shè)計等方面存在不合理的問題，會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷或者裂紋，如果沒有及時處理裂紋，裂紋具有一定的擴展性，會在荷載的作用下，不斷擴大縫隙的長度和寬度，最終加劇結(jié)構(gòu)的損壞程度，進一步引發(fā)安全問題。因此，必須采取有效的措施處理鋼結(jié)構(gòu)裂紋。分析裂縫出現(xiàn)的根因，并深究其可能造成的影響，根據(jù)分析得出的結(jié)果采取相應(yīng)的措施對鋼結(jié)構(gòu)進行加固，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免由于裂紋的存在，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失衡，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成一定的威脅。

3.結(jié)語

綜上所述，對民用建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計能夠有效保障建筑物的穩(wěn)定性和安全性，為了延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命以及保證建筑的安全，對結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計改造法能夠有效應(yīng)對承載力不足的構(gòu)件。在加固改造的過程中，需要深入分析建筑結(jié)構(gòu)改造的目的和根本原因，采取科學合理的加固設(shè)計，確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計改造滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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