房屋建筑工程結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)分析

劉永康

（山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，建筑業(yè)也迅速發(fā)展。但是，中國(guó)人口眾多，建筑工地很小，舊建筑物的拆除成本也在增加。傳統(tǒng)房屋通常是磚、混凝土和鋼結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)性能的各個(gè)方面，例如安全性、耐用性、整體和區(qū)域穩(wěn)定性、可靠性等，由于受到自然環(huán)境和使用的長(zhǎng)期破壞，存在潛在的安全隱患。

1 加固施工的重要性

國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展表明，當(dāng)施工達(dá)到一定階段時(shí)，土木工程結(jié)構(gòu)的維護(hù)和改造已成為主要的施工需求。由于特殊的歷史和發(fā)展，中國(guó)的工程結(jié)構(gòu)，特別是建筑物，必須以各種方式進(jìn)行加固，修復(fù)和改造。建筑加固，翻新的前提是根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取和評(píng)估相應(yīng)的加固措施。由于城市化進(jìn)程的加快，在設(shè)計(jì)、施工和管理方面存在固有的缺陷[1]。同時(shí)，在火災(zāi)、地震等災(zāi)害的影響下，建筑結(jié)構(gòu)的識(shí)別和加固已成為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)前，為了獲得更大的投資回報(bào)率，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)發(fā)展和生產(chǎn)率提高的重點(diǎn)已經(jīng)從新興工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)過(guò)渡。圖1 項(xiàng)目施工質(zhì)量控制的評(píng)價(jià)。

圖1 項(xiàng)目施工質(zhì)量控制的評(píng)價(jià)

2 加固改造的作用

2.1 延長(zhǎng)建筑使用壽命

對(duì)任何的建筑工程項(xiàng)目而言，其從設(shè)計(jì)到使用都有一定的使用期限，結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全是影響建筑使用壽命的關(guān)鍵因素，建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平越高，也就意味著建筑的使用壽命越長(zhǎng)，越能在其設(shè)計(jì)年限內(nèi)保持最佳的結(jié)構(gòu)性能。對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造，可有效克服傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)方面所存在的不足，改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)中的不合理之處，進(jìn)而延長(zhǎng)建筑的使用壽命。

2.2 延長(zhǎng)建筑物的使用時(shí)間

在房屋建筑質(zhì)量評(píng)斷上，涉及很多專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中最為直觀的當(dāng)屬建筑物整體使用時(shí)間。現(xiàn)階段，很多建筑物在施工結(jié)束后，會(huì)受到很多因素影響，從而導(dǎo)致房屋建筑使用壽命大幅縮短，造成資本消耗和浪費(fèi)。此時(shí)，結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑸鲜鰡?wèn)題合理解決，強(qiáng)化房屋建筑質(zhì)量的同時(shí)，延長(zhǎng)建筑物的使用期限，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2.3 增強(qiáng)建筑耐用性

建筑工程的耐久性同樣是工程結(jié)構(gòu)中人們關(guān)注的一個(gè)重要指標(biāo)，為使建筑能夠在其設(shè)計(jì)年限內(nèi)保持其最佳性能，就需要在前期的設(shè)計(jì)工作中，全面做好建筑耐久性的評(píng)估，給實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供切實(shí)的保障。但建筑工程在交付投入使用以后，往往會(huì)伴隨著人為因素、外部環(huán)境因素等干擾，而這些因素都可能會(huì)導(dǎo)致建筑的耐久性受到影響，通過(guò)對(duì)既有建筑的結(jié)構(gòu)加固與改造，可進(jìn)一步增強(qiáng)建筑耐用性。

2.4 保證個(gè)人最基礎(chǔ)的生命財(cái)產(chǎn)安全

近些年來(lái)，各地老舊房屋的坍塌新聞和世界范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)的極端地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，使人們對(duì)居住建筑的質(zhì)量多有擔(dān)憂，加固改造的必要性顯而易見(jiàn)。不僅如此，根據(jù)房屋的實(shí)際情況，選擇合理的加固技術(shù)，也是對(duì)自我生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)任的必要態(tài)度。

3 實(shí)施加固措施的原因及易出現(xiàn)問(wèn)題

①建筑加固項(xiàng)目的法律制度不健全，對(duì)建筑加固項(xiàng)目的效率產(chǎn)生了一定的影響。②在建筑加固材料過(guò)程中缺乏適用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使在進(jìn)行加固項(xiàng)目的過(guò)程中難以保證質(zhì)量和效率，同時(shí)也威脅到建筑工人的人身和財(cái)產(chǎn)安全[2]。③有必要提高從事房屋建筑加固工作的員工的工作素養(yǎng)。無(wú)法實(shí)施房屋建筑加固的安全性和質(zhì)量，不利于房屋建筑加固的發(fā)展。為了更好地解決這些問(wèn)題，國(guó)家和政府應(yīng)該通過(guò)建立更加完善的住房建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)體系，更好地執(zhí)行建設(shè)管理程序，促進(jìn)住房建設(shè)加固工作的更好發(fā)展。同時(shí)，有必要建立全面的房屋建筑施工施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以更有效地促進(jìn)房屋建筑工程加固工作的發(fā)展，從而有效改善建筑工程加固過(guò)程。

4 加固施工

4.1 加強(qiáng)建筑構(gòu)件

建筑物的壓縮構(gòu)件包含混凝土方柱結(jié)構(gòu)，需要有效地加固以更好地執(zhí)行其工作。為了加強(qiáng)方柱結(jié)構(gòu)的功能，可以通過(guò)纏繞碳纖維來(lái)實(shí)現(xiàn)。在處理之后，混凝土圓柱結(jié)構(gòu)也可以具有良好的加固效果，提高了承載能力，并且在加固過(guò)程中增加了相關(guān)的結(jié)合力。碳纖維在建筑項(xiàng)目中發(fā)揮良好作用，可以制造混凝土材料。由于粘結(jié)力得到更好的顯示，混凝土材料可以更好地滿足相應(yīng)的建筑加固功能[3]。

4.2 建筑剪力構(gòu)件的加固

在混凝土建筑中，每次施工時(shí)都會(huì)存在剪切力，有效地利用碳纖維可以很好地增強(qiáng)混凝土的剪切力，因此加固效果非常好。相應(yīng)的碳纖維結(jié)構(gòu)是通過(guò)適合當(dāng)?shù)貤l件的結(jié)構(gòu)方法完成的，該方法可以有效抵抗剪切力增加的效果。碳纖維在混凝土建筑物的加固中具有重要的應(yīng)用，它增加了建筑物的柔韌性并使其具有更好的抗剪性能[4]。

5 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用形式

5.1 碳纖維材料加固

考慮到當(dāng)前的住宅建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)，選擇碳糊狀碳纖維材料的頻率很高，這是房屋加固和重建的常用施工技術(shù)。工程結(jié)構(gòu)會(huì)在時(shí)間的影響下?lián)p壞其自身的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，可以使用拼接碳纖維材料加固技術(shù)對(duì)房屋進(jìn)行修復(fù)和加固。結(jié)構(gòu)損壞。在加固房屋結(jié)構(gòu)的同時(shí)，粘貼碳纖維材料的加固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。該材料本身具有高強(qiáng)度和抗拉伸性，并且重量較輕。在增強(qiáng)技術(shù)的幫助下，使用纖維材料加固房屋的結(jié)構(gòu)，將碳膠粘可以加快房屋的建造速度。物理基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)力得到提高，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，應(yīng)用效果相對(duì)較好?？梢哉f(shuō)，附著碳纖維材料的增強(qiáng)技術(shù)具有出色的增強(qiáng)效果。碳纖維材料具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性能，很強(qiáng)的耐久性，可以防止各種材料的腐蝕，并且具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。

5.2 增加橫截面

在建筑結(jié)構(gòu)加固的重建技術(shù)中，增截面加固技術(shù)被廣泛使用，屬于現(xiàn)有的加固和重建方法，即在需要加固的原始結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加固一層網(wǎng)眼砂漿?；蛘?，在其上豎立一層鋼混凝土，可以與原始結(jié)構(gòu)一起使用，以查看它是否可以提高結(jié)構(gòu)的自支撐能力。這種施工作業(yè)技術(shù)非常簡(jiǎn)潔，應(yīng)用范圍很廣，具有很好的加固和變形效果?？捎糜诩庸毯托薷姆课萁ㄖ母鞣N組件和結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目。

5.3 剪力墻加固法

分析工程項(xiàng)目實(shí)際情況來(lái)看，其房屋建筑結(jié)構(gòu)樓層蓋板長(zhǎng)度與寬度比、結(jié)構(gòu)形式、砂漿混凝土強(qiáng)度、柱截面處尺寸，以及填充墻與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)等，均不符合當(dāng)前我國(guó)關(guān)于抗震鑒定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)的要求。綜合多項(xiàng)影響因素的鑒定結(jié)果分析來(lái)看，目前該項(xiàng)目的綜合抗震能力指數(shù)＜1.0，需要對(duì)該房屋建筑結(jié)構(gòu)采取加固技術(shù)措施；另外，在對(duì)該房屋建筑結(jié)構(gòu)變形鑒定中，能夠確定第1 層與第2 層之間存在著較大建筑結(jié)構(gòu)層間位移角變形，無(wú)法滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）的相關(guān)要求，因此，該房屋建筑結(jié)構(gòu)評(píng)定結(jié)果為不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）要求。

5.4 粘結(jié)鋼板的補(bǔ)強(qiáng)方法

鋼板膠粘劑加固技術(shù)主要使用特殊的建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板粘結(jié)到混凝土結(jié)構(gòu)的表面，以確保待加固的混凝土結(jié)構(gòu)和原始結(jié)構(gòu)可以一起形成，以及支撐能力、強(qiáng)度、剛度以及結(jié)構(gòu)本身的加固速度、剪切力、抗彎矩的能力和抵抗力。鋼漿增強(qiáng)技術(shù)對(duì)建筑物中的結(jié)構(gòu)黏合劑有很高的要求，但對(duì)粘合性和強(qiáng)度沒(méi)有很高的要求。鋼漿補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)快速，簡(jiǎn)單，并且結(jié)構(gòu)形狀不會(huì)改變。對(duì)建筑空間的需求較少，廣泛用于房屋建筑的結(jié)構(gòu)加固，但存在某些缺陷。它非常脆弱，根據(jù)溫度環(huán)境的不同，加固成本很高。

5.5 噴射混凝土加固

混凝土澆注加固技術(shù)主要使用混凝土澆注裝置將混凝土混合物快速噴灑到需要的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上，從而使其迅速固化并形成?；炷羾娚溲a(bǔ)強(qiáng)技術(shù)可以分為兩種方法：濕噴和干噴。灑水混凝土依靠水泥與骨料之間的高速連續(xù)沖擊來(lái)達(dá)到良好的壓實(shí)效果，只需要一部分模板，施工周期短，灑水混凝土層與原有結(jié)構(gòu)粘結(jié)力強(qiáng)，適用范圍廣[5]。但是，在混凝土噴射補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)混凝土配合比的要求非常高，必須配備相應(yīng)的噴射裝置，在實(shí)際工作中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和噪聲，造成污染。

5.6 粘結(jié)外包型鋼加固法

從本質(zhì)上看，粘結(jié)外包型鋼加固法屬于加大截面法的一種，這一技術(shù)的具體應(yīng)用就是將準(zhǔn)備好的型鋼構(gòu)件直接加固到混凝土的結(jié)構(gòu)外層中，經(jīng)由鋼板材料與混凝土材料的牢固粘結(jié)，來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)整體性、承載力，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化和加固的目的。外包型鋼加固法實(shí)際上將粘結(jié)技術(shù)應(yīng)用在了外層型鋼和混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合上，二者的粘結(jié)過(guò)程主要是通過(guò)灌注結(jié)構(gòu)與錨栓等方式實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)方式，也就使二者構(gòu)成了整體性受力體系，改善了原先的混凝土結(jié)構(gòu)性能[6]。雖然粘結(jié)外包型鋼加固法與加大截面加固法之間存在高度的原理相似，但二者相比較，粘結(jié)外包型鋼加固法具有更高的可靠性，在實(shí)際的加固處理中，占用的建筑空間相對(duì)有限，因?yàn)檫@一加固技術(shù)是通過(guò)外層型鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的，受到高溫場(chǎng)地或者其他因素的影響非常大，如腐蝕、生銹等，均可能會(huì)影響最終的加固效果[7]。

5.7 增設(shè)屈曲約束支撐加固法

結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況分析，明確案例，框架—支撐體系是框架與普通支撐組合的結(jié)構(gòu)體系，但是普通支撐存在一定缺陷，普通支撐在軸向壓力作用下容易發(fā)生屈曲，且承載力和剛度會(huì)下降，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，且由于支撐過(guò)早屈曲導(dǎo)致鋼材的性能得不到充分發(fā)揮，降低了鋼材的使用率。屈曲約束支撐是防屈曲減震構(gòu)件的一種，它克服了普通支撐受壓屈曲的缺點(diǎn)，具有在受拉和受壓狀態(tài)下都不會(huì)發(fā)生屈曲的特性。屈曲約束支撐的中心是內(nèi)核芯板，與普通支撐不同的是，外部設(shè)置有套管，一般套管為鋼套管，內(nèi)核芯板被置于鋼套管內(nèi)，在鋼套管和芯板之間有填充材料，一般為混凝土或砂漿。為了減小芯板受軸力時(shí)傳給填充材料的力和受壓情況下膨脹，通常還在芯板與填充材料之間留有一定間隙或加入一層無(wú)粘結(jié)材料[8]。屈曲約束支撐所受的荷載，全部由芯板內(nèi)核承擔(dān)，鋼套管和填充材料僅約束內(nèi)核芯板受壓屈曲，以此達(dá)到支撐在受拉和受壓兩種情況下都能發(fā)生屈服。屈曲約束支撐具有承載力高、延性和滯回性能好的特點(diǎn)，以及在加固工程中布置方便[9]。

5.8 化學(xué)植筋加固法

在房屋建筑中，化學(xué)植筋加固法是能解決薄弱位置的問(wèn)題，可以針對(duì)薄弱位置進(jìn)行加固。目前為止房屋建筑材料更多是使用水泥、混凝土、工程塑料、復(fù)合材料、鋼筋等，這些材料中，鋼筋就像是房屋筋骨，起著一定的支撐作用。其中化學(xué)植筋加固法就是利用工程化學(xué)法植筋膠植筋，這種方法使用的材料基本上都是鋼筋，這種植筋技術(shù)存在很多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛利用，優(yōu)點(diǎn)是抗震、耐腐蝕、耐高溫、不易變形、工期短，同時(shí)節(jié)省了時(shí)間成本和人力投入、公司資金投入，這種建造方法能保證房屋的質(zhì)量，盡量減少墻體之間的變形、裂縫等問(wèn)題出現(xiàn)[10]。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，基于建筑物整體結(jié)構(gòu)的加固和變形處理是非常復(fù)雜的施工措施，并且與以后使用建筑物結(jié)構(gòu)時(shí)的安全因素直接相關(guān)。然后，大多數(shù)建筑工程師需要進(jìn)一步改善建筑物整體結(jié)構(gòu)的加固和變形效果，并在建筑物的后續(xù)使用過(guò)程中確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。為了積累更多相關(guān)的施工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，合理選擇房屋環(huán)境和整體施工要求、標(biāo)準(zhǔn)等，進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)的改造和加固，進(jìn)行加固，重建房屋的整體結(jié)構(gòu)，并確保加固和改造的效率以及整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。