基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑加固改造探討

賈 彬

（甘肅嘉榮建設(shè)工程科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著社會的不斷發(fā)展，一些老舊建筑已經(jīng)無法使用，如果盲目拆除不僅會造成資源浪費(fèi)，還會破壞城市整體環(huán)境。要想使這類建筑重新發(fā)揮作用，提高使用價(jià)值，就要通過科學(xué)的方法對其進(jìn)行改造施工，從而賦予其新的能力。因此，需要深入研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加固改造技術(shù)，明確各項(xiàng)技術(shù)的核心原理和應(yīng)用方法，為建筑結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)提供支持。

1 建筑結(jié)構(gòu)加固改造的原因

在我國城鄉(xiāng)一體化發(fā)展過程中，建筑工程是核心內(nèi)容。同時，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸深入，人們物質(zhì)生活水平不斷提高，對建筑結(jié)構(gòu)提出更高的要求。從目前城市規(guī)劃和建設(shè)情況來看，新舊建筑交錯、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建筑結(jié)構(gòu)功能要求高，導(dǎo)致一些建筑已經(jīng)無法滿足人們的生活需求，所以，要對其進(jìn)行科學(xué)的加固改造。

1.1 建筑結(jié)構(gòu)缺陷及隱患

隨著人們的長期使用，部分建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定的缺陷。這些缺陷造成了嚴(yán)重的安全隱患，同時影響了人們的工作和生活。這些缺陷和隱患產(chǎn)生的原因包括3 個方面：第一，人為因素造成。建筑結(jié)構(gòu)長期使用中，由于人們對建筑結(jié)構(gòu)有了新的使用要求，原有空間結(jié)構(gòu)存在沖突問題，所以，拆除結(jié)構(gòu)中的墻體進(jìn)行重建，直接破壞了建筑結(jié)構(gòu)原有的安全性和穩(wěn)定性，造成事故風(fēng)險(xiǎn)。第二，工程建設(shè)方面出現(xiàn)缺陷隱患。影響因素主要有：原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題、設(shè)計(jì)錯誤及偏差、施工單位未按要求選用物料、施工技術(shù)和工藝問題等，都會造成結(jié)構(gòu)缺陷，影響人員的使用效果。第三，竣工驗(yàn)收階段。主要是未及時發(fā)現(xiàn)并處理建筑結(jié)構(gòu)自身的缺陷和隱患，讓不符合要求的建筑結(jié)構(gòu)投入使用，建筑結(jié)構(gòu)不能保證應(yīng)有的安全和穩(wěn)定。

1.2 外界因素影響降低安全性能

除了建筑結(jié)構(gòu)先天缺陷外，后天缺陷也會嚴(yán)重影響使用安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。第一，建筑機(jī)構(gòu)維護(hù)和管理不當(dāng)，無法排除隱患問題，導(dǎo)致小問題變成大隱患，影響其穩(wěn)定性。第二，極端天氣影響，如臺風(fēng)、冰雹等天氣破壞了原有的安全性。第三，地震、洪水等自然災(zāi)害影響。第四，火災(zāi)、爆炸事故影響。這些外界影響因素具有突發(fā)性和不可預(yù)料性，會給建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，破壞原有結(jié)構(gòu)。一旦出現(xiàn)這些問題，建筑結(jié)構(gòu)將無法繼續(xù)使用，需要進(jìn)行加固改造。

1.3 國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范變化提出的新要求

建筑行業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱型產(chǎn)業(yè)，同時也是各地區(qū)城市規(guī)劃和建設(shè)的關(guān)鍵，因此，建筑工程建設(shè)受到了廣泛關(guān)注。而國家為了規(guī)范建筑領(lǐng)域發(fā)展，提高工程建設(shè)質(zhì)量，不斷完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為建筑工程建設(shè)提供指導(dǎo)。從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)程角度來看，不同時期對建筑結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)要求明顯不同。相比于傳統(tǒng)工程建設(shè)，現(xiàn)代工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指標(biāo)更詳細(xì)，也更嚴(yán)格，以往的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會的建筑結(jié)構(gòu)安全、質(zhì)量要求。但由于這些建筑物還在使用壽命內(nèi)，盲目拆除會造成嚴(yán)重的成本浪費(fèi)和資源損失。因此，需要結(jié)合現(xiàn)階段國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對其進(jìn)行加固改造，通過后期優(yōu)化的方法，使傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)符合現(xiàn)代工程使用要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固改造的意義

建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性是評價(jià)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要指標(biāo)。在建筑行業(yè)長期發(fā)展過程中，這3 項(xiàng)指標(biāo)一直是評價(jià)人員管控的重點(diǎn)內(nèi)容。但隨著科技和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)老舊建筑的這3 方面指標(biāo)很難滿足現(xiàn)代工程要求。因此，需要進(jìn)行加固和改造處理。只有經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)后才能繼續(xù)使用。現(xiàn)階段，我國建筑加固工程作為建筑行業(yè)的一個分支，在短期內(nèi)得到了飛速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)逐漸完善，并且工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)越來越多，為加固改造發(fā)展提供了有力的支持。目前，國家和行業(yè)已經(jīng)針對加固改造出臺了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)施工單位科學(xué)施工，進(jìn)一步提高改造工程質(zhì)量。

建筑加固改造的意義和目的主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一方面，使建筑物滿足現(xiàn)代社會的使用要求，增加建筑結(jié)構(gòu)功能；另一方面，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，針對其自身存在的缺陷制定優(yōu)化措施，從而消除隱患影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的使用安全性。同時，對于一些需要保護(hù)的建筑結(jié)構(gòu)，通過加固改造可以延長其使用壽命。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固改造的原則

建筑加固改造非常復(fù)雜，同時具有施工標(biāo)準(zhǔn)高、質(zhì)量管控難度大、影響因素多等特點(diǎn)。因此，在制定加固改造方案時，要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，遵循基本原則來完成相關(guān)工作。加固改造原則具體包括以下幾個方面：

3.1 統(tǒng)一性原則

制定建筑加固改造方案時，要以建筑結(jié)構(gòu)的基本情況為出發(fā)點(diǎn)，分析結(jié)構(gòu)的完整性。由于建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件在長期使用中已經(jīng)無法保持應(yīng)有的安全性和穩(wěn)定性，如果盲目地進(jìn)行加固改造，不僅不會得到理想效果，反而會加速建筑損毀?；诖?，在制定方案前，應(yīng)全面檢查建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)信息制定加固改造方案，充分分析改造施工對建筑結(jié)構(gòu)整體性能的影響。

3.2 合理性原則

從項(xiàng)目本質(zhì)來看，加固改造是在建筑結(jié)構(gòu)原有基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。和新建項(xiàng)目相比，其周期較短、覆蓋較小，但直接關(guān)系到被改造建筑的后續(xù)使用，所以，必須合理制定改造方案，目的是保證加固改造各項(xiàng)工作之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，使項(xiàng)目施工順利完成。同時，要深入分析各項(xiàng)影響因素，做好預(yù)防措施。

3.3 必要性原則

要想提高建筑結(jié)構(gòu)加固改造水平，就要在初始設(shè)計(jì)階段分析加固改造的必要性。建筑結(jié)構(gòu)在長時間使用下，受到多方面因素影響，會出現(xiàn)不同程度的缺陷或者老化。一些建筑結(jié)構(gòu)缺陷、老化比較嚴(yán)重，必須進(jìn)行加固改造處理；而一些建筑結(jié)構(gòu)的缺陷、老化不會影響整體穩(wěn)定性和耐久性，如果對這類建筑進(jìn)行改造，不僅無法發(fā)揮作用，還會造成經(jīng)濟(jì)損失。所以，在項(xiàng)目開始前，需要詳細(xì)分析加固改造的必要性，以判斷項(xiàng)目開展方向。

3.4 安全性原則

建筑加固改造的目的是提高其穩(wěn)定性和耐久性，解決以往存在的質(zhì)量問題。所以，要將安全理念貫穿始終，加大安全管控力度，有效提高建設(shè)水平。安全性原則體現(xiàn)在多個方面：第一，施工單位的安全施工資質(zhì)。第二，使用材料、設(shè)備的安全性能。第三，施工人員及工作人員的安全資質(zhì)，尤其是特種作業(yè)崗位，要求工作人員持證上崗。第四，施工環(huán)節(jié)的安全管理。只有全面落實(shí)安全要求，科學(xué)、順利地完成建筑加固改造項(xiàng)目，才能最大程度地提升改造水平，使其符合人們的使用需求。

3.5 經(jīng)濟(jì)性原則

建筑結(jié)構(gòu)加固改造應(yīng)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則。主要是在項(xiàng)目開展前，深入分析改造需求，制定科學(xué)的施工方案。同時，做好項(xiàng)目預(yù)算及成本控制，在保證加固改造質(zhì)量和效率符合要求的情況下，盡可能地降低成本投入，從而提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 節(jié)能環(huán)保原則

國家加大環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的管控力度，各個行業(yè)都將環(huán)保節(jié)能作為未來發(fā)展的核心，建筑行業(yè)也是如此。所以，在進(jìn)行建筑加固改造時，要明確環(huán)保節(jié)能要求，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。要求施工單位選用綠色、環(huán)保的施工材料，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，從根源上減少能耗，消除污染隱患。

4 建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)

通過上文分析可知，建筑加固改造對城市整體規(guī)劃和建設(shè)起到非常重要的作用，可以有效解決建筑結(jié)構(gòu)缺陷和問題，提升其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，優(yōu)化建筑功能。所以，要不斷提高工藝技術(shù)，提高加固改造水平。但從項(xiàng)目實(shí)際開展情況來看，加固改造技術(shù)發(fā)展時間較短，市場環(huán)境不理想。大部分改造工作集中在設(shè)計(jì)院、高校研究院等機(jī)構(gòu)，缺少相應(yīng)的代替產(chǎn)業(yè)。隨著加固改造項(xiàng)目越來越多，建筑結(jié)構(gòu)功能變化導(dǎo)致負(fù)荷增大，導(dǎo)致改造加固項(xiàng)目難度越來越大，因此，相關(guān)單位要重點(diǎn)研究建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)，明確各項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在實(shí)際項(xiàng)目中有針對性地選擇技術(shù)，提高加固改造水平及建筑結(jié)構(gòu)的使用效果。下面對目前建筑結(jié)構(gòu)加固改造工作中常用技術(shù)加以分析。

4.1 加大截面法加固技術(shù)

加大截面法加固技術(shù)是建筑結(jié)構(gòu)加固改造中常用的技術(shù)之一，具有施工難度低、操作便利、適用范圍廣等特點(diǎn)，其主要技術(shù)原理是通過使用大于原有結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的混凝土來增加建筑結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件截面，以有效提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，使其具有更好的承載力。同時，在建筑結(jié)構(gòu)加固過程中，可以使用錨栓或者植筋的方法，將原有結(jié)構(gòu)件和新增結(jié)構(gòu)件進(jìn)行連接，并處理好連接位置，根據(jù)整體截面計(jì)算結(jié)果，調(diào)整施工內(nèi)容，該技術(shù)在承載力、剛性、穩(wěn)定性、強(qiáng)度等方面有著出色的表現(xiàn)。

4.2 外包型鋼法加固技術(shù)

外包型鋼法加固技術(shù)主要是應(yīng)用黏結(jié)技術(shù)將型鋼或者扁鋼加固到混凝土結(jié)構(gòu)外層，通過型鋼或者扁鋼的力學(xué)特點(diǎn)來完成加固改造。在此過程中，鋼材和混凝土之間可以使用粘結(jié)劑進(jìn)行技術(shù)處理。外包型鋼法加固技術(shù)與加大截面法加固技術(shù)相比，穩(wěn)定性更高，且不會占用過多的建筑空間，適用性更好。但外包型鋼法加固技術(shù)容易受到外界因素影響，出現(xiàn)腐蝕、銹蝕問題，所以，在使用前，要做好環(huán)境檢查和分析，避免因技術(shù)選用錯誤導(dǎo)致改造加固失效。

4.3 置換混凝土法加固技術(shù)

置換混凝土法加固技術(shù)有著嚴(yán)格的使用要求。在加固改造前，需要詳細(xì)勘察、檢測建筑結(jié)構(gòu)中的混凝土結(jié)構(gòu)，掌握原有混凝土質(zhì)量和性能，使用高強(qiáng)度、高性能的混凝土代替存在缺陷和問題的原有混凝土結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到加固改造目的。從置換混凝土法加固技術(shù)的本質(zhì)來看，該技術(shù)屬于直接加固法，操作簡單，效果明顯。但具有一定的局限性，由于混凝土自身特點(diǎn)，只能用于混凝土柱、混凝土梁等位置。所以，在實(shí)際施工過程中，施工單位應(yīng)掌握被改造建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，合理應(yīng)用置換混凝土法加固技術(shù)。

4.4 增加支點(diǎn)法加固技術(shù)

增加支點(diǎn)法加固技術(shù)主要是增加建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部支撐點(diǎn)降低建筑結(jié)構(gòu)的位移和跨度，屬于提高建筑結(jié)構(gòu)承載力的技術(shù)，是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的加固技術(shù)之一。一般情況下，增加支點(diǎn)法加固技術(shù)使用在受到?jīng)_擊較小的構(gòu)件位置，如梁、板等。在實(shí)際施工過程中，由于建筑結(jié)構(gòu)中各類構(gòu)件差異較大，所以，在使用該技術(shù)時，要注意避免構(gòu)件異常受力出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題。根據(jù)應(yīng)用方法和位置區(qū)別，增加支點(diǎn)法加固技術(shù)可以分為彈性支撐加固技術(shù)和剛性支撐加固技術(shù)，施工中要明確技術(shù)特點(diǎn)，科學(xué)選用。

4.5 粘貼碳纖維布法加固技術(shù)

粘貼碳纖維布加固法是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，已受到施工單位的青睞，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。粘貼碳纖維布法主要是使用碳布粘接劑將碳纖維布粘貼在原有結(jié)構(gòu)件的混凝土表面上，使其形成一個整體的負(fù)荷截面，以提高承載力和延性，屬于直接加固法范圍。該方法的技術(shù)優(yōu)勢主要包括：材料輕便、強(qiáng)度高、操作簡單、施工效果好等。在實(shí)際應(yīng)用中，可有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，并且不會影響外觀，該技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活水平越來越高，對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量和性能提出了新的要求。在這種情況下，要對不符合現(xiàn)代社會要求的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造，從而提高其功能和質(zhì)量。