建筑結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)探究

彭奇

（貴州華磊工程技術(shù)有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

目前，我國大量的人口涌入城市，導(dǎo)致我國城市中中高層建筑的規(guī)模不斷擴(kuò)大，層數(shù)不斷加高，建筑結(jié)構(gòu)逐漸多元化，社會對建筑工程的需求不斷擴(kuò)大，建筑工程的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，建筑物在正常建造和使用過程中，可能會受到人為因素和自然因素的影響，可能會出現(xiàn)老化或受損現(xiàn)象，特別是在遇到自然災(zāi)害后，可能會直接影響建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性，造成建筑結(jié)構(gòu)坍塌，嚴(yán)重影響了社會群眾生命安全。因此，本文主要分析建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造技術(shù)，從而更好地保障建筑工程的穩(wěn)定性，保障建筑結(jié)構(gòu)的后續(xù)穩(wěn)定使用。

1 建筑結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

在建筑工程竣工后，隨著時(shí)間的流逝、工程的正常使用，以及自然風(fēng)化等因素的干擾，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中，出現(xiàn)使用功能下降或者是建筑結(jié)構(gòu)受損的現(xiàn)象，會因?yàn)槟承┕δ艿母淖?，或者是建筑條件的受限，導(dǎo)致建筑工程不能夠正常使用，甚至出現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)坍塌，嚴(yán)重影響了社會群眾生命安全，如果對這種損傷或者是這種裂化的規(guī)律，進(jìn)行科學(xué)的分析，就能夠及時(shí)的根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，就能夠有效的減緩建筑工程受損的時(shí)間，也能夠提高建筑結(jié)構(gòu)自身的安全性和穩(wěn)定性，延長建筑結(jié)構(gòu)后續(xù)的使用壽命。因此，工作人員需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的評估，并采取相應(yīng)的加固改造措施，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的自身性能。我國許多的工程技術(shù)人員也已經(jīng)將工作的注意點(diǎn)放在了建筑結(jié)構(gòu)的加固改造設(shè)計(jì)中，并將加固技術(shù)作為了重點(diǎn)的研究領(lǐng)域，積極采取優(yōu)化措施，加強(qiáng)資金和人才的投入，進(jìn)行建筑物的改造升級，并進(jìn)行建筑架構(gòu)的有效調(diào)整，并且能夠?qū)?zāi)后受損的建筑物，進(jìn)行妥善的管理，能夠?qū)π枰黾訕菍咏ㄖ锘蛘吒邔咏ㄖ?，進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，檢驗(yàn)后保障建筑結(jié)構(gòu)自身的耐久性和使用性。其次，建筑結(jié)構(gòu)自身的安全性和耐久性，也會直接影響后續(xù)的加固處理，如果建筑物自身的使用性能不好，就應(yīng)該及時(shí)的做好相應(yīng)的加固工作，如果產(chǎn)生的后續(xù)影響不同，如果安全性不好，也應(yīng)該及時(shí)的將建筑物進(jìn)行拆除，從而更好地保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)的原則

結(jié)構(gòu)加固方法應(yīng)力求簡單、有效、施工方便，有時(shí)提出的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案看起來合理，但受現(xiàn)場條件的限制，施工十分困難，甚至無法實(shí)施，所以只有對現(xiàn)場全面了解，對原始資料、圖紙、文件充分調(diào)查研究后，盡量減少對原結(jié)構(gòu)損傷，避免不必要的拆除，作出方便施工的設(shè)計(jì)方案，才能使得結(jié)構(gòu)加固的質(zhì)量得到切實(shí)的保證。應(yīng)當(dāng)指出并不是所有提出結(jié)構(gòu)加固或改造的問題通過結(jié)構(gòu)加固都能得到解決，有時(shí)因建筑物本身年代久遠(yuǎn)，破損比較嚴(yán)重，或當(dāng)時(shí)建造標(biāo)準(zhǔn)較低，無法通過加固達(dá)到現(xiàn)今規(guī)范要求（抗震），對這種情況只能放棄，不留后患。

2.1 整體性原則

工作人員為了進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)加固的良好效果，首先要及時(shí)考慮建筑結(jié)構(gòu)自身的整體性和安全性，要在后續(xù)的改造過程中，實(shí)現(xiàn)良好的施工效果，要堅(jiān)持因地制宜的原則，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，要對建筑工程中的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)部件，可能會對未來建筑工程的使用造成哪方面的影響進(jìn)行合理的分析，如果部分建筑構(gòu)件出現(xiàn)了問題，那么則需要對部分構(gòu)件進(jìn)行一定的加固和升級，在加固過程中也要避免加固局部構(gòu)件時(shí)，出現(xiàn)其他因素的干擾，要切實(shí)地提高構(gòu)件的穩(wěn)定性，明確構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，要保障建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力具有一定的穩(wěn)定性。因此，工作人員要堅(jiān)持整體性原則，要切實(shí)地考慮建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并及時(shí)采取措施，進(jìn)行優(yōu)化改造，切實(shí)地進(jìn)行整體設(shè)計(jì)方案的挑戰(zhàn)和升級，避免在后續(xù)施工過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

2.2 合理性原則

在改造過程中要考慮整體性，同時(shí)，也要考慮建筑結(jié)構(gòu)改造施工的合理性和經(jīng)濟(jì)性，要使用科學(xué)的施工方案，正確的施工材料，要在施工過程中，嚴(yán)格的保障加固改造工程的質(zhì)量和安全，在正式的改造過程中，工作人員要依據(jù)改造方案對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的調(diào)整，要改善建筑物的系統(tǒng)受力程度和發(fā)散程度，如果實(shí)際的施工設(shè)計(jì)方案，不能夠達(dá)到預(yù)期的要求，則需要根據(jù)實(shí)際的建設(shè)情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，并著重的對設(shè)計(jì)改造方案中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行施工和調(diào)整，分析周圍零部件沒有達(dá)到相關(guān)要求的具體原因，從而在后續(xù)進(jìn)行加固改造時(shí)，能夠更加合理、更加科學(xué)，盡量保障整體建筑工程的施工處于較高的性價(jià)比水平。此外，在具體開展改造加固工程時(shí)，也要堅(jiān)持因地制宜的原則，要結(jié)合實(shí)際的施工情況，以及未來的實(shí)際使用要求，進(jìn)行相應(yīng)的改造和設(shè)計(jì)，要避免出現(xiàn)資源閑置，或者是改造不合理的現(xiàn)象，加大了工程投入，造成了原材料的浪費(fèi)和閑置。因此，在改造前，設(shè)計(jì)師要優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并深入現(xiàn)場進(jìn)行具體的考察和分析，要堅(jiān)持合理性原則，進(jìn)一步地保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 必要性原則

建筑行業(yè)快速發(fā)展，提高了建筑使用者對建筑結(jié)構(gòu)自身安全性和穩(wěn)定性的關(guān)注程度，在傳統(tǒng)的建筑施工過程中，為了進(jìn)一步的保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，工作人員也會采用加固設(shè)計(jì)和改造技術(shù)。而在新形勢下，隨著我國加固改造技術(shù)的不斷升級，加固改造技術(shù)也在不斷優(yōu)化，建筑物在長期的使用過程中，會受到多種因素的干擾，可能會出現(xiàn)墻體開裂，或者是產(chǎn)生裂縫、表層脫落等現(xiàn)象，那么針對這些問題，工作人員就必須對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的加固和改造，要對受害程度相對較輕的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。如果其受害程度不能夠影響建筑結(jié)構(gòu)自身的安全性和穩(wěn)定性，那么可以在后續(xù)進(jìn)行加固改造，要明確建筑結(jié)構(gòu)加固改造的必要性和重要性[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固改造的施工技術(shù)

3.1 增大截面加固技術(shù)

增大截面加固法是建筑加固改造中要積極的采取優(yōu)化措施，增加建筑構(gòu)件的橫截面積，或者也可以從基礎(chǔ)入手，切實(shí)的提高鋼筋自身的鋼度和強(qiáng)度，提高鋼筋的承載能力。同時(shí)，工作人員也可以采用自身頻率的直接加固方法，可以在建筑基礎(chǔ)、建筑結(jié)構(gòu)、梁柱等建筑構(gòu)件中進(jìn)行一定的加固和升級，也可以采用應(yīng)用較為廣泛的建筑加固措施，用于梁、柱、墻等建筑結(jié)構(gòu)的改造，并且采取增大截面加固技術(shù)，在建設(shè)過程中，施工方法較為簡單，適應(yīng)性較強(qiáng)，并且能夠有效的結(jié)合工作人員的建筑經(jīng)驗(yàn)，操作效率較高。但在施工過程中可能會需要進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，可能會導(dǎo)致施工過程中對作業(yè)條件要求較多，可能會在加工后導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的自身重量增大，造成建筑內(nèi)部使用空間的面積急劇減少，影響了社會群眾的居住滿意度。

增大截面加固法可以根據(jù)原構(gòu)件的受力性質(zhì)、尺寸面積、和施工條件的實(shí)際情況，加固設(shè)計(jì)可以為單面、雙面、三面和四面增大構(gòu)件截面。例如，軸心受壓混凝土柱常常采用四面加大截面法，偏心受壓混凝土柱如果受壓邊較為薄弱時(shí)，可以僅僅對受壓邊進(jìn)行加固，即單面加大截面法，受拉邊薄弱時(shí)可以只對受拉邊加固。而梁、板等受彎混凝土構(gòu)件，如果是以增大截面為主的加固施工，可以對受壓區(qū)域加固，也可以以增加配筋為主加固受拉區(qū)，或者二者同時(shí)進(jìn)行。另外也可以按要求配置構(gòu)造鋼。增大截面加固法如圖1 所示。

圖1 增大截面加固法

3.2 粘貼纖維復(fù)合材料加固技術(shù)

纖維加固包括纖維布加固和纖維板加固兩種。粘貼纖維復(fù)合材料加工技術(shù)，在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中使用相對廣泛。通常是在混凝土結(jié)構(gòu)的外部粘貼玻璃纖維或者是碳纖維，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造，纖維復(fù)合材料具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，它不僅具有一定的復(fù)合功能，還能夠在建筑材料的表面形成一定的防護(hù)效果，能夠在溫度較高或者是其他惡劣環(huán)境下，通過粘貼劑的使用，進(jìn)行建筑材料表面的防護(hù)和保護(hù)，并且隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國的粘貼纖維復(fù)合材料加工技術(shù)也在不斷優(yōu)化和升級，目前也已經(jīng)成為比較安全且可靠的加工技術(shù)，能夠在后續(xù)的使用過程中，為工作人員進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的加固改造，提供有效的幫助[3]。但粘貼纖維復(fù)合材料加固法提高構(gòu)件承載力有限，一般僅能提高構(gòu)件承載力15%以內(nèi)，因此使用也較為局限。

3.3 粘鋼加固技術(shù)

在民用建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的規(guī)模類型較為多元化，建筑空間相對較小，沒有辦法通過增加受力截面的方式，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的加固和改造。因此，工作人員通常會采用粘鋼板加固技術(shù)，粘鋼加固法是建筑結(jié)構(gòu)工程中常用的建筑加固技術(shù)，用專用型結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表層，可達(dá)到加固和提升建筑結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的效果。

粘鋼加固的優(yōu)點(diǎn)如下：施工迅速，在確保粘鋼結(jié)構(gòu)品質(zhì)前提下，迅速完成工程施工任務(wù)；簡易輕便，與其他加固方式對比，粘貼鋼板施工干凈簡易，現(xiàn)場無濕作業(yè)，加固后，無須改變原有空間，鋼板輕，結(jié)構(gòu)重量增加少，不容易導(dǎo)致其他部位的連鎖加固；經(jīng)濟(jì)發(fā)展合理，因?yàn)槭┕に俣雀欤乐够驕p少停工停業(yè)時(shí)間，與其他建筑加固方式對比，粘鋼大大節(jié)約了成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)收益。

3.4 增加支點(diǎn)加固技術(shù)

增加支點(diǎn)加固技術(shù)，是一種較為傳統(tǒng)的加固技術(shù)，適用于建筑結(jié)構(gòu)跨度相對較大的情況。工作人員首先要在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部增加受力支點(diǎn)，提高建筑結(jié)構(gòu)自身的承載力，同時(shí)要求對內(nèi)部功能影響程度較小。在加固設(shè)計(jì)過程中，對于具體的支點(diǎn)位置的選擇，要對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，確定合理的支點(diǎn)位置?？偟膩碚f增加支點(diǎn)法加固較為直接有效，傳力簡單，但對于支點(diǎn)基礎(chǔ)的選擇要慎重，持力層應(yīng)選擇為原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)持力層相同。

3.5 外加預(yù)應(yīng)力加固法

外加預(yù)應(yīng)力加固法也是工作人員采取的常用方法。工作人員在進(jìn)行建筑加固時(shí)，要堅(jiān)持整體性原則，可以從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)入手，對建筑結(jié)構(gòu)的外墻或者主體支架進(jìn)行加固和升級，能夠切實(shí)地通過外部加固的方式，提高建筑結(jié)構(gòu)自身的承載力，并且也不會破壞內(nèi)部空間，具有適用范圍較廣、施工簡單的特點(diǎn)。

之前幾種加固方法都是被動的加固方法，這主要表現(xiàn)在他們都不能減小，更不能消除結(jié)構(gòu)自重所產(chǎn)生的應(yīng)力和變形。并且外加預(yù)應(yīng)力加固法，本身對建筑結(jié)構(gòu)的影響相對較少，能夠在減少自重的情況下，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)原有的狀態(tài)，能夠切實(shí)地提高建筑結(jié)構(gòu)的硬度和強(qiáng)度，切實(shí)地提高建筑結(jié)構(gòu)整體的承載能力。

3.6 混凝土置換加固法

混凝土置換加固法是工作人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固過程中經(jīng)常使用的方法之一，能夠有效的替換建筑結(jié)構(gòu)劣質(zhì)的混凝土，能夠?qū)崿F(xiàn)置換資源的工作目標(biāo)，從而更好的恢復(fù)建筑工程的基本建筑結(jié)構(gòu)。并且，采用該方法，能夠有效的在建筑工程加固后恢復(fù)建筑工程的原貌，能夠不改變建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間大小，也能夠切實(shí)的提高新舊混凝土之間的連接能力，能夠避免在進(jìn)行加固過程中損傷建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部原有的零部件，也能夠避免損傷鋼筋，能夠切實(shí)的提高建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和安全性。但在采用混凝土置換加固方法時(shí)，工作人員需要具有一定工作經(jīng)驗(yàn)，可能會導(dǎo)致新舊混凝體在銜接的過程中出現(xiàn)問題，甚至可能會在挖掘的過程中損傷到了原構(gòu)件，對工作條件要求較高。在濕環(huán)境下作業(yè)期長。置換混凝土之前需要做較為復(fù)雜的支撐方案，以防止挖空混凝土引起結(jié)構(gòu)坍塌[4]。并且，對施工要求較高或剪力較大的結(jié)合面，應(yīng)當(dāng)置入一定的L 型或U 型的錨筋。

3.7 植筋加固

工作人員在采用植筋技術(shù)時(shí)，需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的基本類型，要采用先進(jìn)的加固技術(shù)銜接新舊混凝土，明確具體的結(jié)構(gòu)受力點(diǎn)，并在確定鋼筋數(shù)量、性質(zhì)、位置等多元化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉆孔和清孔處理，并插入鋼筋，使鋼筋和混凝土能夠固定在一起，然后再澆筑新的混凝土，從而保證了新舊之間的有效銜接，達(dá)到共同受力，實(shí)現(xiàn)整體性的工作目標(biāo)。并且，采用該方法，工作效率相對較高，適應(yīng)性較強(qiáng)，對工作條件要求較低，整體性較好、價(jià)格低廉，因此被廣泛應(yīng)用于建筑工程的加固工作中[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)的加固方法多種多樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述幾種，在具體工程實(shí)踐中要具體問題具體分析，因地制宜，有時(shí)用一種方案，有時(shí)又多種方案混合使用，總之做出合適具體項(xiàng)目的加固方案。加固設(shè)計(jì)時(shí)一定要做好前期調(diào)研工作，熟悉現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，工作面等，深入理解原設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)意圖，多調(diào)查取證，做到成竹于胸，才能做出優(yōu)秀的加固作品。