老舊建筑改造中的結構加固技術研究

摘""要：隨著城市化進程的加快，許多老舊建筑面臨著功能退化、安全隱患等問題。為了延長其使用壽命，改善居住環(huán)境，結構加固技術成為了不可或缺的一環(huán)。首先，概述了老舊建筑的現狀及其改造的必要性，接著探討了結構加固技術的意義與目的。其次，詳細介紹了加固技術的分類，包括傳統的加固方法和新型加固材料的應用，并提出了加固技術的選擇原則。最后，通過幾個典型的應用案例來說明不同加固技術的特點和適用范圍，為相關從業(yè)者提供參考。

關鍵詞：老舊建筑""結構加固""碳纖維加固""化學植筋技術""安全管理

中圖分類號：TU746.3

Research"on"Structural"Reinforcement"Technology"in"the"Renovation"of"Old"Buildings

LI"Hui

Pizhou"Construction"Engineering"Safety"Supervision"Station，"Pizhou，"Jiangsu"Province，"221300"China

Abstract："With"the"acceleration"of"the"urbanization"process，"many"old"buildings"are"faced"with"problems"such"as"functional"degradation"and"potential"safety"risks."In"order"to"extend"its"service"life"and"improve"the"living"environment，"the"structural"reinforcement"technology"has"become"an"indispensable"part."Firstly，"it"outlines"the"current"situation"of"old"buildings"and"the"necessity"of"renovation."Secondly，"it"introduces"the"classification"of"reinforcement"technologies"in"detail，"including"traditional"reinforcement"methods"and"proposes"the"application"of"new"reinforcement"materials，"and"the"selection"principles"of"reinforcement"techniques."Finally，"several"typical"application"cases"are"used"to"illustrate"the"characteristics"and"application"scope"of"different"reinforcement"technologies，"providing"reference"for"relevant"practitioners.

Key"Words："Old"building;"Structural"reinforcement;"CFRP;"Chemical"planted"bar"technology;"Safety"management

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，大量老舊建筑面臨著功能落后、安全性不足等問題，迫切需要進行改造升級。結構加固作為提高建筑安全性與耐久性的關鍵手段，在這一過程中扮演著重要角色。通過對現有建筑結構進行合理的加固處理，不僅可以有效延長建筑物的使用壽命，還能夠顯著提升其抗震性能，確保人民生命財產的安全。

1""老舊建筑改造背景與挑戰(zhàn)

隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，現代人的居住和工作需求發(fā)生了很大變化。許多老舊建筑由于年代久遠，面臨著結構老化、安全隱患以及使用功能不匹配現代需求等多重挑戰(zhàn)。結構老化問題尤為突出，隨著時間的流逝，老舊建筑的結構材料會出現不同程度的老化現象，例如混凝土構件可能出現開裂、剝落；鋼結構可能出現銹蝕；磚石結構可能出現風化、裂縫等問題[1]。這些問題直接影響了建筑的結構穩(wěn)定性和耐久性，降低了建筑物的承載能力。此外，許多老舊建筑的抗震性能較差，難以達到現行規(guī)范的要求，一旦遭遇自然災害，如地震、洪水等，這些建筑物就很容易受到損害，給居民的生命財產安全帶來嚴重威脅。老舊建筑的消防設施通常也不完善，容易引發(fā)火災事故。與此同時，老舊建筑往往無法滿足現代人對舒適性、便利性以及節(jié)能環(huán)保的需求，如缺乏電梯、保溫隔熱性能差、沒有足夠的停車位等問題，使得這些建筑不再適合現代人的生活和工作方式。因此，如何在保證原有建筑風貌的基礎上進行有效的結構加固，成為了一個亟待解決的問題。

2""結構加固技術分類

2.1""傳統加固技術

傳統加固技術因其成熟可靠，在老舊建筑改造中仍占有重要地位。以下是幾種常用的加固技術。

2.1.1""鋼筋混凝土加固

這種加固方法主要應用于梁、板、柱等構件的加固。通過增加新的鋼筋混凝土層或構件來提高原有結構的承載能力。這種方法的優(yōu)點是加固效果顯著，可以大幅度提高結構的抗彎和抗剪性能，適用于需要大幅提高承載力的情況。例如：在梁或柱的表面增設一層鋼筋混凝土套筒，或在樓板下方增設鋼筋混凝土托架，以增強其抗彎和抗剪性能。這種方法特別適用于需要增加承載力的梁、柱等承重構件。盡管這種方法效果顯著，但也存在施工周期長、自重增加等問題。施工前需要仔細評估加固后結構的自重變化對基礎的影響，并采取相應的措施。

2.1.2""鋼結構加固

鋼結構加固主要用于提高結構的承載能力和穩(wěn)定性。加固方法包括但不限于增設鋼支撐、鋼桁架、鋼套筒等。這種方法特別適用于需要快速施工或對新增結構重量有限制的情況下。鋼結構加固可以有效改善原有結構的力學性能，提高抗震能力。鋼結構加固適用于需要快速完成加固任務的場合，或者當原有結構承載力不足且不允許大幅增加結構自重時[2]，如在橋梁、高層建筑等結構中使用。施工前須確保新增鋼材與原有結構的良好連接，以確保加固效果。

2.1.3""磚混結構加固

針對磚混結構的加固，通常采用增加圈梁、構造柱等方式來增強結構的整體性和抗震能力[3]。具體做法是在關鍵位置增設鋼筋混凝土圈梁和構造柱，以形成更加堅固的結構框架。這種方法特別適用于需要提高結構整體性和抗震性能的磚混結構建筑。加固過程中，還需要注意保持原有建筑的外觀風格，確保加固后的結構既安全又美觀。加固時，應盡量減少對原有結構的破壞，確保新舊結構間的良好連接，同時，加強施工過程中的安全管理，確保施工人員和周圍居民的安全。

傳統加固技術雖然工藝成熟，但在實際應用中也需要綜合考慮結構類型、加固部位、施工條件等因素，以確保加固效果最佳。同時，考慮到老舊建筑的特殊性，還需要加強對施工過程的安全管理，確保施工人員和周圍居民的安全。

2.2""新型加固技術

隨著材料科學和技術的進步，新型加固技術逐漸被廣泛應用到老舊建筑的改造中。這些技術不僅能夠有效提升結構的安全性和耐久性，還具有施工便捷、成本效益高等特點。以下是幾種常用的新型加固技術。

碳纖維加固是一種輕質高強的加固方法，適用于各種結構形式的加固。碳纖維布或板材具有極高的抗拉強度和輕量化特性，可以顯著提高結構的承載能力和抗震性能；施工簡便，無須大型機械設備，對既有結構擾動較??；常用于梁、板、柱等構件的加固，特別適用于需要提高結構強度而不增加額外重量的情況（如圖1所示）。施工時，須確保碳纖維與混凝土基材之間良好的黏結質量，避免空鼓和起泡現象的發(fā)生。

玻璃纖維加固相比碳纖維加固成本更低，適用于對防腐有特殊要求的情況。GFRP同樣具有良好的抗拉強度和耐腐蝕性，特別適合在潮濕或腐蝕環(huán)境中使用。該技術可以用于橋梁、海洋平臺等結構的加固，也可以用于老舊建筑的外墻、屋面等部位的加固。施工時，需確保施工環(huán)境干燥，防止水分影響?zhàn)そY劑的效果。

外粘鋼板加固技術主要用于梁、柱等構件的抗彎強度和剛度的增強。通過在構件表面粘貼鋼板，可以有效提高構件的承載能力和剛度，適用于需要大幅度提高承載能力的場合。適用于需要加強梁柱結構的抗彎能力，特別適用于需要承受較大荷載的結構。施工時，須確保鋼板與混凝土之間的黏結質量，必要時可采用機械固定措施。

化學植筋技術是通過化學錨固劑將鋼筋植入混凝土內，適用于墻體加固。這種方法能夠在不破壞原有結構的情況下增強墻體的穩(wěn)定性和承載力?；瘜W植筋技術特別適用于需要增加新構件或進行局部加固的情況，如增加門窗洞口、改變墻體結構等。施工時，須確保植入鋼筋的位置準確無誤、化學錨固劑的質量合格，以保證加固效果（如圖2所示）。

高性能混凝土具有較高的強度和耐久性，適用于新舊結構的連接。HPC的低滲透性和高耐久性使其成為加固老舊建筑的理想選擇[4]。通過使用高性能混凝土進行加固，可以提高結構的整體性和耐久性，特別適用于需要提高結構耐久性的區(qū)域，如地下室、地下通道等。施工時，需確保施工過程中混凝土的拌合質量，控制好混凝土的澆筑和養(yǎng)護過程，以充分發(fā)揮其性能。

這些新型加固技術各有優(yōu)勢，可以根據具體情況選擇最適合的方法。在實際應用中，還需綜合考慮結構類型、加固部位、施工條件等因素，確保加固效果最佳。此外，在施工過程中要加強安全管理，確保施工質量和人員安全。例如：在進行碳纖維加固時，要注意施工人員佩戴適當的防護裝備，避免吸入碳纖維粉塵；在外粘鋼板加固時，要確保施工環(huán)境清潔，避免灰塵影響?zhàn)そY效果。

3""加固技術的選擇原則與應用案例

3.1""選擇原則

選擇加固技術的原則是確保加固方案既能滿足結構安全的要求，又能兼顧經濟性和實用性。以下是一些基本原則，包括相關的數據考量和公式計算。

3.1.1""結構類型

考慮原結構的特點選擇合適的加固方法。例如：對于鋼筋混凝土結構，可以優(yōu)先考慮采用碳纖維加固（Carbon"Fiber"Reinforcement）或高性能混凝土（High"Performance"Concrete"）；而對于磚混結構，則可能需要采用增設圈梁和構造柱的方式進行加固。了解原結構的材料特性，如混凝土的抗壓強度、鋼筋的抗拉強度等，以便選擇最合適的加固材料和技術。

通過計算結構構件的承載力、變形等參數，確定加固所需的最小截面尺寸或材料用量。例如，計算混凝土構件的承載力可以使用公式（1）：

式（1）中：fc是混凝土的抗壓強度；F是作用在構件上的荷載；A是構件的有效截面積。

3.1.2""加固部位

依據需要加固的具體部位選擇最適宜的技術方案。不同的加固部位可能需要采用不同的加固技術[5]。例如；梁柱節(jié)點的加固可能需要采用外粘鋼板加固技術，而墻體加固則更適合采用化學植筋技術。評估加固部位的受力情況，包括靜載荷和動載荷，以及可能的疲勞載荷等。

通過計算加固部位的應力分布和變形情況，確定加固所需的材料厚度或長度。例如：根據《建筑抗震設計規(guī)范》（GB"50011）中的公式計算抗震要求下的加固量。

計算梁的最大彎曲應力可以使用公式（2）：

（2）中：σmax"是最大彎曲應力；Mmax是最大彎矩；y是距中性軸的距離；I是截面慣性矩。

3.1.3""施工條件

結合現場實際情況確定可行的施工方法。不同的施工條件（如空間限制、施工難度等）會影響加固技術的選擇。評估施工現場的空間大小、可達性、周圍環(huán)境等條件，確定施工的可行性。

考慮施工期間對周圍環(huán)境的影響，如噪聲水平、振動程度等，并采取相應的減緩措施。例如，評估施工噪聲可以使用以下公式（3）：

式（3）中：Lp是接收點的聲壓級；Lp，source是聲源處的聲壓級；r是從聲源到接收點的距離；r0是參考距離。

3.1.4""成本效益分析

綜合考慮經濟效益和社會效益。在選擇加固技術時，需要進行成本效益分析，以確保選擇的方案既經濟又實用。收集各種加固技術的成本信息，包括材料費用、人工成本等。通過比較不同加固技術的初始投資成本與長期維護成本，以及預期的使用壽命，來評估哪種技術更具成本效益[6]。例如，使用凈現值（Net"Present"Value）進行成本效益分析可以使用公式（4）：

式（4）中：NPV是凈現值；Ct是第t年的現金流；r是折現率；n是項目壽命期。

通過這樣的分析，可以確保加固方案既符合結構安全的要求，又能夠實現經濟效益最大化。在實際應用中，需要綜合考慮以上因素，制訂出最優(yōu)化的加固方案。

3.2""應用案例

以下是一些典型的應用案例，展示了不同加固技術在實際項目中的應用效果。

3.2.1""碳纖維加固在磚混結構中的應用

通過對某磚混結構住宅樓的加固實踐，證明了碳纖維加固能夠有效提高結構的整體穩(wěn)定性和抗震性能。該項目位于地震多發(fā)區(qū)，原有的磚混結構無法滿足現行抗震規(guī)范的要求。采用碳纖維布對墻體進行加固，增加了墻體的抗彎和抗剪性能。同時，在關鍵部位增設了鋼筋混凝土圈梁和構造柱，提高了結構的整體性和抗震能力。

經過加固后，該住宅樓的抗震性能得到了顯著提升，達到了現行規(guī)范的要求。此外，碳纖維加固技術的應用也使得加固工程的施工周期大大縮短，減少了對居民日常生活的影響。施工過程中需確保碳纖維布與混凝土基材之間的粘結質量，避免空鼓和起泡現象的發(fā)生。

3.2.2""鋼筋混凝土加固在梁柱中的應用

在某老舊辦公樓的梁柱加固中采用了鋼筋混凝土加固技術，增強了結構的承載能力，同時保證了施工的安全性。該辦公樓位于市中心，由于使用年限較長，部分梁柱出現了明顯的開裂現象。在梁柱的表面增設一層鋼筋混凝土套筒，提高了構件的承載能力和剛度。施工過程中采用了分段施工的方式，以減少對原有結構的影響。

加固后，梁柱的承載能力顯著提高，達到了設計要求。同時，加固工程的實施過程中采取了嚴格的安全管理措施，確保了施工人員和周圍居民的安全。施工前需要評估加固后結構的自重變化對基礎的影響，并采取相應的措施，確?；A的承載能力足夠。

3.2.3""化學植筋技術在墻體加固中的應用

在某學校教學樓的墻體加固中運用化學植筋技術，有效地解決了墻體裂縫和承重能力不足的問題。該教學樓由于使用時間較長，墻體出現了多處裂縫，且部分墻體的承重能力下降。采用化學植筋技術，在墻體的關鍵部位植入鋼筋，增強了墻體的穩(wěn)定性和承載力。施工過程中嚴格控制植入鋼筋的位置和深度，以確保加固效果。

經過加固后，墻體的裂縫得到有效修復，承重能力顯著提高。加固工程的實施過程中加強了施工過程中的安全管理措施，確保了施工人員和師生的安全。施工過程中需要確保植入鋼筋的位置準確無誤，化學錨固劑的質量合格，以保證加固效果。

通過這些案例可以看出，不同的加固技術在實際應用中都能取得良好的加固效果。在選擇加固技術時，需要綜合考慮結構類型、加固部位、施工條件等因素，以確保加固效果最佳。同時，考慮到老舊建筑的特殊性，還需要加強對施工過程的安全管理，確保施工人員和周圍居民的安全。

4""結語

結構加固技術對于老舊建筑的改造升級至關重要。合理選擇加固方法不僅能夠解決建筑結構存在的安全隱患，還能提升建筑物的使用價值和社會效益。未來，隨著新材料、新技術的發(fā)展，結構加固技術也將不斷創(chuàng)新和完善，更好地服務于城市建設與發(fā)展。

參考文獻

[1] 吳建斌，李京宇.高層建筑中混凝土結構加固技術的應用研究[J].中國建筑金屬結構，2024，23（6）：102-104.

[2] 張杰.房屋建筑工程結構加固改造中存在的問題及常用技術分析[J].工程技術研究，2022，7（15）：226-228.

[3] 姜寧."房屋建筑工程結構加固改造中存在的問題及常用技術分析[J].現代裝飾，2023（10）：115-117.

[4] 劉宇航.嚴寒地區(qū)校園既有建筑改造與加固技術應用研究[D].長春：長春工程學院，2021.

[5] 李騰.既有建筑地基基礎復合加固技術應用研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2022.

[6] 陳程.近現代建筑結構鑒定與加固技術研究[D].南京：東南大學，2021.