城建結構改造和加固技術的應用與分析

馬俊　翟二杰

摘 要：城建工程加固改造是隨著建筑業的發展而發展起來的，其基礎是巨大的既有建筑存量。據統計，我國現有一大批五、六十年代建造的老房屋因超過了設計基準期而有待加固，全國又有大約三分之一的住宅安全儲備不足，且城市的住宅結構逐漸進入老齡化階段，需要加固維修。同時，從節約成本考慮，利用很多老結構、老建筑的情況越來越多，需要進行加固處理的項目逐漸增加。本文主要對建筑結構改造概況、要點及加固技術進行了分析與探究。

關鍵詞：建筑結構；改造；加固技術

2008年以后，中國建筑的維護、加固和改造需求量年增長近50%。我國每年有一大批因生產規模及工藝等更新而需要技術改造和加層的建筑物，它們因結構超載而需要補強；同時，隨著抗震要求、設防標準的提高和改變，許多地區現有房屋不能滿足新設防的抗震要求，從而需要抗震加固；近年來社會上大量曝光的因工程質量低劣所造成的危房，它們也亟待加固處理。

1 建筑結構改造的概況

加固指對可靠性不足或業主要求提高可靠度的承重結構、構件及其相關部分采取增強、局部更換或調整其內力等措施，使其具有現行設計規范及業主所要求的安全性、耐久性和適用性。建筑結構的維修加固改造是指既有建筑在全壽命使用期內，在科學的檢測鑒定基礎上，采取合理的維修加固措施，或通過結構改造，以提高結構的安全性和耐久性，滿足建筑物的正常使用功能，保證建筑節能與環保，延長建筑物安全使用壽命。其中既包括了對既有建筑達到設計使用年限后的加固，也包括了對既有建筑的性能維護，還包括部分新建筑的使用功能改造以及設計、施工造成的損害補救等等，對此開展研究，有利于落實黨中央提出的科學發展觀、建設節約型社會，符合建筑“四節”即節能、節地、節水、節材工作的要求。

2 建筑結構加固改造的要點

1、建筑結構的加固改造設計應由專業人士承擔

建筑結構是否需要加固，應經結構可靠性鑒定，專家依據有關規范規程標準提出鑒定意見書。鑒定意見書可以做為結構維修加固改造設計的依據之一。由于建筑結構加固設計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復雜，況且還要考慮業主的種種要求，因此，承擔維修加固改造設計的人員除具有較強的結構理論、明晰的結構概念外，還應具備較為豐富的工程經驗才能夠全面系統地分析問題，提出較為合理的結構加固設計方案。

2、處理好構件與結構、局部與整體、臨時與永久的關系

當某些構件不滿足要求時必須進行加固，但結構體系的加固往往會被忽視，加固設計人員應從整個結構體系安全的角度來考慮。當個別構件加固不影響整體結構體系的受力性能時，可進行局部加固；結構整體不滿足要求時，應對結構進行整體加固。臨時加固的要求可以適當降低一些。

一般而言，結構經局部加固或部分構件加固后，并不意味著該結構整體承載能力就一定提高或是安全的，其安全性還取決于原結構方案及其布置是否合理、構件之間的連接是否可靠、原有的構造措施是否得當與有效等，這些就是結構整體性或結構整體牢固性的內涵，因此，結構工程師在承擔混凝土結構的加固設計時，應對結構的整體性進行檢查與評估，以研究是否需作相應的加強，而不能僅僅關注結構的局部或部分構件。

建筑結構的維修加固改造應盡量少停產，在不影響或少影響工作和生活的條件下進行。盡量保留原有結構的構件，減少拆除的工作量，保留的部分應有足夠的安全性和耐久性，并具有利用價值。加固設計時應考慮施工場地、各種管線、相鄰建筑、相鄰道路等的影響，考慮施工的可行性與方便。

3、加固改造的實施必須有科學的先后順序

通常應先治理后加固，由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動、溫度應力、收縮應力、地基不均勻沉降等原因造成的結構損壞，在加固時，應采取有效的治理對策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時機，使之不致對加固后的結構重新造成損壞。結構加固一般應先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序實施加固。一般而言，應先加固后拆除；先加固后開洞；先基礎后柱、梁和板；先重要構件，后次要構件，最后做好保護與防護。

4、復核建筑結構的抗震能力、做好抗震加固設計

地震區的結構構件加固，除應滿足承載力要求外，還應復核其抗震性能。結構加固后不應存在因局部加強或剛度突變而形成新的薄弱部位，同時還應考慮結構剛度增大或變化而導致地震作用效應增大或變化的影響。

在進行抗震加固設計時還注意以下一些問題：結構的剛度和強度的分布要均勻，避免出現新的薄弱層；豎向構件要連續，保證傳力途徑明晰；增加構件或加固原有構件，均要考慮減少整個結構扭轉效應的可能性；加強薄弱部位的抗震構造；要使結構的受力狀態更加合理，防止構件發生脆性破壞，消除不利于抗震的強梁弱柱、強構件弱節點等不良受力狀態；考慮建設場地的影響，加固后的結構要選擇地震反應力小的結構體系；對原有的不合理結構體系、傳力途徑等應盡量進行改良。

3 城建結構加固技術分析

目前我國建筑物加固技術有很多種，常用的主要有加大截面積法、預應力加固法、外包鋼加固法、支點加固法以及剪力墻加固法等。

加大截面積加固法是我國的比較傳統的加固方法，適用面非常廣，在實際應用主要用在梁、板以及墻等混凝土結構的加固。這種方法的主要原理是在需要加固的地方外包混凝土，加大建筑的混凝土截面積。具體應用時，需要先考察建筑物的具體受力情況，再根據加固的標準，適當的選取加厚方式如雙側加厚、三面加厚等，選取適當的構造鋼筋以保證后期的混凝土澆筑，在進行加固是還需要澆灌混凝土保護層以保證鋼筋起到作用。加大截面積法通常選用普通混凝土來作為包裝材料，整個加固過程工作量很大，對房屋的外觀也會產生一定影響。

建筑物外包剛加固法是指在建筑物的周圍報裝型鋼以增強受力性能。外包剛加固法主要分為濕式和干式兩種方法，所謂濕式方法是指在加固過程中采用乳膠水泥進行粘接，以達到加固的目的，干式外包鋼加固法，是指在使用型鋼進行包裝時，不采用物質進行粘接。外包鋼加固法也是一個比較簡單的方法，工程工作量也是很少，是一個很可靠的辦法，非常適合與建筑物構件不宜發生改變的地方，但是在使用時要求，建筑物的混凝土結構本身具有強的受力能力。建筑物預應力加固法最大的特點是強迫改變拉桿的承受力，進而改變建筑的受力情況，消除建筑物的安全隱患，達到加固的效果，這種加固方法通常用在一些大跨度結構，比較適合一些其他方法不適應的大型結構加固，但是在應用時，需要注意這種方法不能使用在潮濕度高的建筑物。

4 結束語

綜上所述，加固改造行業作為城建行業中的一個細分行業，不但具有城建行業的上述特點，還具有投入小，產出大，低碳環保，節能減排、新技術、新材料的廣泛應用等一般建筑行業不具有的特點。加固改造行業是符合國家“十二五”規劃，具有多重重要意義的新興服務行業，是我國建設節能減排、低碳環保經濟發展路徑、建節集約型社會、實施可續發展的重要途徑，對我國的經濟和社會發展具有重要的影響和意義。

參考文獻

[1] 馬明巖.建筑結構加固技術及發展趨勢[J].城市建設理論研究：電子版，2013（23）.

[2] 李林，梁興文，陸建勇，等.建筑結構改造加固工程的整體分析處理方法[C]//中國建筑學會建筑結構分會第九屆混凝土結構基本理論和工程應用學術會議.2016：794-797.

[3] 張首文，王文軍，李紅旭，等.混凝土加固改造用建筑結構膠黏劑在中國的發展[J].化學與黏合，2015，27（1）：38-41.