試論鋼結構在建筑物加固與改造工程中的應用

文/趙喬喬，浙江廣廈建設職業技術學院

引言

既有建筑加固和改造工程，主要圍繞建筑的圍護結構、空調系統、采暖系統等進行綜合性改造，以達到節能安全和延長建筑使用壽命的效果。在2011-2015年間，我國既有建筑改造面積超過5000萬平方米，不僅滿足了人們的居住需求，而且也節約了大量的成本。文章首先對鋼結構的應用特點進行了概述，隨后分別從室內加層、屋頂改造、鋼結構加固等方面，就鋼結構在建筑加固和改造工程中的具體應用展開了分析。

1 鋼結構在建筑物加固和改造中的應用優勢

在對既有的一些老舊建筑進行加固和改造過程中，為了保證取得預期的效果，對于所選用的材料提出了較高的要求。將鋼結構應用于建筑加固和改造工程中，與鋼結構自身的特點有密不可分的關系。

1.1 構件簡單，安裝方便。鋼結構的安裝基本上可以全部用機械來完成，機械制造、加工、安裝的鋼結構，具有精度高、拼裝速度快的特點，因此能夠更好的滿足當前建筑加固和改造的需要。

1.2 自重輕，強度高。鋼結構與傳統的混凝土和木材結構相比，自身重量較輕，但是整體的強度卻很大。尤其是對于一些大規模、大跨度的建筑物來說，使用混凝土則會因為自重增加影響建筑結構安全，使用木材則承重和支護能力不足。鋼結構能夠彌補上述缺點，因此具有較強的適用性。

1.3 耐熱耐腐蝕性好。鋼結構雖然耐火性較差，但是在溫度不超過200攝氏度的環境下，鋼結構本身的性能不會受到明顯影響。此外，還可以通過外界隔熱或耐火材料的形式，保護鋼結構的整體安全。鋼結構本身耐腐蝕性能較差，但是可以通過涂刷惰性金屬層、外界金屬陽極等方式提高耐腐蝕能力。

2 鋼結構在建筑加固和改造中的具體應用

2.1 利用鋼結構進行房屋室內改造

一些廠房建筑，后期因為使用功能發生變化，需要通過加層的方式，改變原來的建筑結構。但是既有的許多建筑，由于受當時施工技術的限制，原建筑結構中鋼筋分布比較密集，加上使用年限較長，因此混凝土的整體強度有所下降，甚至個別位置出現了裂縫。在進行室內加層施工時，可以采用鋼梁木地板結構，首先在室內墻體上打上鋼龍骨石膏板，發揮墻體支撐作用，然后在技術層的框架梁縱軸線位置處標定位置，用鉆機進行鉆孔，將鋼管吊桿放到鉆孔內固定。然后根據實際的改造要求，完成室內加層施工。

采用鋼結構的室內加層改造，新加的鋼結構將會與原來的混凝土結構一同發揮承重作用，這就在一定程度上實現了荷載的水平分擔。尤其是對于一些跨度較大的廠房建筑或是使用面積較大的房屋建筑，利用鋼結構進行室內加層改造，不僅沒有明顯的加工改造痕跡，保證了建筑的美觀度和整體性，而且抗震能力也有顯著提升。

2.2 利用鋼結構進行建筑加固

既有老舊建筑隨著使用年限的增加，鋼筋混凝土的性能降低，不能滿足承載力要求，建筑存在較為嚴重的安全隱患。針對這種情況，可以使用鋼結構進行外包圍加固，從而達到提高承載力，防治建筑結構變形的目的。目前來說，外包鋼加固所用的材料主要有角鋼、槽鋼等幾種，由于使用材料的不同，因此具體的鋼構件連接方式也不盡相同。總體來看，目前行業內利用鋼結構進行建筑加固的具體方式有以下幾種：

第一是使用乳膠水泥漿將角鋼直接黏貼在構件上，然后用工具進行固定，等待乳膠水泥漿完全干燥后撤去工具，完成外圍包鋼；第二是先在構件的外圍安裝角鋼，但是要確保角鋼和構件之間流出大約3cm左右的間隙，然后利用導管向其中灌注混凝土。澆筑過程中要注意振搗密實，混凝土干燥后也可以達到加固效果。除了上述兩種常用方法外，還可以采用型鋼直接包裹構件的方法，雖然成本較低，但是操作起來具有一定的難度。

3 鋼結構在建筑物加固改造應用中需要注意的問題

3.1 科學選擇結構方案

確選擇結構形式是建筑改造加固設計中的重要問題，它關系到改造加固方案的可行性、安全性和經濟合理性。由于改造加固建筑設計的復雜性，故把安全可靠放在首位，首先應符合國家現行建筑結構設計規范，改造后屬高層建筑的還應符合高層建筑結構設計和施工規程的要求。凡加層結構與舊房結構連為整體的，對舊房部分也必須按設計規范要求進行計算和加固。其次，必須有明確的計算簡圖、計算方法，合理的傳力路線，合適的構造措施。

3.2 掌握鋼加層結構的計算方法

輕鋼加層結構多是在已有磚混或混凝土結構上直接加層，已有結構自重和側向剛度比上部加層結構大，加層后形成上柔下剛、上輕下重的剛度分布不均勻結構體系。輕鋼加層結構地震作用效應有兩種計算方法：（1）底部剪力放大系數計算法。各樓層按一個自由度考慮，加層結構按突出屋面的小塔樓對待。這種方法計算簡單，但由于忽略振型組合，計算結果有較大的誤差。（2）振型分解反應譜法，該方法可考慮動力特性、地面加速度作用、場地土性質等因素，與前一方法相比具有較高的計算精度。

4 結語

近年來，市場上相繼出現了高強度、抗低溫、耐高溫等高性能的鋼品種，為鋼結構在建筑加工和改造工程中的應用提供了必要的支持。面對日益增加的建筑加固和改造需求，合理運用鋼結構，不僅可以大幅度提升建筑性能，更好的滿足人們的使用需求，而且也發揮了綠色、節能、環保的效果。施工單位要注意結合既有建筑的實際情況，科學制定鋼結構應用方案，確保取得最優化的加固和改造成果。

[1]羅睿奇,王元清,肖建春,等.負載下鋼結構梁柱節點加固技術及其工程應用[C]//全國現代結構工程學術研討會.2013.

[2]劉臣,李常亮,段希龍.淺談鋼結構在在建筑改造加固中的應用及質量控制[J].工程技術:文摘版,2017(15):224-225.

[3]趙宏康,張為民,戴雅萍,等.鋼結構在某制藥廠不停產加固改造工程中的應用[J].工業建筑工程,2012,32(2):163-165.

趙喬喬，男，40歲，浙江廣廈建設職業技術學院建工分院，建筑工程專業。