淺談既有建筑結構加固設計與施工技術

劉翠英 （安徽省特種建筑技術承包有限公司，安徽 合肥 230601）

0 前言

目前，中國正處于城市化快速發(fā)展時期，城市化率的不斷提高直接促進了建筑業(yè)的快速發(fā)展。居民越來越重視建筑工程的質量，特別是直接影響人們生活和生命財產安全的建筑結構的安全性問題。當既有建筑物的年齡逐漸增加時，建筑物的結構會受到某些有害的環(huán)境侵蝕或混凝土等材料的老化，可能存在某些安全隱患，必要時應采取加固措施，以確保建筑物的后續(xù)安全使用。

本文結合自身實踐經驗，圍繞既有建筑結構加固原則和工作流程，結合具體案例探討既有建筑結構加固設計與施工技術要求，為相關從業(yè)人員提供參考。

1 既有建筑結構加固原則

與新建建筑結構不同，既有建筑結構的加固需要考慮原有建筑結構特點，在保證結構穩(wěn)定的基礎上，加固后的結構與原結構能夠緊密的結合在一起形成新的整體。所以，結構的加固工作必須遵循以下原則[6-8]。

1.1 方案整體性原則

在確定方案之前，要仔細調查和分析原始結構缺陷的原因，避免任意確定加固方案，導致因設計不當造成結構二次損傷，需要重新加固。另一方面，為避免原結構出現(xiàn)承載力降低荷載增加，需要考慮局部加固對整個結構的影響。

1.2 正確受力分析原則

為了保證新舊結構的緊密結合并協(xié)同工作，需要對原結構進行荷載調查，以便能夠更準確的選取荷載。根據(jù)第三方鑒定機構出具的鑒定報告，在考慮結構是卸載、部分卸載還是不卸載的情況，綜合驗算加固后結構的荷載值是否滿足抗震等要求。另一方面，合并考慮加固部分的受力滯后以及加固部分和原結構的協(xié)同情況。

1.3 材料一致性原則

加固材料應與原結構一致，有助于加固部分與原結構緊密結合。可收集原結構材料的原始技術檔案用于采購，如果原結構材料數(shù)據(jù)丟失，則可以通過實際測量來復原原材料的性能以進行近似選擇。

2 既有建筑結構加固工作流程

既有建筑結構加固為多環(huán)節(jié)、多專業(yè)協(xié)同配合的一項工作。在進行建筑結構加固之前，按照標準要求，須由權威的第三方檢測鑒定機構對原結構的安全性或者混凝土強度進行檢測和鑒定，并出具鑒定結論。根據(jù)鑒定結論和業(yè)主的要求，對不符合設計標準要求部位進行加固。

《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB 50367-2013）要求[2]如下。

①加固后混凝土結構的安全等級，應根據(jù)結構破壞后果的嚴重性、結構的重要性和加固設計使用年限，由委托方與設計方按實際情況共同商定。

②混凝土結構的加固設計，應與實際施工方法緊密結合，采取有效措施，保證新增構件和部件與原結構連接可靠，新增截面與原截面粘結牢固，形成整體共同工作；并應避免對未加固部分，以及相關的結構、構件和地基基礎造成不利的影響。

③對高溫、高濕、低溫、凍融、化學腐蝕、振動、溫度應力、地基不均勻沉降等影響因索引起的原結構損壞，應在加固設計中提出有效的防治對策，并按設計規(guī)定的順序進行治理和加固。

④混凝土結構的加固設計，應綜合考慮其技術經濟效果，避免不必要的拆除或更換。

⑤對加固過程中可能出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)、過大變形或坍塌的混凝土結構，應在加固設計文件中提出相應的臨時性安全措施，并明確要求施工單位必須嚴格執(zhí)行。

⑥混凝土結構的加固設計使用年限，應按下列原則確定：

a.結構加固后的使用年限，應由業(yè)主和設計單位共同商定；

b.一般情況下，宜按30年考慮；到期后，若重新進行的可靠性鑒定認為該結構工作正常，仍可繼續(xù)延長其使用年限。

⑦未經技術鑒定或設計許可，不得改變加固后結構的用途和使用環(huán)境。

3 典型項目結構加固設計與施工

本項目位于安徽省，根據(jù)既有建筑加固工作流程，通過第三方權威機構的檢測與鑒定，結論如下。

①該工程基礎筏板、地下室剪力墻柱混凝士設計強度等級均為C35，實測混凝土批量抗壓強度推定值分別為 30.0MPa、30.1MPa。

②一層～三層剪力墻混凝土設計強度等級均為C35，實測混凝士批量抗壓強度推定值分別為31.7MPa、30.3MPa、30.2MPa。

3.1 剪力墻加固設計

根據(jù)鑒定結論和業(yè)主要求，對不符合設計標準要求部位進行加固。加固設計和施工工作必須委托有資質的專業(yè)機構執(zhí)行，本項目剪力墻加固平面圖見圖1。

圖1 基礎頂～-1.200墻加固平面圖

3.2 材料要求

①鋼筋：本工程采用HRB400級鋼筋，鋼材具備出廠證明，鋼筋的強度標準值具有不小于95%的保證率,并有屈服強度及含碳量的合格證[3]。

②焊條：采用手工焊時，HRB400鋼筋采用E55焊條。使用埋弧自動焊時，選用的焊絲焊劑應與主體金屬的強度相匹配；焊絲符合現(xiàn)行標準《焊接用鋼絲》（GB 1300-77）的規(guī)定。

③混凝土強度等級：大截面采用Ⅳ類水泥基灌漿料，高強灌漿料需采用70%灌漿料與30%細石混凝土混合而成的漿料，且細石混凝土粗骨料的最大粒徑不大于12.5mm。

④植筋采用A級膠粘劑，使用大連某公司生產的JGN型植筋膠。對于潮濕環(huán)境下植筋，應選擇適用于潮濕環(huán)境的植筋膠，同時提供廠家提供相關證明文件。植筋膠產品提供相關性能檢測報告，性能指標符合《工程結構加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》（GB 50728-2011）第4.2.2條的規(guī)定。

⑤裂縫修補采用A級膠，具備出廠合格證明，其性能符合《工程結構加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》GB 50728-2011第4.6.4條的規(guī)定。

3.3 植筋工程

根據(jù)設計圖紙要求，確定鋼筋植筋位置，檢查植筋處的周邊尺寸，確保所植鋼筋位于有效約束范圍內，同時對群錨植筋的最小間距值和最小邊距值要求不小于5d。剪力墻加固植筋大樣圖見圖2、圖3。

圖2 剪力墻加固植筋大樣圖

3.4 模板工程

3.4.1 支撐內外模

支撐內外模用多層板和60×80方木相組合，采用Ф48×3.5縱橫鋼管作為外邊固定，用Ф14螺桿（螺桿末端絲扣長度大于等于7cm）和3型扣件穩(wěn)固整齊，墻厚采用焊接鋼筋限位，每隔40 cm水平設置一道螺桿，垂直間距為500 mm。模板拉桿見圖4。

圖3 加固墻體穿樓層、頂樓面處收頭做法

3.4.2 剪力墻模

用每排2根的φ48鋼管作為剪力墻外側模板支撐，用成品鐵板墊塊或2個山形帽作為鋼管外側的固定件并加雙螺帽擰緊。用線錘校正和校準每軸，并檢查承重架是否穩(wěn)固，支撐系統(tǒng)是否穩(wěn)固。

3.4.3 質量程序控制

模板支護應按照現(xiàn)行《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204）要求進行質量控制。

二次灌漿時，模板與設備底座周邊的水平距離為100mm；模板頂部標高應高于設備底座上表面50mm[5]。

在混凝土結構改造加固時，在模板支護上應留有足夠的排氣孔和灌漿孔用于灌漿施工，灌漿孔的孔徑應大于50mm，間距應小于800mm，灌漿孔與排氣孔不應低于孔洞最高點50mm。

3.5 灌漿料施工

灌漿料進場時，應檢查灌漿料品種、型號、出廠日期、產品合格證及產品使用說明書的真實性。按《建筑結構加固工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50550-2010）表4.10.1規(guī)定的檢驗項目與合格指標，檢查產品出廠檢驗報告，并見證取樣復驗其漿體流動度、抗壓強度及其與混凝土正拉粘結強度等3個項目[1]。主要施工工藝見圖5。

圖4 模板示意圖

4 結語

圖5 灌漿料施工工藝流程

本文簡要的梳理了既有建筑結構加固原則和工作流程，同時結合具體的案例分析既有建筑結構加固從鑒定、設計到施工工程中要注意的關鍵點，通過第三方出具的鑒定結論對不滿足設計要求的建筑結構進行加固設計與施工，在滿足規(guī)范要求前提下，全面改善了結構的抗震安全性能。從汶川地震中可以清楚的看到，通過改變結構力傳遞方式、外包鋼筋、鋼絞線以及增大墻體截面、對結構裂縫進行修補等方法對建筑結構進行加固，都能夠極大地降低地震帶來的破壞程度，相對于重建，對既有建筑結構進行加固是提高建筑抗震性能、延長建筑使用壽命的行之有效而且是相對經濟的方法。