淺談如何選擇加固設計方案

文/徐曉云 浙江高專建筑設計研究院有限公司 浙江寧波 305016

建筑加固是建筑改造的一種形式，可以將老舊房屋承載性能進行優化和提升。如今，老舊房屋數量不斷增多，為了避免新建工程的高投資、資源浪費等問題，必須要全面展開建筑改造工作，這也是促進城市經濟發展的必然趨勢。隨著加固行業越來越規范，加固材料及加固施工越來越成熟，加固方法也有了更多的選擇，但是對設計師來說，加固方案需要考慮施工可行性、經濟性及合理性，下面我們就從這幾個方面來談談如何選擇加固方案。

1、某工程案例

寧波某博物館，二層框架結構，原設計為6度區，框架抗震等級為四級，工程未投入使用，現改為幼兒園，對內部進行改造。主要改造內容：由于二層出屋面部分結構使用率較低，故將二層建筑拆除，按實際使用需求增加兩層結構，一層部分開洞部位增補樓板，增設樓梯等。

在進行加固設計之前，首先對該建筑進行了抗震鑒定。報告中抗震部分基本滿足要求，混凝土強度均基本達到原設計要求（C30），部分梁柱承載力不滿足要求，部分墻體滲水嚴重。

2、集中加固設計方案對比

首先我們先來分析這個工程：根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）查得該建筑處于6 度抗震區，由于幼兒園屬于乙類建筑，故需提高抗震等級，設計應按三級框架進行計算。其次該建筑后續使用年限為50年，故新加兩層結構優先考慮采用混凝土結構。經計算，一層部分混凝土梁柱承載力不足，部分基礎承載力不足，現對不足部分進行加固方案設計。

2.1 外粘型鋼加固法

外粘型鋼加固法能夠大幅度提高混凝土構件的承載力，且對原結構空間影響較小，施工方便，工期較短。主要用于柱子加固。

2.2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法能夠有效提高混凝土構件承載力，對原結構空間影響較小，施工方便，工期較短。采用該方法加固的混凝土結構構件的強度不得低于C15；且構件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應超過40%；粘貼鋼板的加固量，對受拉區和受壓區，分別不應超過3 層和2 層，且鋼板總厚度不應大于10mm。一般情況下是碳布不能滿足要求時才采用該加固方案。

2.3 碳纖維加固法

碳纖維加固法是一種通過碳纖維復合材對房屋結構進行加固的一項措施，碳纖維復合材由于材料輕便、技術成熟、成本較低，且幾乎不影響原結構的使用空間，所以在加固工程的應用中越來越廣泛。采用該方法加固的混凝土結構構件的強度不得低于C15；且構件加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應超過40%；纖維復合材的加固量，對預成型板，不宜超過2 層，對濕法鋪層的織物，不宜超過4 層。在實際工程施工中，一般都采用濕法鋪層。該加固方法可普遍用于梁、板、柱的加固。

2.4 增大截面加固法

增大截面加固法適用范圍較廣，但由于該加固方法施工工序較復雜，施工周期較長，且對后續的使用空間會有較大影響，故一般情況下是當承載力幅度需提高超過40%時才采用該方法，另外是根據工程需要才采用該方法。

3、方案選擇

3.1 基礎加固方案選擇

原基礎采用直徑800～1200的人工挖孔樁，樁長5 米，對樁承載力不足的基礎采用加錨桿樁的加固方案。該方案加固施工面小，施工靈活。同時可利用原基礎進行壓樁。

3.2 樓板加固方案選擇

對于樓板，由于上部墻體布置均按原結構梁布置，故樓板荷載未增加，僅個別樓板增補，考慮到幼兒園后續使用年限較長，故考慮采用混凝土對樓板進行封堵，板筋直接植筋植入原梁中。像有些臨時性的建筑或者后續使用年限不長的項目，可以優先考慮采用鋼承壓板及鋼梁，可以減少施工工期。

3.3 梁加固方案選擇

對于梁的加固，一般梁底及梁面鋼材差值在40%以內的，均采用碳纖維布加固，超過40%的梁均采用增大截面加固法，該方法可以有效提高梁承載力，但施工工序比較復雜，所以在碳布無法滿足要求情況下才會采用。本工程中有較多梁計算配筋超過原計算配筋40%以上，故選用增大截面加固法。由于層高有限，故應盡量減小增加的高度，大梁的增加高度均控制在200mm，若鋼筋還是不夠則在梁底再粘貼碳布，以控制最大的梁高。加固用的混凝土為了保證施工質量，則采用自流平灌漿料。

3.4 柱子加固方案選擇

柱子的加固，首先需要先計算上部柱子，經模型計算，上部柱子截面為600mmx600mm，原結構一層柱子截面主要為500mmx500mm，二層柱子主要為300mmx300mm，故此時只能考慮增大截面加固法，按構造要求，一層柱子按四周增大，每邊75mm，加固后一層柱子截面為650mmx650mm，再者考慮到二層柱子在實際施工拆除中可能會對原結構有損傷，故在設計時考慮將原二層柱子利用，采用四周增大截面加固法，加固后柱子截面為600mmx600mm，此時，柱子的角柱直接穿板，減少了柱子鋼筋的植筋工作量，保證了工程質量。同樣為了保證施工質量，增大截面部分混凝土采用自流平灌漿料。

4、施工方案

各加固方法的具體施工方案各有優劣，需要針對工程實際情況，選擇適當的施工方法。此外，加固施工順序在整個施工過程中也是非常重要的一項，關系到整個工程的質量和進度。

本工程由于工期較緊，各工序需合理安排。首先是拆除工程進場，進場前必須先落實好安全措施，在全面掌握拆除工程資料和圖紙的基礎上，做好現場看產工作，編制施工組織設計。原二層屋面板均需拆除，按照施工圖紙逐一拆除，同時一層需加固的梁柱粉刷均需要鑿除，在拆除、鑿除過程中，需要加固的基礎也需要同時開挖，拆除工程和開挖工程必須要在縱向空間錯開，避免二層拆除物墜落砸傷風險。待開挖工程結束后立即進行基礎施工，基礎施工需要保證承載性能以及施工質量。基礎施工過程中梁柱的加固也同時開展，梁柱采用的增大截面加固法和碳纖維布加固法可以同時施工，待加固梁柱混凝土強度達到設計要求后再進行上部結構的施工。待屋面層混凝土澆筑完成并達到設計強度后，即可進行錨桿樁的施工。待錨桿樁施工完成后，裝修即可進場施工。

結語：

綜上所述，該工程在加固設計方案選擇當中，結合了工程實際特點以及加固需求，從加固質量和經濟性兩個方面進行考慮，最后柱子采用增大截面加固法，梁采用增大截面法及碳纖維布加固法結合，樓板直接澆筑混凝土。在實際應用中的加固效果符合最初設計標準。總之，無論是哪類工程，選擇加固設計方案都要重點考慮工程特點與要求，做到因地制宜、實事求是，充分對各個方案進行論證，從中選擇出質優價優的方案，保證整個加固工程的施工質量及效益。