淺談結構加固設計

文 / 鄧曉春,劉義仁，湖南省建筑設計院有限公司

隨著社會的發展，很多既有建筑已不能滿足當下的使用需求，如果悉數拆除重建將會浪費大量人力、物力和財力，而對其進行加固改造則可通過較少的投入，滿足人們的需求，可最大限度地節省資源。但加固改造設計比新建建筑設計要復雜得多，本文梳理了加固設計相關規范的要求，總結加固設計步驟，對結構加固方法和注意事項進行了闡述。

1 結構加固設計基本原則

1.1 規范依據

結構加固設計需遵循的主要鑒定與加固類規范如下：

《民用建筑可靠性鑒定標準》GB50292-2015

《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009

《建筑抗震加固技術規程》JGJ 116-2009

《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013

《既有建筑地基基礎加固技術規范》JGJ123-2000

《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ 145-2004

1.2 關于可靠性鑒定的原則

6Sigma實際代表著99.99966%的無差錯率，即0.00034%的差錯率，“但我們現在大概也就是3Sigma水平，93.32%，實際至少還存在5%的差錯率，5%與0.00034%，這個差距還很大，雖然醫療服務行業與工業領域的數字衡量存在差異。”陳海嘯表示。

根據《民用建筑可靠性鑒定標準》GB50292-2015中3.1.1條，6類情況下應進行可靠性鑒定，4類情況下可僅進行安全性檢查或鑒定，2類情況下可僅進行使用性檢查或鑒定，還有4類情況下應進行專項鑒定。此處不再贅述。

1.3 關于抗震鑒定的原則

根據《建筑抗震鑒定標準》1.0.6條，下列情況下，現有建筑應進行抗震鑒定：接近或超過設計使用年限需要進行繼續使用的建筑；原設計未考慮抗震設防或抗震設防要求提高的建筑；需要改變結構的用途和使用環境的建筑；其他有必要進行抗震鑒定的建筑。

采用兩級鑒定方法，第一級鑒定是宏觀控制與構造鑒定，第二級鑒定則通過抗震驗算與構造影響進行綜合抗震能力的評價。

1.4 關于結構加固設計的原則：遵循先鑒定后加固的原則，根據《混凝土結構加固設計規范》1.0.4條，混凝土結構加固的設計，除應符合本規范規定外，尚應符合國家現行有關標準的規定。

2 結構加固設計步驟

2.1 搜集和了解甲方的使用需求

包括改造之后的后續使用年限，建筑功能與布局，只有先確定詳細的目標與要求后才能順利進行后續加固設計工作。

2.2 收集原始設計資料

2.3 進行結構可靠性鑒定與抗震鑒定，得到相關鑒定報告，作為后續設計的依據。鑒定進場前，設計單位需詳細分析項目改造前后的設計圖紙，出具檢測鑒定要求。

2.4 對于改擴建項目，必要時還要提供補充勘察要求。

2.5 了解項目改造設計與施工的相關限制條件，方便確定結構改造設計原則和合理的加固方案。

比如遇到保護建筑，即便是危房，也不能拆除，只能進行加固，有的建筑即使是加固施工，也不能破壞原外立面，必須保持歷史風貌。有的項目加固施工過程中也不能中斷正常使用，大型施工機械與設備也無法進場，不能拆除管線，這給改造設計和施工方案的選取帶來了很大的挑戰。

2.6 根據改造后的使用功能與受荷情況、結構鑒定報告結論，按照相關現行規范要求，對原始竣工圖紙（本輪改造設計前已完成的改造圖紙）進行結構計算復核與加固設計。

3 結構加固方法與注意事項

3.1 結構加固方法

需進行多方案對比，確保加固方案的合理性、可行性、經濟性。

常用的結構加固方法有直接加固法和間接加固法兩類，設計時根據實際情況選取適宜的方法。直接加固法包括增大截面法、置換混凝土加固法、復合截面加固法。間接加固法有體外預應力、增設支點、增設耗能支撐、增設抗震墻等。

3.2 加固方案需充分考慮現場施工條件和施工可行性、便利性。

3.3 設計需考慮施工期間的安全并進行交待。

如：破拆的施工技術要求、加固施工工序、臨時支撐措施、加固前的卸載與回頂要求等。

3.4 加固材料的性能要求，需在設計說明中予以明確，確保能滿足后續使用年限和耐久性要求。

4 加固案例分享

汕頭市金平區小公園外立面修繕項目，始建于民國時期，使用年限早已超過50年，結構形式為多層框架結構，2018年修繕前房屋現狀：主體結構混凝土保護層脫落或開裂，露筋銹蝕嚴重，木樓板整體坍塌、整棟房屋圍護墻粉刷層脫落嚴重，窗戶破損嚴重，圍護墻普遍開裂嚴重等問題，可靠性鑒定結論為危房，按常規需進行拆除重建。但其作為歷史風貌保護建筑，政府統一進行修繕，并對其進行結構加固處理。

本工程加固設計原則：完全忽略原主體結構承載力，對原混凝土梁柱進行修補后，在梁柱外重新包型鋼，由新的格構式鋼框架結構來承擔結構的水平與豎向荷載，樓板全部重新鋪設，內墻也重新砌筑，僅保留了具有統一風格，且保存相對完好的外墻。梁柱節點加固圖詳圖1。

5 結語

相對于新建建筑設計，結構改擴建或加固設計往往更復雜，需熟悉相關設計規范，熟練掌握設計步驟，綜合考慮各方面的因素，進行廣泛的現場調研，并根據實際情況優化和調整加固方案，優先采用施工工藝簡單、質量相對容易控制、檢測成本較低、綜合造價最優的方案。