鋼筋混凝土框架結構設計的加固技術應用

殷廣慶

（中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250014）

0 引言

近幾十年來，我國建筑業發展迅速，人民生活水平的提高也帶動了原有建筑標準的提高，對建筑材料的環保性能要求也越來越高，未來建筑房屋結構必然要走可持續發展之路。房屋直接關系到人們日常生活的各個方面，一旦出現質量問題，就會引發更大的安全事故，再加上我國地域遼闊，地理條件復雜，各種自然災害頻繁發生，尤其是地震頻繁地區，房屋建筑的穩定性極易受到破壞，此外房屋均有使用年限，超過使用年限就容易出現老化問題，從而帶來安全隱患。許多建筑物在建造初期都會出現質量問題，這直接影響到人們居住的安全，所以在建造初期要運用房屋加固技術，從根本上提高建筑物的穩定性，減少損失[1]。

1 加固設計對建筑的重要性

我們國家地域遼闊，地理條件復雜，據統計，約有三分之二的大中型城市都面臨著地震災害的威脅，其中有許多建于上世紀90年代的老城區和舊城區，危房較多。一般而言，一幢超過使用年限就應拆掉的危房，在實際情況下往往因種種原因仍在使用，這給人們的生命安全和財產安全帶來了隱患。

由于種種因素的影響，有些開發商在房屋的初期施工時，為了獲取更大的使用面積，盲目在樓頂上加層，造成房屋整體荷載增大，穩定性降低，容易發生安全事故。因此，既要在原建筑設計上注重加固設計，又要在實際地形條件下進行調整，對樓層周圍不平坦的部位進行加固改造，對頻發地震的地區更要加強抗震加固性能，許多舊城區在遭受火災、沉降或自然災害后要及時進行維修加固，對已建房屋進行加固改造，是現代建筑設計師必須面對的挑戰[2]。

房屋與人們的生活密切相關，房屋的質量問題直接影響著房屋的使用安全，所以房屋建筑的加固設計非常重要。建筑物加固改造技術已成為建筑工程中的重要組成部分，有著非常廣闊的發展和應用前景。若要建設安全可靠的建筑物，必須從圖紙設計入手，嚴格把關，只有做好建筑物的加固設計，提高工程質量，才能提高建筑物的穩定性，減少不必要的損失，增加經濟效益。對已經建成的房屋建筑，要通過實際考察，監測其結構是否安全耐用，是否滿足居住需要，在相關部門對結構做好鑒定后，才能對結構進行評定，并做出相應的評估，以便采取加固措施，加固的范圍應包括整個建筑及周邊局部地區。

2 常見結構加固設計

2.1 增加截面加固設計技術

增加截面加固設計技術是將相同材料的鋼筋混凝土結構外包于原房屋結構中，通過增加結構截面面積，進一步提高結構的承載能力。工藝流程主要包括加固前的卸載、原結構截面鑿毛、植筋、支模澆灌。該工藝過程不復雜，適用范圍較廣，可用于房屋建筑的房梁、支撐柱、板面、墻等結構的加固。但是，由于需要進行現場混凝土澆灌作業，施工過程中受現場環境、施工人員操作水平、施工組織管理等多方面因素的影響，導致施工質量難以保證，而且后期養護時間較長，對房屋建筑的整體施工及使用影響較大[3]。增加截面加固設計增加了原結構的截面積，同時也對房屋建筑結構的整體外觀和使用舒適度有一定的影響。

2.2 預應力結構加固技術

預應力結構加固技術的原理主要是通過增加結構預應力來應對結構所需承受的外部荷載，從而提高建筑物的整體承載力。該技術主要應用于需要進行承載力的抗彎或抗壓結構部位。受力結構加固技術的有效性在很大程度上取決于設計者的專業技術水平，尤其是設計者對物理力學原理的掌握和應用程度，這對設計者和設計者企業都提出了更高的要求。只有不斷加強理論知識的學習和實踐經驗的積累，才能使預應力結構加固技術在滿足房屋建筑加固要求的同時，更好地發揮其作用。

2.3 碳纖維結構加固技術

碳纖結構加固技術的原理是利用結構膠將房屋結構中受力部位的構件與碳纖材料結合在一起，共同承擔房屋結構的載重量，從而提高結構的承載能力。其工藝工程主要包括加固前的卸荷、原有結構的表面處理、結構膠的涂抹、找平、粘貼碳纖維材料、養護等。碳纖結構加固技術由于其加固結構輕薄，不影響原有結構的外形和尺寸，施工工藝簡單，抗腐蝕性能好，已被廣泛應用于各類房屋建筑結構的加固技術中。

2.4 外粘鋼板結構加固技術

外粘板結構加固技術的原理是將房屋建筑中需要加固的構件外表面粘上一層鋼板，使之與構件形成一個受力整體，從而達到加固目的。該工藝是一種較為傳統的結構加固技術，由于其工藝流程簡單，施工時間短，施工效率高，施工質量更易控制，且適用范圍更廣。外粘鋼結構加固技術的工藝過程主要包括：加固前的卸荷、原結構的表面處理、粘鋼截面控制、鋼板的防銹處理、鋼板的焊接、模板支撐等。它的技術要點主要是粘結物和鋼板規格的選擇，由于房屋結構的加固部位和缺陷的大小不同，所以需要采用不同的粘結物和鋼板。

2.5 化學植筋結構加固技術

化學植筋結構加固技術的原理是將拉結筋植入房屋建筑結構中，以增加填充墻砌體與建筑結構的粘結度，其主要特點是采用的粘結劑通過化學反應來起作用，而拉結筋的精確定位是該技術設計的關鍵?；瘜W植筋結構加固工藝主要包括彈線定位、鉆孔、清孔、配膠、注膠、補筋、養護等。該技術具有生產成本低、施工周期短等優點，但對設計和施工過程的質量控制要求較高，如對孔道的精確定位、對孔徑和深度的控制、對孔眼豎直度的控制、對鋼筋和孔道的清洗工作等，這些工藝過程是否能按要求完成，是加固設計達到理想效果的有效保證[4]。

2.6 隔震加固技術

該方法屬于較新的加固技術范疇。采用這種方法加固時，施工人員需要配置隔震層，將由地震引起的變形集中到隔震層，最終使地震對建筑結構可能造成的破壞降到最低程度，為人們的生命財產安全提供最大保障。但隔震層的配置，在一定程度上會對其他施工產生一定的影響，因此施工單位在使用隔震層時，必須事先與其他施工隊伍溝通，以便制定最合理、最有效的施工方案。

2.7 綜合加固

該方法主要是綜合運用多種加固方法，從而使建筑結構的穩定性得到全面提升。其應用思路為：一是科學地彌補加固方案中的不足之處，二是充分發揮加固方案的優越性。缺點：使用時一定要注意各加固方法的應用注意事項，并及時對各加固缺陷進行修補，比較耗費人力、物力和財力。優點：能將多種加固方法各自的優點有機地結合在一起，全方位提升建筑結構的穩定性和安全性。

3 工程實例應用

某市區采用鉆孔灌注樁作為基礎的現澆鋼筋混凝土框架結構的高層建筑總面積12864平方米，共16層，1～4層為購物中心，首層高度控制在5.5米，2～3層高度為5米，要求使用荷載3.6kN/m2；4～7層為倉庫，而4層以上高度均為4.4米，要求使用荷載4.0kN/m2；7層以上均為辦公區，要求使用荷載為20kN/m2。因為需要改變建筑的使用功能，因此對建筑進行適當的調整，以改變每樓層的功能區，需確保改變后的使用負荷符合建筑使用要求。

3.1 板底粘碳纖維布加固工程施工工藝及要點

（1）工藝流程。步驟一，施工單位必須對基面進行處理，以保證其清潔；步驟二，找平表面，使基面保持平整度；步驟三，底層涂膠；步驟四，涂抹浸漬膠；步驟五，做好表面防護。

（2）結構表面處理。第一，施工單位必須鑿除混凝土表面的脫落和腐蝕部位，并及時清除面積較大的劣質層；第二，利用角磨機打磨掉粘混凝土的表面雜質，保證其清潔度；第三，用修補膠修補混凝土表面，保證其平整度；第四，修補結束后，清除表面的粉塵，然后用沾有丙酮的脫脂棉擦拭混凝土表面，以進一步確保其干燥度、清潔度。

（3）涂刷底層膠。第一，涂刷底層膠前，技術人員必須結合產品說明，并根據產品配置要求，將產品放入容器內攪拌至兩種產品沒有明顯的色澤差異；第二，嚴格執行有關技術標準用滾筒刷將產品涂抹在混凝土表面，并保證膠層厚度；第三，根據施工現場實際氣溫，確定樹脂用量[5]。

（4）碳纖維布黏貼。嚴格按照設計的標準尺寸要求進行碳纖維布的裁剪，再將調制好的產品涂抹在需要黏貼的區域，確保膠層厚度符合相關的設計標準；并用滾筒刷沿纖維方向循環滾壓，及時清除其內部氣泡，最后進行表面防護措施。

3.2 梁、柱濕包鋼加固工程施工工藝及要點

表面處理：

（1）梁柱表面處理。第一，施工人員必須提前清除梁柱附近的障礙物與其表面的砂漿，然后對各部分進行找平；第二，打磨被黏貼的混凝土表面以保證其表平整度。第三，施工人員還應將轉角黏貼處的倒角打磨成圓弧形狀。

（2）鋼板下料。角鋼、扁鋼的下料尺寸應根據現場情況確定，其主要包括以下幾個方面：第一，要在加工前對鋼板進行矯正，使其偏差值符合相關要求，以保證加工質量；第二，在鋼板下料前，必須在對其劃線，使下料符合有關標準的要求；第三，清理切割區的污染物及鐵銹之后，先采用自動氣割法切割鋼板，再采用人工火焰法切割坡口；第四，鋼板加工后要嚴格控制坡口尺寸。

（3）角鋼粘貼。把乳膠水泥抹在梁柱角上，保證厚度大約5mm，然后將角鋼粘貼在梁柱角上，并利用卡具將梁柱四角的角鋼夾緊，卡具間的距離控制在0.5m以內。

4 結語

在房屋建筑結構中，加固設計是一個非常重要的環節，它能使房屋更加安全穩定，延長使用壽命，有效地提高使用者的舒適度。在房屋建筑結構的加固設計中，要注意不能影響其他構件和房屋的整體穩定；加固設計要遵循必要性、經濟性、合理性的設計原則；加固設計要避免對房屋的整體美觀產生較大影響；要不斷提高設計人員的綜合素質和技術水平。