老舊建筑結(jié)構(gòu)加固改造的設(shè)計(jì)方法

劉立培

(中科華創(chuàng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

現(xiàn)代化城市建設(shè)背景下，盡管部分老舊建筑在使用壽命上并沒(méi)有達(dá)到報(bào)廢期限，可其本身所具備的可靠性與穩(wěn)定性，乃至建筑功能都不再符合新時(shí)代國(guó)民的生活需求，與新型建筑相比，老舊建筑在配套措施上相對(duì)欠缺，且所具備的抗震承載力無(wú)法達(dá)到當(dāng)前社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)違章搭建的管控力度不足，對(duì)人民的生活也會(huì)產(chǎn)生較為不利的影響。為了避免類似的情況發(fā)生，施工單位在開(kāi)展老舊建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)加固改造的重視程度，依照實(shí)際情況制定較為完善的設(shè)計(jì)方案，這樣不但能夠有效提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代化建筑發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用。

1 老舊建筑物加固改造設(shè)計(jì)概念

現(xiàn)如今，隨著我國(guó)社會(huì)的高速發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的建筑物正面臨著待維護(hù)與加固的問(wèn)題。為了避免在加固過(guò)程中建筑本身的性能受到不利影響，且確保社會(huì)價(jià)值不會(huì)受到破壞，施工單位在進(jìn)行加固作業(yè)時(shí)，需要依照實(shí)際情況進(jìn)行工程內(nèi)容的改造和規(guī)模的引導(dǎo)與分析，這樣不但能夠有效提高建筑的穩(wěn)定性與安全性，而且對(duì)于我國(guó)社會(huì)建設(shè)與人民的生活質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用。

1)施工單位需要對(duì)結(jié)構(gòu)真正的受力構(gòu)件加以分析，并根據(jù)裝修需求完成加固工作，其中，要明確磚混結(jié)構(gòu)的特性，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行區(qū)分與建設(shè)。

2)加固時(shí)所獲得的原施工圖紙會(huì)出現(xiàn)與實(shí)際情況不符的情況，使用時(shí)間越長(zhǎng)，年代越久遠(yuǎn)，建筑本身的變形情況以及被腐蝕現(xiàn)象也就越嚴(yán)重，很容易出現(xiàn)材料變化或者是需要簡(jiǎn)單維護(hù)的情況。

3)在竣工情況發(fā)生變化時(shí)，施工單位需要依照實(shí)際情況進(jìn)行分析，明確建筑本身的改動(dòng)區(qū)域，并依照實(shí)際情況進(jìn)行內(nèi)容上的調(diào)整，確保建筑施工質(zhì)量能夠得到保障，加固效果能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

4)由于長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境侵蝕，房屋建筑本身所選用的材料已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)出較為嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，其中材料所具備的強(qiáng)度發(fā)生改變，因而在進(jìn)行材料優(yōu)化或者是加固的過(guò)程中，施工單位不能盲目地開(kāi)展相關(guān)工作，需要先對(duì)當(dāng)前的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，并依照需求完成材料強(qiáng)度的調(diào)整，進(jìn)而提高建筑工程的安全性，避免施工人員的人身安全受到威脅。

5)對(duì)于老舊房屋建筑而言，施工單位在進(jìn)行工程加固的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)環(huán)境空間有限，或者是施工面無(wú)法展開(kāi)的情況，無(wú)論之前準(zhǔn)備的計(jì)劃如何完善，倘若設(shè)備與材料無(wú)法進(jìn)行有效應(yīng)用，同樣也會(huì)導(dǎo)致方案進(jìn)程無(wú)法順利開(kāi)展，正因如此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息采集與記錄，以此確保方案的可行性能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)的工作內(nèi)容才能夠順利開(kāi)展。

6)是否保留與加固改造的選擇，是房屋建筑加固過(guò)程中的重點(diǎn)問(wèn)題，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工單位需要明確哪一部分需要改動(dòng)，哪一部分不能夠進(jìn)行變動(dòng)，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造內(nèi)容的調(diào)整，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量，進(jìn)而為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

7)對(duì)于施工單位來(lái)講，在進(jìn)行房屋建筑加固的過(guò)程中，需要明確加固構(gòu)件的重要性，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工內(nèi)容完成加固方式的選擇，確認(rèn)基本條件之后，還要通過(guò)信息化技術(shù)完成加固效果的模擬與演示，以此確認(rèn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，所涉及到的鋼筋錨固效果能夠符合實(shí)際需要，在進(jìn)行鋼板錨固的粘貼過(guò)程中，選擇合適的工藝手段能夠提高整個(gè)建筑的可靠性與安全性。

2 房屋結(jié)構(gòu)加固改造的鑒定要點(diǎn)

通常情況下，施工單位在設(shè)計(jì)建筑加固方案時(shí)，需要依照有關(guān)房屋結(jié)構(gòu)的安全報(bào)告來(lái)加以分析，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展相應(yīng)的綜合鑒定與分析，確認(rèn)無(wú)誤后才能夠進(jìn)行后續(xù)的固定計(jì)劃設(shè)計(jì)與應(yīng)用[1]。在這一過(guò)程中，施工單位需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行政策內(nèi)容的履行，明確相關(guān)規(guī)范的同時(shí)，還要開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，提高房屋建筑的穩(wěn)定性與安全性，使后續(xù)的工作質(zhì)量也能夠因此得到有效保障。就目前來(lái)看，我國(guó)有關(guān)房屋安全鑒定的內(nèi)容大多集中在以下部分：①在對(duì)房屋開(kāi)展大規(guī)模修建前，針對(duì)實(shí)際情況開(kāi)展安全鑒定作業(yè)；②針對(duì)公共建筑物開(kāi)展定期鑒定作業(yè)，以此達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；③如房屋使用用途或是條件發(fā)生改變，則需要對(duì)其進(jìn)行安全鑒定；④倘若建筑使用時(shí)間超出了設(shè)計(jì)使用壽命期限而想要繼續(xù)使用，需要及時(shí)進(jìn)行鑒定處理；⑤依照群體改造規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行普遍檢查與鑒定作業(yè)；⑥以安全隱患為基礎(chǔ)進(jìn)行有關(guān)房屋結(jié)構(gòu)的鑒定工作；⑦結(jié)合房屋建筑曾出現(xiàn)的災(zāi)害情況進(jìn)行安全鑒定。

從效果上來(lái)講，房屋安全鑒定作業(yè)主要集中在結(jié)構(gòu)加固與改造工作，并以此為基礎(chǔ)降低不利影響所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高建筑的穩(wěn)定性與可靠性，擴(kuò)大材料界面的影響范圍，并增強(qiáng)影響力度，從整體角度或者是局部角度實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的加固處理，這樣不但能夠有效提高整個(gè)工程的安全性，而且能夠滿足國(guó)民的生活需求，對(duì)于現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)與發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用[2]。

3 老舊建筑存在的主要結(jié)構(gòu)問(wèn)題

一般來(lái)講，人們?nèi)粘Ｉ钪兴婕暗降睦吓f小區(qū)，在使用時(shí)間上都達(dá)到了20年甚至更高，隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑行業(yè)所選用的技術(shù)手段、材料性能以及功能設(shè)計(jì)都會(huì)發(fā)生較大的進(jìn)步與改變，這導(dǎo)致了傳統(tǒng)的小區(qū)建筑在施工標(biāo)準(zhǔn)上無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，且材料本身的強(qiáng)度不足，不但整體性上無(wú)法得到有效保障，甚至還會(huì)出現(xiàn)布局不合理以及管理混亂的情況，對(duì)國(guó)民的日常生活產(chǎn)生較為不利的影響。同時(shí)，施工單位或者是相關(guān)部門，在對(duì)老舊建筑進(jìn)行鑒定與管理中，存在著一系列的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，使得加固工作無(wú)法順利開(kāi)展，人員的生命安全也無(wú)法得到有效保障。

1)與新型建筑相比，老舊建筑由于所選用的施工工藝相對(duì)較差，加上材料的性能無(wú)法滿足新時(shí)代建設(shè)需求，很容易會(huì)發(fā)生不均勻沉降的情況，使得整個(gè)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，導(dǎo)致穩(wěn)定性與安全性無(wú)法得到有效保障，后續(xù)的工作也會(huì)因此受到一定程度的影響[3]。

2)由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，在外界因素的腐蝕下，整個(gè)墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較為明顯的傾斜與變形情況，局部區(qū)域也出現(xiàn)被毀壞的情況，墻體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)錯(cuò)位裂開(kāi)的情況，不但會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)連接工作無(wú)法順利開(kāi)展，人們的日常生活與工作也會(huì)受到波及。

3)混凝土構(gòu)件在外界因素的干擾與腐蝕作用下，在性能上發(fā)生問(wèn)題，承載力不足的同時(shí)，很容易會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂的情況，使得鋼筋材料也會(huì)發(fā)生被腐蝕的情況，使得整個(gè)混凝土構(gòu)件的抗震性能無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)構(gòu)加固改造方案

4.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固

就目前來(lái)看，施工單位在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程中，所涉及到的承載構(gòu)件大體以墻體和梁板為主，加上柱結(jié)構(gòu)的存在，構(gòu)成了整個(gè)建筑工程，由于構(gòu)件本身的個(gè)體承載力不足，使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的工作內(nèi)容也會(huì)受到較為不利的影響。

為了避免類似的情況出現(xiàn)，施工單位在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固的過(guò)程中，需要依照實(shí)際情況進(jìn)行方案的選擇，通過(guò)對(duì)建筑工程需求、截面標(biāo)準(zhǔn)、所處位置以及受力變化的情況，對(duì)加固方案進(jìn)行綜合考量與分析，這樣不但能夠有效提高整個(gè)工程的整體性與可靠性，而且能降低成本支出，達(dá)到加固目的。

1)增大截面法加固。從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看，增大截面加固法能夠有效降低成本支出，具有極高的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。從工作原理上來(lái)看，施工單位需要依照實(shí)際情況進(jìn)行原構(gòu)件截面面積的優(yōu)化與增加，并以此為基礎(chǔ)完成縱向配筋的安裝，從而確保整個(gè)構(gòu)件本身的承載力能夠得到有效提升，在穩(wěn)定性與剛度上實(shí)現(xiàn)有效的保障。在這一過(guò)程中，施工單位需要明確增大截面加固法的應(yīng)用要求，所涉及到的材料等級(jí)一定要高于原構(gòu)件，且強(qiáng)度滿足C20以上，這樣才能夠確保建筑本身的質(zhì)量滿足要求。

2)外粘型鋼加固法。與其他技術(shù)相比，外粘型鋼材料加固法同樣具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，其工作原理是利用鋼構(gòu)件的焊接工藝，將混凝土柱包在其中，并通過(guò)灌注的方式進(jìn)行粘結(jié)，以此提高整個(gè)建筑的穩(wěn)定性與安全性，降低外力所帶來(lái)的不利影響，從而達(dá)到相應(yīng)的加固標(biāo)準(zhǔn)[4]。

3)粘貼碳纖維復(fù)合材加固法。對(duì)于施工單位而言，在進(jìn)行鋼筋混凝土施工管理的過(guò)程中，也會(huì)涉及到粘貼碳纖維復(fù)合材加固法，這種方法主要是利用纖維布進(jìn)行外包處理，以此來(lái)提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力，得到位移延性的強(qiáng)化效果，并為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

4)繞絲加固法。在進(jìn)行繞絲加固法的過(guò)程中，施工單位會(huì)利用退火鋼絲對(duì)整個(gè)構(gòu)件進(jìn)行纏繞處理，以此來(lái)提高約束效果，達(dá)到加固的目的，使得整個(gè)構(gòu)件的極限承載力大幅度提升，確保老舊建筑的穩(wěn)定性得到保障。倘若所涉及到的構(gòu)件截面本身滿足矩形的要求，則要將其長(zhǎng)邊與短邊的尺寸比值控制在1.5，并利用相關(guān)工具將死角保護(hù)層進(jìn)行鑿除處理，加以打磨，確保圓角的半徑能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5)外加預(yù)應(yīng)力加固法。從某種角度來(lái)講，外加預(yù)應(yīng)力加固法本身是一種優(yōu)化特性的手段，其本身是利用針對(duì)構(gòu)件開(kāi)展相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力作用，從而使結(jié)構(gòu)的受力得到改善，具有簡(jiǎn)潔的效果。在進(jìn)行日常工作的過(guò)程中，施工單位應(yīng)依照實(shí)際情況，對(duì)受壓承載力加以分析，并通過(guò)合理的手段進(jìn)行軸心受壓柱的判斷，以此確保整個(gè)彎矩的振幅變化情況滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)受壓柱偏心角度的管控力度，利用雙重預(yù)應(yīng)力撐桿的方式完成后續(xù)的加固作業(yè)。倘若在外加預(yù)應(yīng)力加固法的應(yīng)用過(guò)程中，彎矩沒(méi)有發(fā)生任何程度的變動(dòng)，則可以利用單層預(yù)應(yīng)力撐桿的方式，完成相應(yīng)的加固與施工作業(yè)。

6)鋼絞線網(wǎng)片聚合物砂漿加固法。當(dāng)施工單位需要對(duì)整個(gè)混凝土構(gòu)件斜截面進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)承載力時(shí)，應(yīng)選用鋼絞線網(wǎng)片聚合物砂漿加固法，并以此為基礎(chǔ)提高建筑本身的位移延性，降低變形位移所帶來(lái)的不利影響。在進(jìn)行老舊小區(qū)的設(shè)計(jì)與分析過(guò)程中，需要明確有關(guān)結(jié)構(gòu)的斜截面在承載力上是否滿足要求，如果不足，則需要選用鋼絞線網(wǎng)片，通過(guò)橫向布置的方式進(jìn)行環(huán)形加固處理，倘若涉及到抗震加固處理工作，則要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行附加箍筋的應(yīng)用，確保構(gòu)件抗剪能力能夠得到有效提升，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)有效的保障[5]。

4.2 結(jié)構(gòu)抗震加固

施工人員在開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)加固處理時(shí)，需要明確構(gòu)件本身的加固需求，并依照實(shí)際情況進(jìn)行性能調(diào)整，不僅需要明確地質(zhì)作用下所產(chǎn)生的機(jī)構(gòu)破壞力，而且要依照當(dāng)前地質(zhì)情況進(jìn)行綜合性的方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用，明確整個(gè)建筑的整體性與穩(wěn)定性，運(yùn)用合理的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度的提升。與新型建筑相比，老舊小區(qū)的抗震強(qiáng)度相對(duì)較低，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，很容易會(huì)發(fā)生變形情況，因而，施工單位在進(jìn)行抗震加固作業(yè)的過(guò)程中，需要遵循相關(guān)原則提出主要解決方法，為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)，具體內(nèi)容如下。

1)抗震加固原則。抗震加固設(shè)計(jì)的過(guò)程中，施工人員應(yīng)先對(duì)整個(gè)建筑的抗震結(jié)果加以鑒定，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的分析，制定較為完善的加固手段，從小到大，在以構(gòu)件加固為主、強(qiáng)化區(qū)段加固的同時(shí)，開(kāi)展相應(yīng)的整體加固，這樣不但能夠有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)，而且能夠?yàn)楹罄m(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。在開(kāi)展相關(guān)加固工作的過(guò)程中，施工單位需要明確整個(gè)結(jié)構(gòu)本身所具備的抗震能力，是否會(huì)在振動(dòng)過(guò)程中發(fā)生變形情況，利用智能化技術(shù)完成動(dòng)態(tài)模擬，以此降低因構(gòu)件失穩(wěn)所帶來(lái)的不利影響。在進(jìn)行加固方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工人員應(yīng)對(duì)原本的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行墻體結(jié)構(gòu)的管理，倘若要進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，需要明確薄弱層的參數(shù)變化情況，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展處理工作。在傳統(tǒng)的建筑工程中，受使用時(shí)間以及建筑施工模式的影響，通常在抗震應(yīng)力需求上無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為了避免出現(xiàn)成本支出的情況，又很難對(duì)其進(jìn)行拆除處理，只能夠由施工單位利用加固維修的方式進(jìn)行安全保障。

2)通常情況下，有關(guān)結(jié)構(gòu)抗震加固的主要手段共有4種，具體如下：①利用混凝土構(gòu)件對(duì)原本的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化受力體系完整性的同時(shí)，確保建筑結(jié)構(gòu)滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；②倘若無(wú)法進(jìn)行新構(gòu)件加固處理時(shí)，需要施工人員針對(duì)原本存在的建筑構(gòu)件開(kāi)展相應(yīng)的加固工作，并以此為基礎(chǔ)完成承載力以及抗震能力的優(yōu)化與提升，進(jìn)而為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)；③耗能減震措施，在進(jìn)行該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要是利用耗能阻尼減震裝置來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以此來(lái)降低地震反應(yīng)所帶來(lái)的破壞力，為人們的撤離提供足夠的時(shí)間，降低安全事故發(fā)生的幾率；④隔震加固法，與其他技術(shù)相比，隔震加固法主要由施工單位進(jìn)行相關(guān)隔震層的設(shè)立，在發(fā)生地震時(shí)可以將所產(chǎn)生的瞬間應(yīng)力進(jìn)行集中化處理，等隔震層碎裂后才會(huì)對(duì)原有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為明顯的影響。

4.3 基礎(chǔ)加固

基礎(chǔ)加固對(duì)于老舊小區(qū)的施工建設(shè)而言有著極為重要的作用，同時(shí)也是現(xiàn)代化建設(shè)的重要措施之一。在進(jìn)行基礎(chǔ)注漿加固的過(guò)程中，施工單位需要利用灌漿法對(duì)整個(gè)地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，提高沉降現(xiàn)象的均勻性，減少外力干擾所產(chǎn)生的開(kāi)裂，并為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。在這一過(guò)程中，施工單位可以選用改性環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)對(duì)潮濕環(huán)境，并將注漿壓力控制在0.4～0.6 MPa，以此滿足相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于老舊建筑加固而言，安全性無(wú)疑是極為重要的，同時(shí)也是施工單位在日常工作中應(yīng)注意的重要內(nèi)容。施工人員在進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要依照實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)用性以及美觀性分析，同時(shí)確保所設(shè)計(jì)的內(nèi)容在穩(wěn)定性與可靠性方面滿足要求。在結(jié)構(gòu)加固過(guò)程中，施工單位應(yīng)依照墻體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)件的優(yōu)化與加設(shè)，注意結(jié)構(gòu)體系所產(chǎn)生的影響，開(kāi)展相應(yīng)的應(yīng)力集中化管理，這樣不僅能夠滿足建筑加固的各方面需求，而且能夠確保人民的生活質(zhì)量得到有效保障。

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