建筑物改造加固技術(shù)及施工要點(diǎn)淺析

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［摘要］房屋結(jié)構(gòu)改造加固要符合科學(xué)進(jìn)步的理念，符合國(guó)家倡導(dǎo)的可持續(xù)戰(zhàn)略思想。建筑物改造加固包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的改造加固、混凝土結(jié)構(gòu)的改造加固和鋼結(jié)構(gòu)的改造加固。在建筑物改造加固中，要把握好施工技術(shù)要點(diǎn)，包括安全隱患的鑒定評(píng)估，遵循建筑結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)以及承重測(cè)算規(guī)則，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境以及加固方式的有效性、經(jīng)濟(jì)適用性和加固后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益。

［關(guān)鍵詞］建筑物結(jié)構(gòu)；加固；改造

隨著建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求越來(lái)越高，有些依據(jù)原有的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑物將不能滿足現(xiàn)在的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)現(xiàn)有房屋建筑開展加固改造，可以增加其使用壽命，有助于降低房屋建筑廢料的產(chǎn)出和環(huán)境污染，并且較新建來(lái)說(shuō)有著耗時(shí)少、使用率高、加固成本小和效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也是提升建筑安全性和持久性，增加建筑使用年限和提升建筑抗災(zāi)能力的關(guān)鍵。

1需加固改造的建筑類型

（1）對(duì)老化房屋建筑實(shí)施加固改造來(lái)提升其承載力和安全性，并保留其現(xiàn)有的房屋外貌，不但投入價(jià)格比新建房屋建筑少30%～60%，對(duì)環(huán)境的污染小、投入少、耗時(shí)較短。目前，對(duì)老舊房改造加固內(nèi)容主要為調(diào)節(jié)、整合居住房屋，增加應(yīng)用區(qū)域，增加建筑物的層數(shù)，房屋部分墻體下沉以及需要抬高等。（2）由于自然災(zāi)害導(dǎo)致的改造加固：因?yàn)榭諝庵兴釅A度變化、負(fù)面天氣頻發(fā)等因素以及地震、山體滑坡等災(zāi)害的破壞，造成房屋出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患時(shí)，需要加固、改造。（3）建筑物由于日常使用不當(dāng)所造成的改造加固，例如：隨意拆卸損害承重墻或整體關(guān)鍵構(gòu)件等[1]。（4）隨著建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提升，對(duì)原有情況下，需要進(jìn)行加固的建筑構(gòu)造需求提高，也需要對(duì)其開展改造加固，以符合新的建筑標(biāo)準(zhǔn)。

2建筑物改造加固類型

2.1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改造加固

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改造加固主要是對(duì)原有房屋地基抗壓不足進(jìn)行的改造加固，其中有抬墻梁法、墩式再固定法、基礎(chǔ)拓寬法、框架結(jié)構(gòu)拓寬技術(shù)。（1）抬墻梁法，是應(yīng)用預(yù)先備好的大號(hào)鋼筋混凝土梁或者是鋼制梁在縱穿原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁下，放在原本兩邊的樁或墩上，支撐新增結(jié)構(gòu)的重量；（2）墩式再固定法，是直接在地基下分層挖掘至耐力層澆灌相關(guān)混凝土，最終使分層地基連接到一起，抗增層部分的壓力；（3）基礎(chǔ)拓寬法，是當(dāng)原房屋基礎(chǔ)底層區(qū)域較小時(shí)，對(duì)柱基可沿基礎(chǔ)進(jìn)行四周拓寬，對(duì)條形基一邊拓寬或兩邊拓寬；（4）框架結(jié)構(gòu)拓寬截面技術(shù)，是將原結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層進(jìn)行鑿毛以及清潔處理，通過(guò)新增澆筑鋼筋混凝土或局部新增澆筑來(lái)拓寬原構(gòu)件的截面大小，以提升其承載力和強(qiáng)度，或改變其自振效率的一種直接加固方法（見圖1所示）。該種方法具有應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，實(shí)施便捷，適應(yīng)性高的優(yōu)點(diǎn)；弊端是實(shí)施期較漫長(zhǎng)，易造成梁柱受力過(guò)大。該種方法的適用范圍：一般使用在梁、柱等構(gòu)件及普通結(jié)構(gòu)的改造加固，尤其是原截面大小明顯偏小和軸壓比顯然較大的構(gòu)件改造加固上。需要注意的是：框架結(jié)構(gòu)拓寬截面施工技術(shù)的改造加固效果與改造加固時(shí)的承重能力、施工處理方法、使用材料性能等因素直接有關(guān)。因此，一定做好重點(diǎn)部位的加固處理，尤其是柱與基礎(chǔ)部位的加固連接、柱和梁的加固連接，要嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范實(shí)施；要在新舊混凝土間刷高粘結(jié)性的材料制劑，確保新舊混凝土有著極高的粘結(jié)效果；要除掉原構(gòu)件表面的風(fēng)化松散層、碳化碎裂層，直到完全暴露基礎(chǔ)層，再進(jìn)行鑿毛。此方法的優(yōu)勢(shì)是投入少、耗時(shí)短、成效快，是如今應(yīng)用最廣泛的改造加固方法。缺點(diǎn)是由于改造加固使外套構(gòu)造的底層材料過(guò)多，易造成“雞腿”現(xiàn)象。該方法特別適用在改造加固房屋建筑物、頂部承載力以及不能滿足加固后所需承載力的房屋建筑。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)的改造加固

混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的房屋結(jié)構(gòu)形式之一，對(duì)其改造加固也是十分常見的?；炷两Y(jié)構(gòu)改造加固的辦法有不少，例如：常見的增添截面面積加固法、粘鋼加固法，還有提升支持加固法、裂縫補(bǔ)充物料法等間接加固辦法，還包括混合物浸入混凝土改造加固法、玻璃鋼改造加固法、碳纖維改造加固法等新型改造加固方法。具體選擇哪種加固辦法，需要按照被加固建筑的實(shí)際情況具體分析。新增混凝土構(gòu)架托換技術(shù)也是改造加固技術(shù)之一。新增混凝土構(gòu)架托換的施工過(guò)程如下：布置臨時(shí)支撐——圈梁鑿毛——確定梁拓寬截面大小——組建梁鋼筋框架和澆灌混凝土——拆卸柱截面的承載力——布置新增柱鋼筋及澆灌混凝土（見圖2所示）。按照順序?qū)嵤?，待新的?gòu)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)施工完成并確保其達(dá)到設(shè)計(jì)承載力后，拆掉被托換的原構(gòu)架承重墻，即最終完成新的構(gòu)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)[3]。在整個(gè)操作過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)設(shè)置出最負(fù)面情況下的支持系統(tǒng)，運(yùn)用剛度較大的滿堂鋼管架支持系統(tǒng)，安插大小為零替換框架柱的左右兩部以及尾部的相鄰部，鋼管的水平和垂直間隔均是0m。為了降低對(duì)原結(jié)構(gòu)樓層的干擾，打孔時(shí)，先對(duì)樓層鋼筋進(jìn)行勘測(cè)，盡可能地減少原樓層的鋼筋。為確保新增混凝土的緊密性，澆灌用的混凝土的坍落度需要高于180mm并要有著加固的膨脹能力，同時(shí)，還要在新舊混凝土兩者間涂上一道粘結(jié)劑。

2.3鋼結(jié)構(gòu)的加固

鋼結(jié)構(gòu)加固的辦法有增添支點(diǎn)加固法、改造鋼架結(jié)構(gòu)計(jì)算圖案的加固法、粘結(jié)外包鋼加固法等。其中，增添支點(diǎn)加固法是改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分散并提升其承載力的加固方法；改造加固鋼架結(jié)構(gòu)測(cè)算圖案的加固法是指通過(guò)添加附加件和支撐、添加預(yù)應(yīng)力、考慮面積一同使用的措施，是改變結(jié)構(gòu)承重分布情況、傳力渠道、節(jié)點(diǎn)特質(zhì)和邊界標(biāo)準(zhǔn)的加固方法；外包鋼改造加固是把型鋼或鋼板包在被加固配件的外邊對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。鋼結(jié)構(gòu)加固墻體的重點(diǎn)實(shí)施工藝如下：拆卸原墻面刷料——打孔用水刷洗——噴素水泥層——安放鋼筋網(wǎng)紗并設(shè)立錨筋——澆水打濕墻——抹泥砂漿并保護(hù)——外墻裝潢（見圖3所示）。在施工中，當(dāng)碰到原墻面堿蝕嚴(yán)重時(shí)，先鏟除松散面層，運(yùn)用1：3水泥砂漿涂抹，最后再拆卸已松散的勾縫砂漿。在墻面打孔時(shí)，先依據(jù)項(xiàng)目要求劃線指出錨筋部位，并用電鉆打孔。在抹灰中，應(yīng)使用分層手法，每層高度把控在15mm左右。抹灰完后應(yīng)及時(shí)保護(hù)內(nèi)墻面進(jìn)行澆水，外墻除澆水外，還要在外墻面上通過(guò)粘貼草袋來(lái)降低太陽(yáng)溫度或冬季溫度過(guò)低造成的干擾。以上鋼結(jié)構(gòu)改造加固技術(shù)按照材質(zhì)的不同可以分成鋼筋—混凝土配合梁托換和鋼筋―磚砌體配合梁托換。這是運(yùn)用鋼梁以及混凝土磚砌體共同組成的新托換梁，用來(lái)替換原墻體所承擔(dān)的負(fù)荷的方法。該方法與傳統(tǒng)的加固技術(shù)對(duì)比，有著重量輕、耗時(shí)短、工程步驟簡(jiǎn)潔、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，是將來(lái)改造加固技術(shù)的研究方向。

3建筑物改造加固技術(shù)的施工要點(diǎn)

3.1安全隱患鑒定評(píng)估

房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造加固前需要先對(duì)該房屋展開安全性評(píng)估，完整地了解房屋結(jié)構(gòu)安排是否符合結(jié)構(gòu)策劃標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、各類材料性能是否符合《建筑減震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這些都要對(duì)建筑進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)蔫b定，若鑒定不符合標(biāo)準(zhǔn)就要進(jìn)行二次承重的鑒定。在展開首次鑒定時(shí)要應(yīng)用房屋構(gòu)件的現(xiàn)實(shí)信息數(shù)據(jù)，并按照測(cè)算成果對(duì)房屋進(jìn)行承重力安全問(wèn)題鑒定，對(duì)有安全問(wèn)題的構(gòu)件需要進(jìn)行一定的改造加固處理，提高房屋的穩(wěn)定性。鑒定評(píng)估是建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的前提，只有全面的認(rèn)識(shí)策劃結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件甚至于房屋有全方位的了解，才可以更好的選擇加固方式，獲得更好的效果。由于房屋建筑的改造加固是作用于已建房屋上的，因此在開展房屋加固設(shè)計(jì)時(shí)要考量到新老構(gòu)造強(qiáng)度，硬度構(gòu)造以及材質(zhì)等部分的和諧性和整體性、施工條件有限性和其他要素對(duì)項(xiàng)目的干擾等等。需要更加適宜地對(duì)房屋建筑開展加固設(shè)計(jì)。對(duì)一般建筑物進(jìn)行改造加固的步驟見圖4所示。例如：混凝土結(jié)構(gòu)施工的安全鑒定評(píng)估分為au、bu、cu、du幾個(gè)級(jí)別，按照抗力R以及荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性系數(shù)Y積的比值判定，其等級(jí)狀況見表1所示。注：au級(jí)為滿足國(guó)家現(xiàn)行建筑規(guī)范的安全要求，擁有承載能力，無(wú)需采取措施；bu級(jí)為低于國(guó)家當(dāng)今建筑規(guī)范的安全要求，承載力不明顯，不必采取措施。

3.2注重建筑結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)

在加固項(xiàng)目時(shí)需要全面考查單個(gè)構(gòu)件對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的干擾，不要限制于單個(gè)構(gòu)件加固后本身的穩(wěn)定性，而忽視了對(duì)其他構(gòu)件的干擾[2]。當(dāng)對(duì)建筑進(jìn)行再固定時(shí)，不但單一的針對(duì)危險(xiǎn)構(gòu)件進(jìn)行再固定活動(dòng)，也需要考慮當(dāng)對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行再固定后其對(duì)整個(gè)建筑造成的影響，例如：對(duì)一棟居民樓某層的承重墻進(jìn)行加固時(shí)，其加固完成后有可能造成整層樓的特質(zhì)出現(xiàn)變化，容易導(dǎo)致出現(xiàn)薄弱的樓層，干擾建筑整體的抗震性能，從而出現(xiàn)連鎖損害。

3.3承重測(cè)算規(guī)則

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)承重力測(cè)算時(shí)，需要按照構(gòu)件的實(shí)際承重力、截面面積、現(xiàn)實(shí)硬度進(jìn)行測(cè)算。所運(yùn)用的實(shí)際截面面積需要考量各類負(fù)面影響，在進(jìn)行實(shí)際承重力測(cè)算時(shí)，對(duì)于原來(lái)的建筑物構(gòu)件需要按照材料現(xiàn)實(shí)硬度來(lái)測(cè)算實(shí)際承重力，針對(duì)新增層面需要考慮其受力滯后的情況以及新舊層面一同承重的狀況。同時(shí)，在對(duì)新增部分測(cè)算時(shí)其硬度數(shù)據(jù)上需要乘上折減系數(shù)并考量構(gòu)件力量抵抗力不同、切割面積扭曲等負(fù)面干擾。

3.4方案強(qiáng)化

加固方式強(qiáng)化的標(biāo)準(zhǔn)主要有：現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施環(huán)境、加固方式的有效性、加固方式的經(jīng)濟(jì)適用性和加固后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益。選擇適合的加固方案前需要有效了解加固前結(jié)構(gòu)的力量抵抗特性和改造加固后的力量抵抗特性，敲定整個(gè)結(jié)構(gòu)的力量變化路徑，確保加固后原構(gòu)件和改造加固部分的有效連接，同時(shí)需要考量施工技術(shù)的因素，盡可能縮減施工時(shí)間，減少項(xiàng)目費(fèi)用。隨著科技的進(jìn)步，建筑物的相關(guān)需要也逐漸提高了，針對(duì)應(yīng)用功能不再符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的建筑物一定要做加固改造處理。在建筑加固的時(shí)候，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，只有如此才可以確保建筑加固的質(zhì)量，提升建筑加固的效果。在對(duì)建筑物進(jìn)行加固、改造項(xiàng)目前，應(yīng)按照相關(guān)的技術(shù)鑒定要求進(jìn)行有效的鑒定，按照鑒定成果，確定改造加固項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)和范圍。對(duì)房屋的改造與加固，應(yīng)按照應(yīng)用部門的需要和房屋結(jié)構(gòu)損壞后的嚴(yán)重程度，來(lái)決定加固后房屋結(jié)構(gòu)的有效性。改造加固的方案需要最大程度地應(yīng)用上原結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，保留的原結(jié)構(gòu)部分要確保其使用性和減震功能，同時(shí)也要減少不必要的拆減和改造，拆減部分要考慮對(duì)其材料的循環(huán)和再利用。加固改造時(shí)需要整體考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則，從項(xiàng)目方案與施工上綜合考慮，盡可能減少施工時(shí)間，降低停工停產(chǎn)行為，盡量不干擾建筑的使用。因?yàn)闇囟茸兓⑺釅A、水汽循環(huán)、地震災(zāi)害、地基不均勻出現(xiàn)塌陷等要素產(chǎn)生房屋結(jié)構(gòu)的破壞，加固時(shí)一定要考慮降低、減弱或消除此類負(fù)面影響，避免建筑破壞持續(xù)發(fā)生，降低再次加固的可能。

4結(jié)語(yǔ)

房屋結(jié)構(gòu)改造加固要符合科學(xué)進(jìn)步的理念，符合國(guó)家所倡導(dǎo)的可持續(xù)戰(zhàn)略。隨著新物料、新科技在改造加固項(xiàng)目中的運(yùn)用，加固方式也逐漸變得多元靈活，但這些加固技術(shù)也有自身的利弊問(wèn)題，還需要繼續(xù)在實(shí)踐中展開探討和完善。建筑物的改造加固施工前，需要認(rèn)真分析、嚴(yán)格判斷原來(lái)建筑物的狀況及原來(lái)使用的建筑材料，之后才能進(jìn)行初步的加固方案設(shè)計(jì)，這也是建筑物改造加固的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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作者:張圣彩 單位:河南工程學(xué)院