城建結(jié)構(gòu)改造和加固技術(shù)的應(yīng)用與分析

馬俊　翟二杰

摘 要：城建工程加固改造是隨著建筑業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，其基礎(chǔ)是巨大的既有建筑存量。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有一大批五、六十年代建造的老房屋因超過了設(shè)計基準(zhǔn)期而有待加固，全國又有大約三分之一的住宅安全儲備不足，且城市的住宅結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)入老齡化階段，需要加固維修。同時，從節(jié)約成本考慮，利用很多老結(jié)構(gòu)、老建筑的情況越來越多，需要進(jìn)行加固處理的項目逐漸增加。本文主要對建筑結(jié)構(gòu)改造概況、要點及加固技術(shù)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；改造；加固技術(shù)

2008年以后，中國建筑的維護(hù)、加固和改造需求量年增長近50%。我國每年有一大批因生產(chǎn)規(guī)模及工藝等更新而需要技術(shù)改造和加層的建筑物，它們因結(jié)構(gòu)超載而需要補(bǔ)強(qiáng)；同時，隨著抗震要求、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高和改變，許多地區(qū)現(xiàn)有房屋不能滿足新設(shè)防的抗震要求，從而需要抗震加固；近年來社會上大量曝光的因工程質(zhì)量低劣所造成的危房，它們也亟待加固處理。

1 建筑結(jié)構(gòu)改造的概況

加固指對可靠性不足或業(yè)主要求提高可靠度的承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其相關(guān)部分采取增強(qiáng)、局部更換或調(diào)整其內(nèi)力等措施，使其具有現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范及業(yè)主所要求的安全性、耐久性和適用性。建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造是指既有建筑在全壽命使用期內(nèi)，在科學(xué)的檢測鑒定基礎(chǔ)上，采取合理的維修加固措施，或通過結(jié)構(gòu)改造，以提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，滿足建筑物的正常使用功能，保證建筑節(jié)能與環(huán)保，延長建筑物安全使用壽命。其中既包括了對既有建筑達(dá)到設(shè)計使用年限后的加固，也包括了對既有建筑的性能維護(hù)，還包括部分新建筑的使用功能改造以及設(shè)計、施工造成的損害補(bǔ)救等等，對此開展研究，有利于落實黨中央提出的科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)節(jié)約型社會，符合建筑“四節(jié)”即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材工作的要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固改造的要點

1、建筑結(jié)構(gòu)的加固改造設(shè)計應(yīng)由專業(yè)人士承擔(dān)

建筑結(jié)構(gòu)是否需要加固，應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，專家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)提出鑒定意見書。鑒定意見書可以做為結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計的依據(jù)之一。由于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而復(fù)雜，況且還要考慮業(yè)主的種種要求，因此，承擔(dān)維修加固改造設(shè)計的人員除具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外，還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗才能夠全面系統(tǒng)地分析問題，提出較為合理的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方案。

2、處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時與永久的關(guān)系

當(dāng)某些構(gòu)件不滿足要求時必須進(jìn)行加固，但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會被忽視，加固設(shè)計人員應(yīng)從整個結(jié)構(gòu)體系安全的角度來考慮。當(dāng)個別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時，可進(jìn)行局部加固；結(jié)構(gòu)整體不滿足要求時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固。臨時加固的要求可以適當(dāng)降低一些。

一般而言，結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固或部分構(gòu)件加固后，并不意味著該結(jié)構(gòu)整體承載能力就一定提高或是安全的，其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理、構(gòu)件之間的連接是否可靠、原有的構(gòu)造措施是否得當(dāng)與有效等，這些就是結(jié)構(gòu)整體性或結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵，因此，結(jié)構(gòu)工程師在承擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行檢查與評估，以研究是否需作相應(yīng)的加強(qiáng)，而不能僅僅關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部或部分構(gòu)件。

建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造應(yīng)盡量少停產(chǎn)，在不影響或少影響工作和生活的條件下進(jìn)行。盡量保留原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，減少拆除的工作量，保留的部分應(yīng)有足夠的安全性和耐久性，并具有利用價值。加固設(shè)計時應(yīng)考慮施工場地、各種管線、相鄰建筑、相鄰道路等的影響，考慮施工的可行性與方便。

3、加固改造的實施必須有科學(xué)的先后順序

通常應(yīng)先治理后加固，由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，在加固時，應(yīng)采取有效的治理對策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時機(jī)，使之不致對加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。結(jié)構(gòu)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸?。一般而言，?yīng)先加固后拆除；先加固后開洞；先基礎(chǔ)后柱、梁和板；先重要構(gòu)件，后次要構(gòu)件，最后做好保護(hù)與防護(hù)。

4、復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力、做好抗震加固設(shè)計

地震區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固，除應(yīng)滿足承載力要求外，還應(yīng)復(fù)核其抗震性能。結(jié)構(gòu)加固后不應(yīng)存在因局部加強(qiáng)或剛度突變而形成新的薄弱部位，同時還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大或變化而導(dǎo)致地震作用效應(yīng)增大或變化的影響。

在進(jìn)行抗震加固設(shè)計時還注意以下一些問題：結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的分布要均勻，避免出現(xiàn)新的薄弱層；豎向構(gòu)件要連續(xù)，保證傳力途徑明晰；增加構(gòu)件或加固原有構(gòu)件，均要考慮減少整個結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的可能性；加強(qiáng)薄弱部位的抗震構(gòu)造；要使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更加合理，防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，消除不利于抗震的強(qiáng)梁弱柱、強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點等不良受力狀態(tài)；考慮建設(shè)場地的影響，加固后的結(jié)構(gòu)要選擇地震反應(yīng)力小的結(jié)構(gòu)體系；對原有的不合理結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑等應(yīng)盡量進(jìn)行改良。

3 城建結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分析

目前我國建筑物加固技術(shù)有很多種，常用的主要有加大截面積法、預(yù)應(yīng)力加固法、外包鋼加固法、支點加固法以及剪力墻加固法等。

加大截面積加固法是我國的比較傳統(tǒng)的加固方法，適用面非常廣，在實際應(yīng)用主要用在梁、板以及墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。這種方法的主要原理是在需要加固的地方外包混凝土，加大建筑的混凝土截面積。具體應(yīng)用時，需要先考察建筑物的具體受力情況，再根據(jù)加固的標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)?shù)倪x取加厚方式如雙側(cè)加厚、三面加厚等，選取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造鋼筋以保證后期的混凝土澆筑，在進(jìn)行加固是還需要澆灌混凝土保護(hù)層以保證鋼筋起到作用。加大截面積法通常選用普通混凝土來作為包裝材料，整個加固過程工作量很大，對房屋的外觀也會產(chǎn)生一定影響。

建筑物外包剛加固法是指在建筑物的周圍報裝型鋼以增強(qiáng)受力性能。外包剛加固法主要分為濕式和干式兩種方法，所謂濕式方法是指在加固過程中采用乳膠水泥進(jìn)行粘接，以達(dá)到加固的目的，干式外包鋼加固法，是指在使用型鋼進(jìn)行包裝時，不采用物質(zhì)進(jìn)行粘接。外包鋼加固法也是一個比較簡單的方法，工程工作量也是很少，是一個很可靠的辦法，非常適合與建筑物構(gòu)件不宜發(fā)生改變的地方，但是在使用時要求，建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)本身具有強(qiáng)的受力能力。建筑物預(yù)應(yīng)力加固法最大的特點是強(qiáng)迫改變拉桿的承受力，進(jìn)而改變建筑的受力情況，消除建筑物的安全隱患，達(dá)到加固的效果，這種加固方法通常用在一些大跨度結(jié)構(gòu)，比較適合一些其他方法不適應(yīng)的大型結(jié)構(gòu)加固，但是在應(yīng)用時，需要注意這種方法不能使用在潮濕度高的建筑物。

4 結(jié)束語

綜上所述，加固改造行業(yè)作為城建行業(yè)中的一個細(xì)分行業(yè)，不但具有城建行業(yè)的上述特點，還具有投入小，產(chǎn)出大，低碳環(huán)保，節(jié)能減排、新技術(shù)、新材料的廣泛應(yīng)用等一般建筑行業(yè)不具有的特點。加固改造行業(yè)是符合國家“十二五”規(guī)劃，具有多重重要意義的新興服務(wù)行業(yè)，是我國建設(shè)節(jié)能減排、低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑、建節(jié)集約型社會、實施可續(xù)發(fā)展的重要途徑，對我國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的影響和意義。

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