鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋加固設(shè)計要點探析

周榮亮

(蘇州土木文化中城建筑設(shè)計有限公司，江蘇 蘇州215131)

因地震、火災、颶風等自然災害作用發(fā)生破壞后的建筑物、超過設(shè)計使用年限的房屋、使用功能改變后的房屋等都需進行房屋安全性鑒定。對于通過加固后仍然可以正常使用的建筑物，應當優(yōu)先加固處理，這樣可以在保證建筑物安全性、使用功能需要的同時，避免建筑物重復建設(shè)所產(chǎn)生的大量資源消耗。房屋加固設(shè)計作為房屋加固工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要求設(shè)計人員準確地對建筑物安全性做出鑒定評價，在此基礎(chǔ)上結(jié)合必要的承載力驗算選擇出經(jīng)濟、合理的加固方案，最終出具詳細、準確的設(shè)計文件作為后續(xù)施工的依據(jù)。

1 建筑安全性綜合性鑒定和評價

加固方案的選擇以及具體設(shè)計工作都需建立在準確地建筑物安全性鑒定基礎(chǔ)之上，這就需要利用現(xiàn)代科學技術(shù)和檢測儀器對建筑物中關(guān)鍵部位、關(guān)鍵構(gòu)件、關(guān)鍵材料強度等進行檢測，記錄詳細的檢測數(shù)據(jù)。檢測完成后，在結(jié)合前人及自身經(jīng)驗方法的基礎(chǔ)上對記錄數(shù)據(jù)進行分析處理，得出有關(guān)該建筑物的安全性鑒定結(jié)論。

2 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力驗算是指根據(jù)既有建筑物現(xiàn)狀，綜合考慮各種現(xiàn)實因素對建筑物的影響，采用簡化計算簡圖進行現(xiàn)狀建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算的過程。驗算過程中應注意：（1）確定計算簡圖時，應充分考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況、結(jié)構(gòu)體系支撐情況、傳力途徑以及模型邊界條件，所做出的假設(shè)簡化應準確合理；（2）合理選取結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效計算截面，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的齡期、損傷缺陷以及受環(huán)境影響腐蝕情況等都對該值的選取有很大的影響；（3）不應忽略由施工偏差、構(gòu)件現(xiàn)有撓度及環(huán)境溫度等所引起的附加應力；（4）對于改造作他用的建筑，若有新增部分時，在計算時可作適當折減以考慮應力滯后的影響。此外，對于較重新增部分（新增重量占建筑總重量1/10以上時），還應進行建筑物地基基礎(chǔ)承載能力復核驗收。

3 加固方案選擇

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)加固常用方法

在進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋加固設(shè)計時，應根據(jù)既有建筑物特點、建筑安全鑒定結(jié)論、承載力驗算結(jié)果、現(xiàn)有加固技術(shù)以及使用功能需求等因素綜合考慮、合理選擇加固方法。常用的鋼筋混凝土房屋加固方法如下：

1）加大截面加固法

加大截面加固設(shè)計理論及其施工工藝已經(jīng)比較成熟，該方法施工簡單、可操作性強，因而在常規(guī)混凝土建筑物加固中得到較多運用。但是，考慮到該法周期較長且為濕作業(yè)，對使用者正常生產(chǎn)生活有不利影響。此外，針對梁、板、柱、墻等構(gòu)件的加固不可避免地減少建筑物原有凈空間；

2）濕式外包型鋼加固法

與加大截面加固法不同，該加固法不會減少建筑物的原有空間，但卻可較大程度地增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。實踐證明，濕式外包型鋼加固法施工工藝簡單、受力性能良好、作業(yè)量較小，缺點是用鋼量較大；

3）粘貼鋼板加固法

針對正常環(huán)境中無動荷載作用的拉彎構(gòu)件，常采用粘貼鋼板加固法加固。施工時若能選擇操作水平較高的施工人員嚴格執(zhí)行膠粘工藝流程，則會收到良好的加固效果。此外，該方法施工周期短、對使用者正常生產(chǎn)生活幾乎無影響且對結(jié)構(gòu)物外觀、尺寸影響較??；

4）粘貼纖維增強塑料加固法

該方法與粘貼鋼板加固法較為相似但更具優(yōu)勢，由于采用耐潮、耐腐、輕質(zhì)的纖維增強塑料，加固后結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生額外的荷載且無需過多的維護投入，適用范圍較廣。

此外，常見鋼筋混凝土房屋加固方法還包括：錨栓錨桿錨固法、增加支承加固法、預應力加固法等。

3.2 加固方案選擇

加固方案的選擇是為后續(xù)的加固設(shè)計“定調(diào)子”，其重要性不言而喻。方案選擇的好壞直接決定了工程加固質(zhì)量及加固成本。因此，在選擇加固方案時應準確把握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點，選擇最適合的加固方案，避免做無用功。例如，對于發(fā)生較大尺寸開裂的混凝土結(jié)構(gòu)物，若經(jīng)檢測鑒定發(fā)現(xiàn)其承載能力滿足要求，則顯然不能采用增加縱筋的方式進行加固，這種做法對于抑制裂縫開展、減小裂縫尺寸及其數(shù)量是不起作用的。有效的做法是外加預應力筋或預應力支撐，如果條件允許也可以對結(jié)構(gòu)受力體系進行改造。再比如，對于承載能力滿足而剛度不足的廠房結(jié)構(gòu)，機械的振動可能會導致車間工人身體上的不適，可選擇增加支承加固法或加大截面加固法進行處理，提高結(jié)構(gòu)整體剛度、改變其自振頻率。

4 加固設(shè)計中應當注意的事項

4.1 合理選擇加固方案

混凝土結(jié)構(gòu)物加固方法的選擇應在盡量利用既有結(jié)構(gòu)承載力、保證結(jié)構(gòu)安全性及使用功能正常發(fā)揮、最大程度降低成本的基礎(chǔ)上進行，與此同時還要兼顧加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的美觀、耐久性方面的要求。需要注意的是，加固設(shè)計時對加固費用的考慮不應僅僅包括加固過程中發(fā)生的費用，還應包含加固后使用過程中的維護費用。總之，合理的加固方案不僅應當達到預定的加固要求，而且還應對建筑物使用功能有較小的影響且具有較好的耐久性、經(jīng)濟性和美觀度。

4.2 重視建筑物加固后總體效應的影響

許多設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計選擇加固方案時僅僅關(guān)注可靠性鑒定結(jié)論以及業(yè)主方的加固要求，而忽視了對建筑物加固完成后建筑物總體效應的影響，這應當引起設(shè)計人員的重視。

4.3 材料選用及相關(guān)性能參數(shù)的取值原則

對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固所采用的原材料，其選用時常遵循以下幾個規(guī)則：水泥常選用強度等級不低于32.5級的普通硅酸鹽水泥；混凝土應選用比原結(jié)構(gòu)構(gòu)件高一個強度等級且不低于C20，此外加固用混凝材料中應不得摻加粉煤灰、火山灰以及高爐礦渣等混合材料。

設(shè)計時，加固所用各種原材料強度等性能參數(shù)的選取常按下列規(guī)定取值：原結(jié)構(gòu)構(gòu)件中有同種材料時，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)材料設(shè)計值取用；若原結(jié)構(gòu)無該種材料，則可根據(jù)實測定級結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范文件取值。

5 結(jié)語

在我國，雖然建筑結(jié)構(gòu)加固起步較晚，但是發(fā)展迅速。作為設(shè)計人員，應當對各種加固方法的原理、計算方法、適用情況以及優(yōu)缺點有著深刻的認識，與此同時還應在實際工作中不斷總結(jié)，積累工程經(jīng)驗。只有這樣才能將結(jié)構(gòu)加固設(shè)計工作做好，實現(xiàn)加固效果良好、建筑使用功能影響較小、經(jīng)濟效益顯著、美觀平整的要求。

［1］沈守全.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計[J].建材世界，2011，32(04).

［2］王祖鳳.淺談混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方法[J].山西建筑，2011，37(03).［3］陳捷.淺議混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[J].科技咨詢導報，2007(07).