既有建筑改建為大空間的結構加固施工技術

■俞紅升 ■中國建筑技術集團有限公司，江蘇 南京 200135

當前，在建筑建設過程中，對既有建筑的改建、對結構進加固是實現建筑結構、功能轉變的重要措施。在既有建筑改建為大空間過程中，要應用結構加固施工技術，確保改建建筑質量。

1 建筑結構加固施工技術概述

結構加固技術，即在建筑工程中采取各種技術措施提高建筑物可靠性，讓建筑工程滿足建筑設計所要求的安全性、耐久性與適用性。提高建筑結構或建筑構件強度、剛度、穩定性、減少事故隱患，提高建筑應用年限是建筑工程結構加固技術應用的主要目的。建筑結構加固的意義體現在:滿足建筑結構強度要求。按照建筑工程施工規范，建筑物設計應按照極限狀態設計，混凝土結構需要滿足結構應用要求，保證其剛度、強度與耐久性符合設計要求。然而在建筑應用中，可能會改變建筑功能，導致其荷載分布及和荷載值變化與設計沖突，導致建筑結構所具備的剛度與強度無法滿足其應用要求，或建筑結構在施工過程中由于施工質量未達到設計圖紙要求，存在著安全隱患;在自然災害或人為破壞下，容易導致建筑結構損壞，造成財產損失，甚至造成人員傷亡。為此，需要采取建筑加固措施滿足其強度需求。此外，應用結構加固技術，可以滿足建筑功能需要。

2 既有建筑改建為大空間的結構加固施工技術

2.1 既有建筑物結構加固技術應用的原則

(1)挖掘潛力原則。既有建筑物結構加固的主旨是重復挖掘結構的最大潛力，應該在建筑結構良好，地質條件優越的地方盡量發揮結構的各種潛力，也可以通過提高結構穩定性，達到確保整體建筑穩定的目的。

(2)做好科學計算原則。既有建筑物結構加固的設計過程中要做好對各種情況的預期，要做好既有建筑物結構加固的計算，設計時要盡量做到設計資料的完整，要重點開展對地基承載能力、上部結構荷載的計算，同時要針對結構和荷載的變化要有預期，做好必要的調整和加強，真正實現既有建筑物結構加固工作的科學性和合理性。

(3)優化剛度原則。既有建筑物結構加固的主要方法和手段就是對結構剛度的提高，達到既有建筑物結構工作能力的加強，避免結構問題的產生。

(4)優化結構原則。既有建筑物結構加固的主要措施是優化建筑結構，通過結構的優化使既有建筑物結構得到加固的效果。當建筑物結構出現抗變形能力不足時，可以增設防變形骨架;當結構出現不牢固趨勢時應該通過設置剛性橫梁的方式提升結構的剛性。

(5)整體性原則。要從建筑結構的整體性去考慮既有結構加固的問題，應該著眼于建筑結構和建筑的相互作用，將地基整合為一個有機的整體;可以用加強既有建筑物結構方法彌補建筑出現的問題;可以用淺層的操作替代復雜性操作，實現結構的整體性加固。

2.2 常用的建筑結構加固方法

(1)加大截面積法。加大截面積法在建筑結構加固中是最普遍、最常用、最原始的方法，這種方法主要適用與以混凝土結構為主的建筑物中。它在加固的過程中，主要是在不穩定的構件外部包裹混凝土，增加構件的截面積，以此來加大建筑物承重的力度。并根據構件的承重部位不同、構件的結構不同、構件出現問題的部位不同，可以把加大截面積法分為單側加厚、雙側加厚、三面加厚、四面加厚等。在混凝土承重的建筑中，加大混凝土截面積的同時，也要在包裹混凝土的部位加入鋼筋使其更加牢固。

(2)增設支點加固法。增設支點法是通過增設支點來減小構件的承重跨度，改變力的分布，更有效的提高其承載力。在梁、板中增設支點，可使其均勻受力，減少其因過度承重而導致構件變形的可能性。這種加固方法適用于不受限制的大跨度的構架結構中，它簡單牢固，但是使用空間會受到一定的局限。

(3)外包鋼加固法。外包鋼加固法是把型鋼包裹在構件的四角或者是兩角，來加固構件的穩定性。它被劃分為兩種方法，干式外包鋼和濕式外包鋼。這種加固方法不會增加構件的截面，可以用于混凝土柱、梁、砌體柱等的加固。外包鋼加固法，方便操作，快速完成，加固后的穩固性非常可靠。但是它也有它的不足，它使用的鋼比較多，維修加固的費用也很高，這就相對的提高了建筑成本。

(4)預應力加固法。預應力加固法主要是通過在不穩固的建筑物外面增設預應力拉桿和撐桿，利用增加的預應力來提高建筑物的穩定性和承載能力，預應力加固法可以減少大跨度梁的負荷力度，使梁的受力程度均勻，這種方法適合于大跨度結構建筑物或者是需要較大承重力的大型結構建筑物。

(5)外部粘鋼加固法。外部粘鋼法大多數被用于承受壓力和拉力的構件柱中，它主要是在建筑物不牢固的構件處用粘接劑將鋼板或者是纖維復合增強材料等粘好，從而提高構件的承受力和強度，增強構件的延展性。但是這種加固方法要求的施工環境比較復雜，它要求在溫度不超過60℃，濕度不大于70%，沒有腐蝕的條件下進行，要有良好的施工技術，需要具有專業技術的施工隊伍來完成。

(6)碳纖維材料加固法及化學植筋加固法。將纖維與基體組合并形成纖維增強復合材料，不僅可以繼承纖維耐腐蝕、高強度、低質量的特點，還可以展示基體特征。通過在構件中開槽并加入纖維增強復合材料，通過粘結劑讓其形成整體，并實現加固目的。化學植筋加固屬于一種鋼筋混凝土結構加固改造技術，按照建筑結構受力特點，確定鋼筋規格、數量及位置，先在需要植筋位置鉆孔，孔徑約比鋼筋直徑大4mm，鉆孔深度滿足設計要求，清理干凈孔內灰塵后注入植筋膠粘劑，并插入鋼筋，保證鋼筋與混凝土黏結在一起，并澆筑新混凝土，讓其與舊混凝土相連接，實現整體受力。

2.3 具體的建筑結構加固改造方法應用

(1)對框架體系進行科學的設計。梁柱構成建筑的框架結構，由于框架構件的截面相對比較小，因此其承載能力和剛度都比較低。因此對于框架結構的加固應該加修混凝土剪力墻，使得建筑結構承受部分的水平力。

(2)強化混凝土弱剪力墻體系。在進行混凝土弱剪力墻體系進行加固改造時要特別注意，尤其是在剪力墻開洞和切除剪力墻時，不能過于削弱抗剪強度以至于結構的破壞，在每取消一道剪力墻時也應該在同軸線上及時補設，從而在維持均衡和安全的前提下進行加固改造。這是因為剪力墻是由鋼筋混凝土澆成的墻體，它是由剪力墻組成的承受豎向和水平作用的結構，以此合理的對砌體結構體系進行改造能夠有效的強化混凝土弱剪力墻體系。此種方法可以減少濕作業，但是施工成本相對較高，此外，利用預應力撐桿加固的方法也可以有效提高砌體結構的承載能力，從而達到建筑結構加固的效果。

3 結束語

既有建筑改建為大空間建筑結構，通過應用結構加固技術，在實現建筑整體功能同時，確保結構安全，從而保障大空間建筑結構整體穩定性。

［1］王平山.既有建筑改造結構體系加固原則與應用研究［J］.結構工程師，2010，26(3):181.