框架結構加固改造的探討

潘信旺

（福建省廈思檢測有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

框架結構多用于多層建筑，因其具有良好的空間性能而被廣泛使用。框架結構是由框架柱、框架梁、次梁、樓板組成的結構體系，其上的磚墻僅用于劃分房間布局。在使用過程中，因業主改變了原有建筑的使用用途、使用條件和使用要求時，造成部分結構構件的承載力不滿足要求。因此，便需要對原有結構的相關構件進行加固，以滿足結構承載力的要求。加固設計應以檢測單位提供的鑒定報告為依據，結合原有建筑的竣工圖紙，對結構的整體性進行驗證和計算。

1 結構構件常用的加固方式

1.1 采用加大截面方式加固

該技術也被稱為“外包混凝土加固技術”，基本原理主要為將結構構件的配筋及截面進行增大，從而有效提升整個構件的抗裂性、剛度、穩定性以及強度等。最常用到的地方就是梁、柱、基礎、板等構件。該技術的主要缺點就是會增加現場進行濕作業的工作量，而且養護期相對較長，會在一定程度上影響生活及生產。

1.2 采用外包型鋼方式加固

該方式屬于一種較為常用的混凝土構件加固方法，按其與原構件連接方式分為外粘型鋼加固法和無粘結外包型鋼加固法；均適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土柱及梁的加固。一般情況下，會在原構件四角、表面或者兩側用鋼板或型鋼進行外包，同時還需在外包鋼與混凝土構件表面之間存在的縫隙間，將環氧樹脂醬料或者高強水泥砂漿，將套箍或者橫向綴板作為連接件，目的是對固件進行加固，提升其整體受力性能。

1.3 采用粘貼各種纖維型材進行加固

該方式包括兩種，一種為粘貼鋼板加固，另一種為粘貼碳纖維布加固。其中，粘貼碳纖維布加固屬于通過碳纖維布對混凝土結構進行修復的技術，利用結合膠黏劑能夠將碳纖維布在混凝土表面粘貼，達到抗震加固以及加固補強的作用。另一種粘貼板加固則是將具有高性能的環氧類粘結劑在混凝土構件表面相黏貼，使兩者形成一個整體，通過利用鋼板本身具有的較強抗壓強度，使其對構件剛度及承載力度進行增強。

1.4 鋼絞線網—聚合物砂漿加固

鋼絲繩網片通過與噴抹25mm-50mm 厚度加固型聚合物砂漿形成的疊合層實現與構件實現整體受力，起到對既有混凝土結構加固補強作用。

2 對既有建筑結構的鑒定

建筑結構的鑒定為加固設計的提供了可靠有效的依據。因此，在加固設計前期，檢測單位根據相關規范對原有結構的鑒定，是對后期加固設計真實有效進行的重要保證。一份完整的鑒定報告，應能反映原始結構各項構件的情況，包括梁板柱截面、梁板柱配筋、混凝土強度等級、當前結構是否出現裂縫等情況。通常情況下，房屋安全檢測都需在現場將荷載及結構布置情況進行復核，此外還需進行裂縫損傷檢測、材料性能檢測，對結構安全進行評估，對結構進行驗算與分析，最終提出相應的加固意見并處理。還需按規定的抗震設防要求，對房屋的抗震性能做出評價同時，根據結構的后續使用年限，判定結構是屬于“A 類、B 類”的哪類，從而為加固設計提供依據。A 類建筑，要求加固后的固件依然符合國家相關標準的規定，按照“抗震鑒定的承載力調整系數”值進行設置；對于新增鋼筋混凝土構件來說，需按原有構件進行對待。就B 類建筑來說，也需符合國家相關標準的規定，按照“承載力抗震調整系數”值進行設置。

3 加固設計過程

加固設計圖紙的合理性，以及加固方式的選取，決定了加固質量的好壞。

3.1 設計前期的準備工作

設計前期的準備工作，包括各種資料的收集，結合鑒定報告及原始圖紙對現狀場地的踏勘及核實。了解建筑所處的自然環境，并且，應對業主改造的可行性及經濟性進行評價。

3.2 加固設計階段

做好前期的準備工作之后，便進入了加固設計階段。目前采用的加固設計軟件為PKPM 的SATEWE 軟件并結合結構鑒定加固模塊一同完成。應根據原有建筑結構的情況以及業主的使用要求，制定出相應的加固措施。在同一項目中，加固的措施不宜超過兩種，以避免給施工帶來不便。因此，首先應了解各種加固方式的適用范圍，才能在加固設計中合理的使用。

加固設計的原則是先整體后構件，加固設計的一般過程是：首先應結合鑒定報告，將原有的框架結構構件以實際的尺寸代入模型中。并輸入新的使用條件下的荷載，進行結構的整體計算。計算過程中，應根據鑒定報告提供的結構的后期使用年限是屬于“A 類、B 類”來確定結構的地震系數的調整系數。

整體結構模型計算后，可以根據計算的結果來判斷整體結構的合理性。主要查看結構大的指標諸如位移角，位移比，周期及周期比等是否滿足要求，判斷結構是否存在薄弱層，判斷柱軸壓比是否滿足要求，核對梁柱板是否配筋不足等，核對原有的地基的承載力及基礎的截面是否滿足現行使用的要求。

當計算結果中出現結構的總體指標不滿足規范要求時，應相應調整原有結構的截面，此時，梁柱構件的加固多用到加大截面加固。當柱軸壓比不滿足要求時，也應采用加大截面加固。當梁柱配筋不滿足要求較多時，可采用外包型鋼加固，否則可采用粘貼各種纖維型材的加固及鋼絲繩網片—聚合物砂漿加固。

加固構件的計算可采用鑒定加固的模塊，或者根據加固設計規范的計算公式編寫EXCEL 程序，再結合構件的彎矩剪力進行各個構件的加固計算。從而確定結構構件加固所需鋼筋或型鋼的大小。

加固設計中，應尤其重視節點的構造，以及新舊混凝土之間的連接。以保證新增的加固構件能與原結構構件協同工作。

3.3 圖紙交付階段

在結構的總體計算和構件的單獨計算都完成以后，需要將計算結果按國標的方式表示在圖紙上，經審核通過交付業主及有相應加固資質的施工單位。

4 加固施工中常遇到的問題

加固質量的好壞，除了前期的設計之外，后期的施工也是起到了關鍵性的作用。在走訪一些工地的過程中，經常會聽到一些設計與施工之間的矛盾。較大的問題有以下幾個方面：

設計中的問題：加固改造設計不同于新建的建筑，在加大截面加固中，常出現梁柱的布筋方式按照新建建筑的配筋方式，從而造成了鋼筋間距過小。當施工中需要在原有構件取孔植筋的時候，經常會破壞原有構件該區域的混凝土。因此，在設計中應保證鋼筋的最小中心距不小于5d 及邊距不小于3d，以保證鉆植筋孔的時候不會破壞混凝土。另外，植筋的施工過程中，應事先探明原有鋼筋的位置，以避免鉆傷原結構的主筋。在加大截面加固時，因加大截面的厚度過小，經常會出現振搗不密實的情況，此時，混凝土可以調整成相同等級的灌漿料進行施工。梁僅受剪承載力不足時，采用粘貼鋼板箍的做法會比采用增加箍筋的做法減少施工單位的工作量。

施工中的問題：加固施工過程中新舊構件的有效連接，是加固質量的重要保證。在施工過程中，常會發現加大截面的位置與原結構脫離，粘貼鋼板出現空鼓等問題。主要原因在于新舊混凝土結合面的處理沒有按照規范進行，粘貼鋼板的粘膠未完全的滲透在鋼板的表面。

市面上的植筋膠，很多不能滿足耐火及耐久性的問題，而植筋膠又是加固安全的重要保證。因此在選用植筋膠的時候，應滿足設計的相關要求。

同時，施工中應避免或減少損傷原結構構件。因對原有建筑的相關結構構件進行加固后，會破壞原來建筑的門、窗、墻及其他裝飾構件，因此在實際設計與施工中應盡量避免。

5 結語

框架結構的改造加固，應遵循安全、經濟、實用以及便于施工的原則，同時保證節點處連接的可靠性以及新老混凝土之間粘合性，使新舊構件能夠協同工作，才能保證整體以及局部加固的可靠性。同時，應結合原有建筑結構的鑒定和加固后構件的檢測，從而保證結構加固的有效性。