鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的加固技術(shù)應(yīng)用

殷廣慶

（中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

0 引言

近幾十年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展迅速，人民生活水平的提高也帶動(dòng)了原有建筑標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)建筑材料的環(huán)保性能要求也越來(lái)越高，未來(lái)建筑房屋結(jié)構(gòu)必然要走可持續(xù)發(fā)展之路。房屋直接關(guān)系到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)引發(fā)更大的安全事故，再加上我國(guó)地域遼闊，地理?xiàng)l件復(fù)雜，各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是地震頻繁地區(qū)，房屋建筑的穩(wěn)定性極易受到破壞，此外房屋均有使用年限，超過(guò)使用年限就容易出現(xiàn)老化問(wèn)題，從而帶來(lái)安全隱患。許多建筑物在建造初期都會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，這直接影響到人們居住的安全，所以在建造初期要運(yùn)用房屋加固技術(shù)，從根本上提高建筑物的穩(wěn)定性，減少損失[1]。

1 加固設(shè)計(jì)對(duì)建筑的重要性

我們國(guó)家地域遼闊，地理?xiàng)l件復(fù)雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有三分之二的大中型城市都面臨著地震災(zāi)害的威脅，其中有許多建于上世紀(jì)90年代的老城區(qū)和舊城區(qū)，危房較多。一般而言，一幢超過(guò)使用年限就應(yīng)拆掉的危房，在實(shí)際情況下往往因種種原因仍在使用，這給人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了隱患。

由于種種因素的影響，有些開(kāi)發(fā)商在房屋的初期施工時(shí)，為了獲取更大的使用面積，盲目在樓頂上加層，造成房屋整體荷載增大，穩(wěn)定性降低，容易發(fā)生安全事故。因此，既要在原建筑設(shè)計(jì)上注重加固設(shè)計(jì)，又要在實(shí)際地形條件下進(jìn)行調(diào)整，對(duì)樓層周圍不平坦的部位進(jìn)行加固改造，對(duì)頻發(fā)地震的地區(qū)更要加強(qiáng)抗震加固性能，許多舊城區(qū)在遭受火災(zāi)、沉降或自然災(zāi)害后要及時(shí)進(jìn)行維修加固，對(duì)已建房屋進(jìn)行加固改造，是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)師必須面對(duì)的挑戰(zhàn)[2]。

房屋與人們的生活密切相關(guān)，房屋的質(zhì)量問(wèn)題直接影響著房屋的使用安全，所以房屋建筑的加固設(shè)計(jì)非常重要。建筑物加固改造技術(shù)已成為建筑工程中的重要組成部分，有著非常廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。若要建設(shè)安全可靠的建筑物，必須從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)入手，嚴(yán)格把關(guān)，只有做好建筑物的加固設(shè)計(jì)，提高工程質(zhì)量，才能提高建筑物的穩(wěn)定性，減少不必要的損失，增加經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)已經(jīng)建成的房屋建筑，要通過(guò)實(shí)際考察，監(jiān)測(cè)其結(jié)構(gòu)是否安全耐用，是否滿足居住需要，在相關(guān)部門(mén)對(duì)結(jié)構(gòu)做好鑒定后，才能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)定，并做出相應(yīng)的評(píng)估，以便采取加固措施，加固的范圍應(yīng)包括整個(gè)建筑及周邊局部地區(qū)。

2 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

2.1 增加截面加固設(shè)計(jì)技術(shù)

增加截面加固設(shè)計(jì)技術(shù)是將相同材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外包于原房屋結(jié)構(gòu)中，通過(guò)增加結(jié)構(gòu)截面面積，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的承載能力。工藝流程主要包括加固前的卸載、原結(jié)構(gòu)截面鑿毛、植筋、支模澆灌。該工藝過(guò)程不復(fù)雜，適用范圍較廣，可用于房屋建筑的房梁、支撐柱、板面、墻等結(jié)構(gòu)的加固。但是，由于需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆灌作業(yè)，施工過(guò)程中受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、施工人員操作水平、施工組織管理等多方面因素的影響，導(dǎo)致施工質(zhì)量難以保證，而且后期養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)房屋建筑的整體施工及使用影響較大[3]。增加截面加固設(shè)計(jì)增加了原結(jié)構(gòu)的截面積，同時(shí)也對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體外觀和使用舒適度有一定的影響。

2.2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原理主要是通過(guò)增加結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力來(lái)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)所需承受的外部荷載，從而提高建筑物的整體承載力。該技術(shù)主要應(yīng)用于需要進(jìn)行承載力的抗彎或抗壓結(jié)構(gòu)部位。受力結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的有效性在很大程度上取決于設(shè)計(jì)者的專業(yè)技術(shù)水平，尤其是設(shè)計(jì)者對(duì)物理力學(xué)原理的掌握和應(yīng)用程度，這對(duì)設(shè)計(jì)者和設(shè)計(jì)者企業(yè)都提出了更高的要求。只有不斷加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，才能使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在滿足房屋建筑加固要求的同時(shí)，更好地發(fā)揮其作用。

2.3 碳纖維結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

碳纖結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原理是利用結(jié)構(gòu)膠將房屋結(jié)構(gòu)中受力部位的構(gòu)件與碳纖材料結(jié)合在一起，共同承擔(dān)房屋結(jié)構(gòu)的載重量，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力。其工藝工程主要包括加固前的卸荷、原有結(jié)構(gòu)的表面處理、結(jié)構(gòu)膠的涂抹、找平、粘貼碳纖維材料、養(yǎng)護(hù)等。碳纖結(jié)構(gòu)加固技術(shù)由于其加固結(jié)構(gòu)輕薄，不影響原有結(jié)構(gòu)的外形和尺寸，施工工藝簡(jiǎn)單，抗腐蝕性能好，已被廣泛應(yīng)用于各類房屋建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)中。

2.4 外粘鋼板結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

外粘板結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原理是將房屋建筑中需要加固的構(gòu)件外表面粘上一層鋼板，使之與構(gòu)件形成一個(gè)受力整體，從而達(dá)到加固目的。該工藝是一種較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，由于其工藝流程簡(jiǎn)單，施工時(shí)間短，施工效率高，施工質(zhì)量更易控制，且適用范圍更廣。外粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的工藝過(guò)程主要包括：加固前的卸荷、原結(jié)構(gòu)的表面處理、粘鋼截面控制、鋼板的防銹處理、鋼板的焊接、模板支撐等。它的技術(shù)要點(diǎn)主要是粘結(jié)物和鋼板規(guī)格的選擇，由于房屋結(jié)構(gòu)的加固部位和缺陷的大小不同，所以需要采用不同的粘結(jié)物和鋼板。

2.5 化學(xué)植筋結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

化學(xué)植筋結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原理是將拉結(jié)筋植入房屋建筑結(jié)構(gòu)中，以增加填充墻砌體與建筑結(jié)構(gòu)的粘結(jié)度，其主要特點(diǎn)是采用的粘結(jié)劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)起作用，而拉結(jié)筋的精確定位是該技術(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?；瘜W(xué)植筋結(jié)構(gòu)加固工藝主要包括彈線定位、鉆孔、清孔、配膠、注膠、補(bǔ)筋、養(yǎng)護(hù)等。該技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程的質(zhì)量控制要求較高，如對(duì)孔道的精確定位、對(duì)孔徑和深度的控制、對(duì)孔眼豎直度的控制、對(duì)鋼筋和孔道的清洗工作等，這些工藝過(guò)程是否能按要求完成，是加固設(shè)計(jì)達(dá)到理想效果的有效保證[4]。

2.6 隔震加固技術(shù)

該方法屬于較新的加固技術(shù)范疇。采用這種方法加固時(shí)，施工人員需要配置隔震層，將由地震引起的變形集中到隔震層，最終使地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)可能造成的破壞降到最低程度，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供最大保障。但隔震層的配置，在一定程度上會(huì)對(duì)其他施工產(chǎn)生一定的影響，因此施工單位在使用隔震層時(shí)，必須事先與其他施工隊(duì)伍溝通，以便制定最合理、最有效的施工方案。

2.7 綜合加固

該方法主要是綜合運(yùn)用多種加固方法，從而使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到全面提升。其應(yīng)用思路為：一是科學(xué)地彌補(bǔ)加固方案中的不足之處，二是充分發(fā)揮加固方案的優(yōu)越性。缺點(diǎn)：使用時(shí)一定要注意各加固方法的應(yīng)用注意事項(xiàng)，并及時(shí)對(duì)各加固缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，比較耗費(fèi)人力、物力和財(cái)力。優(yōu)點(diǎn)：能將多種加固方法各自的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合在一起，全方位提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3 工程實(shí)例應(yīng)用

某市區(qū)采用鉆孔灌注樁作為基礎(chǔ)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層建筑總面積12864平方米，共16層，1～4層為購(gòu)物中心，首層高度控制在5.5米，2～3層高度為5米，要求使用荷載3.6kN/m2；4～7層為倉(cāng)庫(kù)，而4層以上高度均為4.4米，要求使用荷載4.0kN/m2；7層以上均為辦公區(qū)，要求使用荷載為20kN/m2。因?yàn)樾枰淖兘ㄖ氖褂霉δ?，因此?duì)建筑進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以改變每樓層的功能區(qū)，需確保改變后的使用負(fù)荷符合建筑使用要求。

3.1 板底粘碳纖維布加固工程施工工藝及要點(diǎn)

（1）工藝流程。步驟一，施工單位必須對(duì)基面進(jìn)行處理，以保證其清潔；步驟二，找平表面，使基面保持平整度；步驟三，底層涂膠；步驟四，涂抹浸漬膠；步驟五，做好表面防護(hù)。

（2）結(jié)構(gòu)表面處理。第一，施工單位必須鑿除混凝土表面的脫落和腐蝕部位，并及時(shí)清除面積較大的劣質(zhì)層；第二，利用角磨機(jī)打磨掉粘混凝土的表面雜質(zhì)，保證其清潔度；第三，用修補(bǔ)膠修補(bǔ)混凝土表面，保證其平整度；第四，修補(bǔ)結(jié)束后，清除表面的粉塵，然后用沾有丙酮的脫脂棉擦拭混凝土表面，以進(jìn)一步確保其干燥度、清潔度。

（3）涂刷底層膠。第一，涂刷底層膠前，技術(shù)人員必須結(jié)合產(chǎn)品說(shuō)明，并根據(jù)產(chǎn)品配置要求，將產(chǎn)品放入容器內(nèi)攪拌至兩種產(chǎn)品沒(méi)有明顯的色澤差異；第二，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)用滾筒刷將產(chǎn)品涂抹在混凝土表面，并保證膠層厚度；第三，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫，確定樹(shù)脂用量[5]。

（4）碳纖維布黏貼。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求進(jìn)行碳纖維布的裁剪，再將調(diào)制好的產(chǎn)品涂抹在需要黏貼的區(qū)域，確保膠層厚度符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；并用滾筒刷沿纖維方向循環(huán)滾壓，及時(shí)清除其內(nèi)部氣泡，最后進(jìn)行表面防護(hù)措施。

3.2 梁、柱濕包鋼加固工程施工工藝及要點(diǎn)

表面處理：

（1）梁柱表面處理。第一，施工人員必須提前清除梁柱附近的障礙物與其表面的砂漿，然后對(duì)各部分進(jìn)行找平；第二，打磨被黏貼的混凝土表面以保證其表平整度。第三，施工人員還應(yīng)將轉(zhuǎn)角黏貼處的倒角打磨成圓弧形狀。

（2）鋼板下料。角鋼、扁鋼的下料尺寸應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，其主要包括以下幾個(gè)方面：第一，要在加工前對(duì)鋼板進(jìn)行矯正，使其偏差值符合相關(guān)要求，以保證加工質(zhì)量；第二，在鋼板下料前，必須在對(duì)其劃線，使下料符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；第三，清理切割區(qū)的污染物及鐵銹之后，先采用自動(dòng)氣割法切割鋼板，再采用人工火焰法切割坡口；第四，鋼板加工后要嚴(yán)格控制坡口尺寸。

（3）角鋼粘貼。把乳膠水泥抹在梁柱角上，保證厚度大約5mm，然后將角鋼粘貼在梁柱角上，并利用卡具將梁柱四角的角鋼夾緊，卡具間的距離控制在0.5m以內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)中，加固設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它能使房屋更加安全穩(wěn)定，延長(zhǎng)使用壽命，有效地提高使用者的舒適度。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)中，要注意不能影響其他構(gòu)件和房屋的整體穩(wěn)定；加固設(shè)計(jì)要遵循必要性、經(jīng)濟(jì)性、合理性的設(shè)計(jì)原則；加固設(shè)計(jì)要避免對(duì)房屋的整體美觀產(chǎn)生較大影響；要不斷提高設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平。