探析老舊小區改造中建筑結構加固設計

文／徐杰峰、吳賽兵 浙江省二建建設集團有限公司 浙江寧波 315000

引言：

我國的城鎮化也不斷進行了高度的發展和建設,在人類所生存的各個都市中每年都會出現不少建設高層商廈,在這樣的時代背景下,人類的環境和生活都被大大的改變了,而與此同樣,不少老舊居住區的回遷和重修也耗費了巨大的物質錢財,而這些行為既不經濟也耗消耗時間,通過對這些現狀的重新思考,老舊小區改建成為了必然之事。老舊房屋量大面廣,由于建造年份較早,受當時建材、施工技術水平、質量要求等所限制,產生了不同的問題，如建材陳舊、漏水、開裂等現象,嚴重影響著人們正常的住宅使用。小區改造的工程內容一般涉及房屋、外立面、公用部位、設備設施、小區附屬設備等項目;內容涉及范圍廣泛,且與居民的生活安全、舒暢、美觀等密切相關。近年來,由于城市人口增加明顯,人民群眾對房屋建筑質量的要求逐漸提高,為緩解住房供應不足的問題,國家大力開展了舊城居民小區改建工程。該方案不但可以合理緩解老人口房屋需求的緊張問題,還可以加強城鎮化建設,加強社區經濟發展,從而降低老舊小區中蘊藏的隱患,以便于更多地開展改建加固工作,必須對當前老舊小區建設結構中存在的缺陷加以詳細分析。

1、老舊小區建筑結構存在的問題

1.1 建筑結構老化

老舊小區是指在2000年之前的公共建筑,相比于當前房屋設計,已經大大趕不上時代的進展了,而老舊小區在長期沒有保養和修繕工作的狀況下,建筑物的構造方面將會出現較多的問題，特別是老化問題尤為突出。由于小區建造的年限比較長，墻體剝落的問題時常出現，這使得一些鋼材料會長時間暴露在外面，而一旦經受風雨、太陽等的侵襲，金屬的質量會大大降低，生銹問題更是常見。這些種種現象的存在，已經嚴重制約了小區居民的生活，為此對有關小區開展加固設計施工成為了必然且緊迫的工作。

1.2 技術存在缺陷

隨著建筑科技的不斷發展,更為優化的施工技術也逐步地被研發了出來,而傳統施工方式的缺點和困難也逐步顯露了出來。老舊住宅的施工工藝較為滯后,不僅相應基礎設施配置不完善,而且相應措施的落實也不充分,在工程實施過程中未能進行適當的耐久管理。此外,由于以往的施工理論知識不完善,施工技能也不完善,在施工中往往會存在某些技術性難題,從而造成項目不符合預定任務目標,各公司往往為趕上時間,而忽視了工程質量安全方面的問題,而隨著時間不斷延長,在施工中出現的難題也逐步顯露了出來。

1.3 材料質量下降

以往的建造架構設計主要追求的是建筑速度,因此在工程質量與安全性方面都缺乏考慮,又或者為減少建造的工程造價,建筑企業多選擇價格比較便宜的原料,造成了房屋建筑構件在長期的自然環境天氣、意外自然災害等的共同影響下,極易發生大面積坍落,甚至導致嚴重的傷亡事件。因為房屋建設和普通市民的日常生活密切相關,故要保證很高的穩定性,來保障人民生活平安。但是由于老舊小區的建設單位在建筑施工時,由于缺乏對不可控因素的有關工程設計,所選用的材料防震性很差,根本無法有效地面對天然形成的地震、狂風等不良天氣所造成的危害,而如果發生了這種現象,則老舊建筑物將極容易發生傾斜、損壞,乃至倒塌,為提升建筑物結構的穩定性與安全可靠,就必須要對建筑施工原料進行高效把關,以保證相應材料都符合國家的建筑施工標準。

1.4 居民不合理更改

由于時代不斷發展,不少市民對人居環境的不滿也日漸上升,甚至擅自進行住宅改裝工程,進而使其滿足了自身的居住需要。居民沒有專門的建筑設計常識,根本無法合理改變建筑物構造,甚至為了個人私欲,也產生了很多不合理、不合法的施工搭建,進而危害建筑的安全性能。

2、改造老舊小區建筑結構加固設計技術分析

2.1 增大截面

加大截面補強技術是建筑物構件補強技術中最為基本的一項。由于加大建筑構件的直徑尺寸與加配筋量,可以增強相關建筑物的剛性和強度,從而提高建筑物的穩定性與抗裂性,不僅如此，由于年代久遠再加上修繕不到位，建筑內部會產生較多的裂縫，增大截面的方式還能夠對這種裂縫進行有效處理。這種方式適用的范圍比較大，不但可以對梁、柱等進行修補,還可以補強建筑基座和屋架等,但是需要注意的是，在展開施工的過程中，必須首先要充分考慮到構件特點、加固技術的實際要求、施工作業是否可行等方面的情況，結合對上述種種信息的掌握，從而展開增大界面的加固措施。根據實際調查發現，雖然擴大界面的方式在加固技術中屬于應用效果比較優良的一種，具有較為顯著的應用性，但是與此同時它也具有工程量大,養護期長的缺點,有時還會影響房屋的整體外形與美觀性,在實際應用時需要特別小心。

2.2 混凝土加固

混凝土加固方式一般劃分為:一、直接加固方式。是通過在原來的混凝土構件上重新澆注覆蓋層,以增加原砼構件截面,從而增強原結構的抗剪能力;二、間接加固。通過減少原結構內部因外部負荷而形成的扭轉應力,從而減小原構件所受到的壓力,以保證原構件穩定性;三、置換式混凝土加固方式。則是通過對原來的混凝土加以凹槽處理,清除表面殘留,然后再根據要求重新進行填充混凝土。這三類方式在采用后均應重視對初凝期的保護,減少前期所受到的壓力,以防止在凝固階段發生焊縫斷裂、表面劃傷等的現象出現。對于混凝土加固技術而言，其具有一個較為鮮明的特點，即在應用過程中，需要有大量建筑材料的支持，為此需要注意，在工程項目進展之前，必須要對建筑材料進行仔細核對，確保材料數量能夠滿足施工建設的需求。

2.3 粘貼鋼板

粘鋼板加固方式,即是將高性能的膠合物涂刷在混凝土構件和鋼材之間,使之成為統一的整體,從而利用鋼材的超高抗拉力增大結構的強度和剛性,使建筑構件結構更加穩固。鋼材要盡量使用A3 等級的,厚度保持在兩毫米到六毫米之間,材料的各項特性都要滿足結構安全標準要求。膠合物材料要按照建筑的實際狀況,采用JGN 型、YJS-1 型以及ET 型等產品,其膠合物的主要技術指標要滿足結構荷載設計要求。在進行型鋼粘結時要注意正截面承載力要根據受彎件的強度加以估算,當建筑構件斜截面抗剪力強不夠時,可以使用U 型箍板進行傾斜型補強。鋼板加固方法施工簡單,不要求對結構加以改動,有良好的適用性,特別適用于受靜力影響的受拉構件,在確保施工溫度不高于60 攝氏度、無化學侵蝕影響時便可以進行加固工作,要注意當結構的水泥硬度小于C5 時,就不適宜采用該技術。

2.4 纖維復合加固

玻璃纖維綜合補強主要分為碳纖維布與碳素纖維板補強。碳纖維與傳統的補強施工技術有所不同,可以高效節約空間,不需大量施工設備,就可以提高補強的工程質量,同時沒有增大建筑構件的自重,擁有較好的耐腐性,可以有效地提高結構壽命,從而減少了施工成本。在建筑施工時,首先,做好混凝土表面清理工作,通過清理內部結構的殘缺部分做好修補工作,采用環氧樹脂灌注,通過打磨內部結構的表層,以保持平整度。然后,通過將固化催進劑與固化劑按照科學的配比進行攪拌調制后,將其涂刷在需要粘接的混凝土表面。最后,將碳纖維材加以均勻切斷,各段長度小于六厘米,并經自然養護兩個小時后,確保樹脂料深入至碳纖維材內,以改善相關特性,然后再將其涂刷于需加強的部分,以改善建筑構件品質。而相對于上述加固方式,碳纖維加固方法的功能更多,不但提高了建筑物構件品質,還可改善建筑材料的抗裂、抗腐、防潮等特性,也大大提高了混凝土構件的抗彎能力,是目前利用率最高的補強技術。

2.5 預應力加固

預應力式補強法通過增加外部應力改變建筑物構造的方式,并通過改善內在構造的位置分配,減小了建筑結構應力水平,從而降低變形發生的可能性。該方式一般運用在空間跨度很大的建筑物,對于老舊小區內部結構的改善效率相較于上述幾種方式略為欠缺,但由于預應力加固法操作簡便,且施工過程簡單,因此可以對構造問題較少的部分實施快速修復。

3、案例分析

3.1 小區現狀

3.1.1 項目背景

上個世紀七八十年代，全國各地的國有企業，為了滿足企業員工的住房問題，陸續集資修建了各類員工住宅樓——“工人新村”，作為員工的福利分房。浙江省二建建設集團有限公司也在那個時期集資新建了員工小區——建筑新村。

3.1.2 項目概況

建筑新村居民小區建造于20世紀80年代初,共有26 棟多層的磚混結構房屋,面積為46255.38m,共有768 戶居民。

3.1.3 小區存在的問題

小區建設的時間一直都相當悠久,因為當時重修建、輕規劃,所以小區在基本的配套服務設施、公共設施、規劃設計、建設技術標準和管理方式等方面,已經無法適應當前中國人民對宜居環境的要求。小區建設單體外墻嚴重滲水、外立面破損開裂,樓道管線凌亂,出入口的鐵閘、信報箱等生銹、松動;室外道路嚴重破損,園林綠化種類單調且有覆土暴露跡象。

3.2 設計思路

針對項目的歷史背景,以及周圍建筑物肌理研究,建設狀況分析,小區實際居住居民狀況,以及項目的投入金額等,設計需要滿足美觀性,強調實用價值,防止華而非實,以達到便利平民百姓的更多生活需要,并解決市民在生活中所關心的重大問題。

3.3 建筑單體改造

3.3.1 建筑屋頂整治

屋頂改造將重點解決屋頂滲水和保溫隔熱的問題。目前由于屋面隔熱板損壞,防水涂料老化,導致居住房間嚴重滲水,且隔熱效果不好，需重新鏟除在原建筑表面上新做,來解決隔熱和給排水上的問題,具體方案與辦法參見以下屋頂保溫防水節點。

圖1 屋面保溫防水節點

3.3.2 建筑外立面整治

小區建設年代較為悠久,現狀房屋的外立面材質及外墻涂料,都出現不同損壞、開裂,漏水等狀況。外墻面使用空調支撐所采用的均是三角支架,但通過長期的應用,支架產生了腐蝕現象,同時受到氣候環境影響,銹跡也會流落在外墻面上,嚴重影響了外墻質量,小區單元的窗戶設備簡陋,單元出入口鐵閘、信報箱容易生銹、松動。

建筑物外立面為什么顯得不完整美觀,是因為空調器位隨意設置,以及空調機蓋、晾衣架、雨蓋、防盜窗材料、形狀等不統一。為適應市民需要,同時改變外立面,讓建筑物很好的融合了這個都市的景觀和周圍環境,將外立面鏟除原有油漆層后再次粉平,新做防水、涂料或真石漆,將空調器位再次安置,原則上應橫平豎直,將空調機蓋、晾衣架、雨蓋、防盜窗等系統考慮并替換,將外墻裝飾管線落地,實現建筑物單體的整齊。

外立面處用真石漆產生“仿紅磚”的效應,配上局部米黃黃漆,將橫向和豎向配色設計結合,既加強了沖擊力,又滿足了歷史背景下關注的紅色文化元素。另添加成品鋁板裝飾線腳,并結合豎向裝飾線,以增強建筑物的高聳質感。空調器位再次設置,空調機蓋、晾衣架、雨蓋、防盜窗等統一選擇替換,外墻面管線再次落地,使內外墻整齊統一。

3.3.3 單體建筑內部設施的整治

老舊小區的內部設施改建,一般是指將公共樓層和內部排水系統改建,本小區改造時只做了樓道改建,樓層墻壁和屋頂的狀況都是油漆表面,空鼓起殼現象很多,有張貼小廣告、宣傳單等狀況,樓梯扶手銹蝕很多,管道亂穿,雜亂形象很差,信報箱、電表盒和單元出入口鐵門也有生銹、油漆剝落、損壞的跡象。

圖2 外立面改造前后對比

為了確保住戶所處的環境更為優良，有一個較為舒適的體驗感，需要對單元出入閘進行相應的改造，摘除松動、生銹的信箱，同時為了便于清楚快速地找到單元門口，需要采用有效的措施增加其辨識度。

3.3.4 加固方案

根據房屋安全鑒定檢測報告，制定有效、合理、性價比高的加固方式。本次對19 幢C 級房屋進行加固設計，涉及內容主要為：

（1）墻體夾板墻加固

墻體增設40mm 厚鋼絲網聚合物砂漿面層，增加墻體厚度提高墻體承載能力。

（2）墻體裂縫加固處理

采用裂縫修補膠或灌漿法對開裂處墻體進行加固。

（3）破損混凝土構件加固處理

疏松混凝土鑿除，鋼筋除銹，表面涂刷界面劑，修補砂漿恢復至混凝土構件原截面，表面粘貼碳纖維布。

（4）預制樓梯加固處理

預制樓梯增設角鋼及鋼梁提高樓梯整體性及承載能力。

3.4 室外綜合整治

3.4.1 小區道路及停車位整治

小區道路年久失修,地基強烈下陷,地面坑洼等重大損毀;道路狹小,停車配套與服務極度欠缺,小區內機動車可任意停靠,且消防設施設計標準低下,人流車輛交織,帶來了極大的消防安全隱患。

為適應市民目前的使用要求,路面重新鋪上瀝青水泥路面;重新設計停車場,并采取側停、斜停、垂直停放三種；路面拓寬并預留人行通道,以確保車輛安全；而小區內消防車通道寬及高不低于四米,以確保消防通道的順暢,而其他路面確保救護車能夠順利通過。

3.4.2 綠化與環境整治

居民小區綠化帶的廢棄物沒有處理,地面覆土裸露沒有補綠,有些老舊小區在建設之初,僅僅為解決市民的住房問題,建設方法比較單一,甚至沒有市民的活動場所、公共綠地。

小區園林綠化與環境保護是滿足市民精神生活,追求環境品質的另一方面,我們按照"以人為本、回歸自然、崇尚環保"的建筑設計理念,進行了小區園林綠化。對于較為密集的園林綠化,做好移植和修剪。再者活動場地方面,集中大景致、微景致的全方位考察,使其適應小、中、老三代人的社會活動需要。

3.4.3 海綿化設計

本次設計考慮自然途徑和人工途徑相結合來完成海綿化設計。自然途徑利用了透水鋪裝、生態停車位、雨水花園、植草溝、高位花壇。人工途徑采用儲蓄明溝、暗溝、調蓄凈化設施,配合無動力緩釋器。

3.4.4 室外其他設施的設計

經過對居民小區調查,居民小區路燈、監測網絡系統、都有不齊全以及破損的狀況,在工程設計時就將原來的路燈和監測網絡系統全面替換,確保居民小區的燈光和保護設備。

結語：

綜上所述,通過分析當前老舊小區建筑物結構所面臨的施工構件老化、技術出現的問題、建筑材料品質降低、居民不合理改造等問題,并建議增加截面、混凝土補強、粘結鋼板、纖維復合、預應力補強、磚石砌塊補強等加固方式,從而有效地提高了建筑物安全與穩定性,為人民群眾創造了良好的人居環境,進而帶動了建筑行業蓬勃發展,并推動了社會經濟效益提升。