試析高層混凝土建筑結構的質量鑒定及加固措施

蔣延超

（重慶市誠建工程質量檢測有限公司，重慶 408100）

1 引言

高層建筑和超高層建筑的發展體現著國家的建筑水平，同時也體現了經濟的發展和科技的進步。我國城市建設進程的加快導致人口聚集，高層建筑是緩解人口聚集的手段之一，因此，高層建筑是建筑行業的未來發展趨勢。建筑發展，既要著眼于未來，更要把握住現在，我國當前的既有高層建筑加固技術仍有較大進步空間，在受到自然災害破壞或使用功能發生改變等情況下，都必須要對既有建筑進行加固改造。科技的發展，也為高層建筑加固提供了更加便利的條件。

2 混凝土建筑結構加固概述

混凝土建筑結構加固，是為了提高建筑物的耐久性、可靠度[1]。首先，是在規定的使用年限內，保證建筑物的正常使用和性能完好。其次，加固工作是對建筑物中出現的問題進行補救或者復原，對現有建筑物的性能進行維護。最后，是建筑物已經達到使用年限，可以通過結構加固技術延長混凝土建筑的壽命。

3 建筑加固方案及選擇研究

混凝土結構的加固可以分直接加固和間接加固。具體到建筑加固工程中，需要根據建筑現有條件和使用要求，進行加固方法的選擇。直接加固方法常見的幾種方法有：增大截面加固法、外部粘鋼加固法、繞絲加固法等；間接加固法包括采用植筋加固法以及化學灌漿修補法等[2]。高層建筑混凝土結構的加固，一般是通過鑒定結果來決定其加固方案的。具體的工程中，對于混凝土加固方案的選擇，則一般考慮工期長短、經濟成本、方案的可行性、加固材料的選擇、方案的安全性及加固技術的創新應用等條件進行考慮，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。

4 建筑加固的主要內容

針對不同功能，建筑加固在改造的內容上也有所不同：（1）建筑物的托換。為了解決原建筑地基的變形問題或提高地基的承載力，主要有補救性托換、維持性托換等。（2）結構構件的增強加固。建筑受到環境和使用的影響，其功能減弱，需要進行建筑加固。柱、梁、墻等通常使用增大截面法、外包鋼法等措施。（3）改變建筑的結構體系。增加剪刀墻，對不符合標準的剪力墻進行拆除，或者采用外粘鋼板、注漿加固等方法進行加強。（4）對建筑功能進行改造，如廠房改造辦公室、辦公樓改造商場等。

5 高層混凝土建筑結構加固程序

5.1 建筑結構調查

在對高層混凝土結構加固前，要對原建筑有充分的了解，可以收集原建筑的設計資料或者施工資料，尤其是原建筑的施工記錄和驗收材料，用這些材料對建筑現場進行詳細勘察，并做好詳細記錄，獲得第一手準備資料。

5.2 可靠性鑒定

經過第一步的建筑結構調查拿到第一手資料后，緊接著進行可靠性鑒定。進行可靠性鑒定時要注意結構安全性和完損性的兩個部分，比如，受到腐蝕性介質侵蝕的構件、受到污染的構件等，同時，對損傷情況，也要有明確的鑒定結果。這樣一方面可以掌握建筑現有情況，另一方面在鑒定檢查過程中盤查出新的問題，為設計加固措施提供重要參考，在設計加固方案時，能更加有針對性，從而有效延長建筑的使用壽命。

5.3 加固方案選擇與設計

在評定結果出來以后就可根據結果出具相應的加固方案。加固方案中要特別注意建筑物的使用要求和加固方案的可行性，以及其他多種因素。根據確定的加固方案進行加固施工設計時，要格外注意新舊結構的連接問題。

5.4 施工與驗收

在施工單位收到正式的加固設計文件以后，便可以根據加固方案進行施工。此時，設計人員要深入施工現場，及時掌握施工現場的情況，一旦出現原結構與圖紙內容不符合等情況，設計人員要及時根據實際情況做出加固結構設計的調整，以保證施工的合理性，確保工程按期完工。完工后進行驗收時，務必對每一個細節進行檢查。

6 高層混凝土建筑結構加固措施

6.1 增大截面法

增大截面法就是通過外包混凝土的方法對建筑原有的梁、柱、板等原有結構截面的尺寸進行加大（見圖1和圖2），從而提高結構的承載能力。這種方法既能夠提升建筑的承載能力，又能夠改變結構的動力特性。在我國，增大截面法是一種較為常見的傳統加固方法，因其工藝簡單，適用范圍廣得以推廣。缺點是施工現場的濕作業工作量較大，養護周期也較長，同時對建筑周圍的環境空氣也有一定的影響。

圖1 柱增大截面立面圖

圖2 柱增大截面施工現場

6.2 外部粘鋼加固法

外部粘鋼加固法是將一定厚度的鋼板通過膠黏劑粘貼在構件外部需要加固的地方，從而解決原構件配筋不足的問題，達到提高承載能力的目的。這種加固方法對于溫度和濕度都有一定的要求，溫度不能高于60℃，相對濕度不大于70%，并且不能有任何的化學腐蝕。這種加固方法的優點是施工工期較短且工藝簡單，但工藝要求十分嚴格，因此，這樣的加固方法一般都是由專業的施工隊伍進行操作。建筑加固除了采用增大截面以及外部粘鋼加固等方法以外，還可以采用外包鋼的加固方法。加固原理就是在構件的四角沿縱向包角鋼，將橫向綴板或者斜向綴板連為整體。其優點就是施工方便且工期較短。但也存在一定的缺陷，外包鋼材需要進行防腐處理，這就增加了加固成本，并且后期的維修費用也會較高。具體來說，外包鋼加固法分為濕式外包鋼加固和干式外包鋼加固兩種。

6.2.1 濕式外包鋼加固

在外包鋼和建筑物原構件之間注入乳膠水泥或者其他黏合材料，如環氧樹脂等，從而完善外包鋼和建筑原構件的剪力應力傳遞，加強構件局部甚至整體的穩定性，能夠有效抵抗構件變形。

6.2.2 干式外包鋼加固

干式外包鋼加固是指外包鋼材與建筑原構件之間不添加水泥砂漿，無黏結。

6.3 改變受力體系加固法

改變受力體系加固就是通過增添支點、托梁拔柱等方法，將建筑原本的受力點替換，從而提升建筑的承載力，具體來說，有以下3條途徑[3]。

6.3.1 增設構件加固法

增設構件法就是為了提高建筑的整體結構性，在建筑原有的結構上增加構件，將一些承載能力較弱或者已經失去承載能力的構件進行替換或補強。這種加固方法的優勢在于對建筑原有的結構破壞力較小，易于施工。但同時也要注意由于新添的構件與建筑原有的構件作用力發生變化，因此，對建筑的功能也就產生了一定的影響。在進行增設構件加固時，要根據實際情況加以分析，比如，是否增加墻體、是否增加立柱以及拉桿等，要從實際出發，全面考慮建筑加固后結構整體的變化。

6.3.2 增設支點加固法

增設支點法就是通過減少結構的計算跨度（長度）值在原有結構的基礎上增設支撐點，這樣能減小結構內力，提高結構承載能力。這種加固方法主要適用于梁、板、網架等結構。這種加固法的好處就是容易拆卸，工程簡單可靠。

6.3.3 托梁拔柱加固法

該加固方法常用于擴大、改造空間，主要用于工業和民用建筑。具體操作就是拆除上部或支頂上部的結構，拔除柱，制造托梁，然后再恢復上部。這種加固辦法的優勢在于可以從根本上提高構件的承載力，工期較短，生產影響較小。不足的是，托梁拔柱改造的很多作業還需要在工程現場完成的，因此，施工質量會受到各種因素影響，從而出現偏差，嚴重的會導致整個改造工程失敗。因此，操作人員應具備較高的專業素質，技術方案更要精益求精。

7 創新加固法——粘貼纖維增強復合材料加固法（FRP）

隨著技術的深入發展，新興技術和新型材料越來越多地應用于建筑的加固，如粘貼纖維增強復合材料（FRP）。這種纖維增強復合材料應用于航天領域，20世紀90年代開始應用在土木工程領域。它是由樹脂基體和高性能纖維經過一系列的工藝制成，最常用的一般是碳纖維增強塑料（CFRP）、玻璃纖維增強復合材料GFRP、芳綸纖維增強復合材料AFRP等。表1是幾種纖維增強復合材料的比較。

表1 幾種纖維增強復合材料的比較

通過表1可以清晰地看到，不同纖維增強復合材料用于混凝土結構加固的效果。采用粘貼纖維增強復合材料粘貼構件表面，能夠讓梁柱的承載力加強，并與混凝土變形協調，共同受力。值得一提的是，雖然FRP與鋼材復合加固技術可以提高構件的承載力，使構件的延性得到加強，但復合加固的FRP強度利用率，FRP與鋼材黏合的耐久性等問題，都需要在實際應用中進行驗證和完善。

8 結語

隨著我國經濟的高速發展和城市建設的不斷推進，各地現代建筑物增多，要從設計到施工全方位考慮建筑的使用功能和穩定性，對于既有建筑的加固需要建筑工程技術人員深入實際建筑加固工程中進行跟進與改善。與此同時，面對越來越復雜的環境問題，建筑物的腐蝕以及侵害也會越來越嚴重。因此，要不斷創新技術，保證建筑物的安全性，無論是采取新型建筑材料還是增強混凝土材料強度系數，總之，只有不斷創新與提高，才能夠讓我國建筑水平不斷提高。