建筑物改造加固技術(shù)及施工要點淺析

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［摘要］房屋結(jié)構(gòu)改造加固要符合科學(xué)進(jìn)步的理念，符合國家倡導(dǎo)的可持續(xù)戰(zhàn)略思想。建筑物改造加固包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的改造加固、混凝土結(jié)構(gòu)的改造加固和鋼結(jié)構(gòu)的改造加固。在建筑物改造加固中，要把握好施工技術(shù)要點，包括安全隱患的鑒定評估，遵循建筑結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)以及承重測算規(guī)則，充分考慮現(xiàn)場的實際環(huán)境以及加固方式的有效性、經(jīng)濟適用性和加固后帶來的經(jīng)濟收益。

［關(guān)鍵詞］建筑物結(jié)構(gòu)；加固；改造

隨著建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求越來越高，有些依據(jù)原有的建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑物將不能滿足現(xiàn)在的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對現(xiàn)有房屋建筑開展加固改造，可以增加其使用壽命，有助于降低房屋建筑廢料的產(chǎn)出和環(huán)境污染，并且較新建來說有著耗時少、使用率高、加固成本小和效果顯著的優(yōu)點。同時也是提升建筑安全性和持久性，增加建筑使用年限和提升建筑抗災(zāi)能力的關(guān)鍵。

1需加固改造的建筑類型

（1）對老化房屋建筑實施加固改造來提升其承載力和安全性，并保留其現(xiàn)有的房屋外貌，不但投入價格比新建房屋建筑少30%～60%，對環(huán)境的污染小、投入少、耗時較短。目前，對老舊房改造加固內(nèi)容主要為調(diào)節(jié)、整合居住房屋，增加應(yīng)用區(qū)域，增加建筑物的層數(shù)，房屋部分墻體下沉以及需要抬高等。（2）由于自然災(zāi)害導(dǎo)致的改造加固：因為空氣中酸堿度變化、負(fù)面天氣頻發(fā)等因素以及地震、山體滑坡等災(zāi)害的破壞，造成房屋出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患時，需要加固、改造。（3）建筑物由于日常使用不當(dāng)所造成的改造加固，例如：隨意拆卸損害承重墻或整體關(guān)鍵構(gòu)件等[1]。（4）隨著建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的提升，對原有情況下，需要進(jìn)行加固的建筑構(gòu)造需求提高，也需要對其開展改造加固，以符合新的建筑標(biāo)準(zhǔn)。

2建筑物改造加固類型

2.1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改造加固

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改造加固主要是對原有房屋地基抗壓不足進(jìn)行的改造加固，其中有抬墻梁法、墩式再固定法、基礎(chǔ)拓寬法、框架結(jié)構(gòu)拓寬技術(shù)。（1）抬墻梁法，是應(yīng)用預(yù)先備好的大號鋼筋混凝土梁或者是鋼制梁在縱穿原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁下，放在原本兩邊的樁或墩上，支撐新增結(jié)構(gòu)的重量；（2）墩式再固定法，是直接在地基下分層挖掘至耐力層澆灌相關(guān)混凝土，最終使分層地基連接到一起，抗增層部分的壓力；（3）基礎(chǔ)拓寬法，是當(dāng)原房屋基礎(chǔ)底層區(qū)域較小時，對柱基可沿基礎(chǔ)進(jìn)行四周拓寬，對條形基一邊拓寬或兩邊拓寬；（4）框架結(jié)構(gòu)拓寬截面技術(shù)，是將原結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層進(jìn)行鑿毛以及清潔處理，通過新增澆筑鋼筋混凝土或局部新增澆筑來拓寬原構(gòu)件的截面大小，以提升其承載力和強度，或改變其自振效率的一種直接加固方法（見圖1所示）。該種方法具有應(yīng)用實踐經(jīng)驗豐富，實施便捷，適應(yīng)性高的優(yōu)點；弊端是實施期較漫長，易造成梁柱受力過大。該種方法的適用范圍：一般使用在梁、柱等構(gòu)件及普通結(jié)構(gòu)的改造加固，尤其是原截面大小明顯偏小和軸壓比顯然較大的構(gòu)件改造加固上。需要注意的是：框架結(jié)構(gòu)拓寬截面施工技術(shù)的改造加固效果與改造加固時的承重能力、施工處理方法、使用材料性能等因素直接有關(guān)。因此，一定做好重點部位的加固處理，尤其是柱與基礎(chǔ)部位的加固連接、柱和梁的加固連接，要嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范實施；要在新舊混凝土間刷高粘結(jié)性的材料制劑，確保新舊混凝土有著極高的粘結(jié)效果；要除掉原構(gòu)件表面的風(fēng)化松散層、碳化碎裂層，直到完全暴露基礎(chǔ)層，再進(jìn)行鑿毛。此方法的優(yōu)勢是投入少、耗時短、成效快，是如今應(yīng)用最廣泛的改造加固方法。缺點是由于改造加固使外套構(gòu)造的底層材料過多，易造成“雞腿”現(xiàn)象。該方法特別適用在改造加固房屋建筑物、頂部承載力以及不能滿足加固后所需承載力的房屋建筑。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)的改造加固

混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的房屋結(jié)構(gòu)形式之一，對其改造加固也是十分常見的?；炷两Y(jié)構(gòu)改造加固的辦法有不少，例如：常見的增添截面面積加固法、粘鋼加固法，還有提升支持加固法、裂縫補充物料法等間接加固辦法，還包括混合物浸入混凝土改造加固法、玻璃鋼改造加固法、碳纖維改造加固法等新型改造加固方法。具體選擇哪種加固辦法，需要按照被加固建筑的實際情況具體分析。新增混凝土構(gòu)架托換技術(shù)也是改造加固技術(shù)之一。新增混凝土構(gòu)架托換的施工過程如下：布置臨時支撐——圈梁鑿毛——確定梁拓寬截面大小——組建梁鋼筋框架和澆灌混凝土——拆卸柱截面的承載力——布置新增柱鋼筋及澆灌混凝土（見圖2所示）。按照順序?qū)嵤?，待新的?gòu)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)施工完成并確保其達(dá)到設(shè)計承載力后，拆掉被托換的原構(gòu)架承重墻，即最終完成新的構(gòu)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)[3]。在整個操作過程中，利用計算機設(shè)置出最負(fù)面情況下的支持系統(tǒng)，運用剛度較大的滿堂鋼管架支持系統(tǒng)，安插大小為零替換框架柱的左右兩部以及尾部的相鄰部，鋼管的水平和垂直間隔均是0m。為了降低對原結(jié)構(gòu)樓層的干擾，打孔時，先對樓層鋼筋進(jìn)行勘測，盡可能地減少原樓層的鋼筋。為確保新增混凝土的緊密性，澆灌用的混凝土的坍落度需要高于180mm并要有著加固的膨脹能力，同時，還要在新舊混凝土兩者間涂上一道粘結(jié)劑。

2.3鋼結(jié)構(gòu)的加固

鋼結(jié)構(gòu)加固的辦法有增添支點加固法、改造鋼架結(jié)構(gòu)計算圖案的加固法、粘結(jié)外包鋼加固法等。其中，增添支點加固法是改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分散并提升其承載力的加固方法；改造加固鋼架結(jié)構(gòu)測算圖案的加固法是指通過添加附加件和支撐、添加預(yù)應(yīng)力、考慮面積一同使用的措施，是改變結(jié)構(gòu)承重分布情況、傳力渠道、節(jié)點特質(zhì)和邊界標(biāo)準(zhǔn)的加固方法；外包鋼改造加固是把型鋼或鋼板包在被加固配件的外邊對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。鋼結(jié)構(gòu)加固墻體的重點實施工藝如下：拆卸原墻面刷料——打孔用水刷洗——噴素水泥層——安放鋼筋網(wǎng)紗并設(shè)立錨筋——澆水打濕墻——抹泥砂漿并保護——外墻裝潢（見圖3所示）。在施工中，當(dāng)碰到原墻面堿蝕嚴(yán)重時，先鏟除松散面層，運用1：3水泥砂漿涂抹，最后再拆卸已松散的勾縫砂漿。在墻面打孔時，先依據(jù)項目要求劃線指出錨筋部位，并用電鉆打孔。在抹灰中，應(yīng)使用分層手法，每層高度把控在15mm左右。抹灰完后應(yīng)及時保護內(nèi)墻面進(jìn)行澆水，外墻除澆水外，還要在外墻面上通過粘貼草袋來降低太陽溫度或冬季溫度過低造成的干擾。以上鋼結(jié)構(gòu)改造加固技術(shù)按照材質(zhì)的不同可以分成鋼筋—混凝土配合梁托換和鋼筋―磚砌體配合梁托換。這是運用鋼梁以及混凝土磚砌體共同組成的新托換梁，用來替換原墻體所承擔(dān)的負(fù)荷的方法。該方法與傳統(tǒng)的加固技術(shù)對比，有著重量輕、耗時短、工程步驟簡潔、安全系數(shù)高等特點，是將來改造加固技術(shù)的研究方向。

3建筑物改造加固技術(shù)的施工要點

3.1安全隱患鑒定評估

房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造加固前需要先對該房屋展開安全性評估，完整地了解房屋結(jié)構(gòu)安排是否符合結(jié)構(gòu)策劃標(biāo)準(zhǔn)，項目結(jié)構(gòu)、各類材料性能是否符合《建筑減震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這些都要對建筑進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)蔫b定，若鑒定不符合標(biāo)準(zhǔn)就要進(jìn)行二次承重的鑒定。在展開首次鑒定時要應(yīng)用房屋構(gòu)件的現(xiàn)實信息數(shù)據(jù)，并按照測算成果對房屋進(jìn)行承重力安全問題鑒定，對有安全問題的構(gòu)件需要進(jìn)行一定的改造加固處理，提高房屋的穩(wěn)定性。鑒定評估是建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的前提，只有全面的認(rèn)識策劃結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件甚至于房屋有全方位的了解，才可以更好的選擇加固方式，獲得更好的效果。由于房屋建筑的改造加固是作用于已建房屋上的，因此在開展房屋加固設(shè)計時要考量到新老構(gòu)造強度，硬度構(gòu)造以及材質(zhì)等部分的和諧性和整體性、施工條件有限性和其他要素對項目的干擾等等。需要更加適宜地對房屋建筑開展加固設(shè)計。對一般建筑物進(jìn)行改造加固的步驟見圖4所示。例如：混凝土結(jié)構(gòu)施工的安全鑒定評估分為au、bu、cu、du幾個級別，按照抗力R以及荷載效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性系數(shù)Y積的比值判定，其等級狀況見表1所示。注：au級為滿足國家現(xiàn)行建筑規(guī)范的安全要求，擁有承載能力，無需采取措施；bu級為低于國家當(dāng)今建筑規(guī)范的安全要求，承載力不明顯，不必采取措施。

3.2注重建筑結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)

在加固項目時需要全面考查單個構(gòu)件對整個結(jié)構(gòu)的干擾，不要限制于單個構(gòu)件加固后本身的穩(wěn)定性，而忽視了對其他構(gòu)件的干擾[2]。當(dāng)對建筑進(jìn)行再固定時，不但單一的針對危險構(gòu)件進(jìn)行再固定活動，也需要考慮當(dāng)對該構(gòu)件進(jìn)行再固定后其對整個建筑造成的影響，例如：對一棟居民樓某層的承重墻進(jìn)行加固時，其加固完成后有可能造成整層樓的特質(zhì)出現(xiàn)變化，容易導(dǎo)致出現(xiàn)薄弱的樓層，干擾建筑整體的抗震性能，從而出現(xiàn)連鎖損害。

3.3承重測算規(guī)則

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)承重力測算時，需要按照構(gòu)件的實際承重力、截面面積、現(xiàn)實硬度進(jìn)行測算。所運用的實際截面面積需要考量各類負(fù)面影響，在進(jìn)行實際承重力測算時，對于原來的建筑物構(gòu)件需要按照材料現(xiàn)實硬度來測算實際承重力，針對新增層面需要考慮其受力滯后的情況以及新舊層面一同承重的狀況。同時，在對新增部分測算時其硬度數(shù)據(jù)上需要乘上折減系數(shù)并考量構(gòu)件力量抵抗力不同、切割面積扭曲等負(fù)面干擾。

3.4方案強化

加固方式強化的標(biāo)準(zhǔn)主要有：現(xiàn)場的實施環(huán)境、加固方式的有效性、加固方式的經(jīng)濟適用性和加固后帶來的經(jīng)濟收益。選擇適合的加固方案前需要有效了解加固前結(jié)構(gòu)的力量抵抗特性和改造加固后的力量抵抗特性，敲定整個結(jié)構(gòu)的力量變化路徑，確保加固后原構(gòu)件和改造加固部分的有效連接，同時需要考量施工技術(shù)的因素，盡可能縮減施工時間，減少項目費用。隨著科技的進(jìn)步，建筑物的相關(guān)需要也逐漸提高了，針對應(yīng)用功能不再符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的建筑物一定要做加固改造處理。在建筑加固的時候，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，只有如此才可以確保建筑加固的質(zhì)量，提升建筑加固的效果。在對建筑物進(jìn)行加固、改造項目前，應(yīng)按照相關(guān)的技術(shù)鑒定要求進(jìn)行有效的鑒定，按照鑒定成果，確定改造加固項目的標(biāo)準(zhǔn)和范圍。對房屋的改造與加固，應(yīng)按照應(yīng)用部門的需要和房屋結(jié)構(gòu)損壞后的嚴(yán)重程度，來決定加固后房屋結(jié)構(gòu)的有效性。改造加固的方案需要最大程度地應(yīng)用上原結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，保留的原結(jié)構(gòu)部分要確保其使用性和減震功能，同時也要減少不必要的拆減和改造，拆減部分要考慮對其材料的循環(huán)和再利用。加固改造時需要整體考慮技術(shù)經(jīng)濟準(zhǔn)則，從項目方案與施工上綜合考慮，盡可能減少施工時間，降低停工停產(chǎn)行為，盡量不干擾建筑的使用。因為溫度變化、酸堿、水汽循環(huán)、地震災(zāi)害、地基不均勻出現(xiàn)塌陷等要素產(chǎn)生房屋結(jié)構(gòu)的破壞，加固時一定要考慮降低、減弱或消除此類負(fù)面影響，避免建筑破壞持續(xù)發(fā)生，降低再次加固的可能。

4結(jié)語

房屋結(jié)構(gòu)改造加固要符合科學(xué)進(jìn)步的理念，符合國家所倡導(dǎo)的可持續(xù)戰(zhàn)略。隨著新物料、新科技在改造加固項目中的運用，加固方式也逐漸變得多元靈活，但這些加固技術(shù)也有自身的利弊問題，還需要繼續(xù)在實踐中展開探討和完善。建筑物的改造加固施工前，需要認(rèn)真分析、嚴(yán)格判斷原來建筑物的狀況及原來使用的建筑材料，之后才能進(jìn)行初步的加固方案設(shè)計，這也是建筑物改造加固的關(guān)鍵。

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作者:張圣彩 單位:河南工程學(xué)院