結構加固技術在既有建筑改造工程的應用研究

張永超

摘要：在既有建筑改造中合理應用結構加固技術，可有效實現建筑結構穩定性提升、建筑使用周期延長。在分析既有建筑常見結構加固技術的基礎上，研究既有建筑結構加固工程改造實施要點，結合工程實例，詳細論述了結構加固技術在既有建筑改造工程的實際應用過程，根據建筑實際改造要求建立對應的改造措施方案，以達到建筑預計的改造目標。

關鍵詞：結構加固；既有建筑；改造原則；技術措施

0? ?引言

城市建設步伐的加快，新建高層建筑快速增加，對城市中心建筑密集區既有建筑的使用功能、外立面外觀、空間使用率等方面提出了更高標準的需求[1]。城市既有建筑為順應城市建設腳步，更好的服務于人們生產生活，及時消除建筑使用隱患，應進行必要的功能結構、結構穩定性、外觀方面的改造。

通過必要的結構材料檢測、防震效果檢測等，參考檢測數據建立相匹配的結構加固方案，合理應用結構加固技術，能夠達到新建筑的結構功能、空間使用和外觀需求效果，保證建筑使用安全。

1? ?既有建筑常見結構加固技術分析

1.1? ?截面擴充加固技術

建筑外部截面擴充加固技術是基于建筑常規混凝土構件外立面結構基礎上，新增一層鋼混或型鋼架構[2]。其施工實現原理是通過新增具有加固功效的建筑構件截面和結構構件，使原有結構材料同新增結構材料建立擴充截面的緊密連接，形成整體結構受力，實現原有結構補強和抗震效果提升的效果。

截面擴充加固技術可在修復原有混凝土受損部位的基礎上，優化單構件截面抗壓、抗彎、抗剪效果，實現混凝土墻、梁、柱、板的加固，提升既有結構構件的耐久度和框體結構承載性能。截面擴充加固技術實施便捷、應用性高、安全可靠、工藝成熟。缺點因是濕環境下施工，使得實施周期增加，并需占用大量既有建筑空間，會導致建筑自重增加。

1.2? ?混凝土替換加固技術

混凝土替換加固技術通過一系列技術手段，將既有混凝土建筑結構中的低硬度、強度和承載力的混凝土替換為高硬度、強度和承載力的混凝土，通過提高受壓區混凝土材料性能，實現建筑結構整體穩定性提升[3]。該技術操作方便，混凝土重澆不會影響整體建筑結構承重和尺寸，對建筑結構中受損的板、梁、柱結構應用效果明顯，且實施投資費用低。但其對結構支撐和結構拆卸施工要求標準高，整體實施工期偏長。

1.3? ?型鋼外包加固技術

型鋼外包加固技術是截面擴充加固技術的延伸技術，通過在既有建筑鋼混結構外新增一層角鋼、鋼板等型鋼構件，實現建筑外部型鋼與內部鋼混結構形成穩定連接，從而使既有內部鋼混結構設計受力性能明顯提升[4]。

其通過加裝灌注結構粘結材料及錨栓，將外立面型鋼與內部鋼混結構形成穩定相連，以實現建筑鋼混結構優化，使建筑結構構成統一受力整體。與混凝土截面加固技術相比，型鋼外包加固技術更具穩定性、占用空間少、實施工藝性更成熟。但鋼材使用量更高，受高溫施工環境局限，同時應注意對型鋼的防火、防銹和防腐的處理。型鋼外包加固技術實施流程如圖1所示。

1.4? ?纖維粘貼加固技術

纖維粘貼加固技術是將纖維材料同既有建筑外立面結構材料間形成穩固粘貼連接，建立結構整體受力關系，以實現既有建筑結構整體穩定性提高的目標。纖維材料本身具備防潮、防腐、輕質、維修保養成本低等特征優勢，可使纖維粘貼加固技術具有良好的應用性。但應用時需注意施工后的防火處置。

2? ?既有建筑結構加固改造施工技術應用要點

2.1? ?科學測算分析既有建筑固有結構

應通過前期勘測和既有結構材料特性，測算分析既有結構，合理預測同實際結構的差異性?，F澆樓板的翼緣寬度功能，彎矩同實際配筋彎矩的差別，既有梁截面受壓部位是否存在影響雙筋梁設計等因素，均應借助測算分析，體現在施工設計方案中，形成項目加固鑒定報告[5]。參考鑒定報告，應分析既有建筑環境變化、結構構件材料性能等因素。針對加固工程完工后既有建筑功能、布局附加額外負載方面，應測算出是否可匹配既有建筑土體基礎支撐力。

2.2? ?協調建筑整體與局部的協調統一

既有建筑結構改造項目中局部結構加固改造較常見。應從既有建筑整體出發實施局部結構構件的加固，綜合考量實施后對整體建筑結構的影響。在應用截面擴充加固技術時，由于構件截面增加會導致構件剛性提升，使既有建筑整體受力發生改變，因此對應的局部加固設計，應完成整體結構計算，防止局部加固后出現新的受力支撐薄弱位置[6]。尤其在加固技術應用中，出現局部構件載荷增加、局部結構加層等情況時，應考量是否影響既有建筑基礎沉降、承載等，是否不利于建筑整體結構的安全性。

2.3? ?確定建筑結構加固區域和加固技術

建筑局部加固施工設計中實施加固區域劃定時，還應考量施工后載荷的力傳導路徑，保證其合理性。盡量使用既有建筑高性能儲備結構構件，確定最直接的力傳導路徑，并應考量技術實施難度等因素[7]。

在選擇加固技術時，應根據既有建筑實際結構整體和構件承載力等情況，確定合理的加固程度標準和最直接的加固方式，使新老結構材料結構形成穩固連接。利用拆除和新裝載形成組合疊加構件，建立二次受力結構，達到既定建筑滿足荷載的加固目標。

應依據項目既有結構情況、加固程度需求、構件材料情況等因素，進行加固技術性能、工藝性、經濟性等對比，以確定最匹配的加固技術。如國單一加固技術難以滿足項目所需，應考慮使用多種方式疊加的綜合加固技術。

3? ?工程概況

某既有建筑工程實施建筑結構加固改造，建筑為8層結構，即地下1層和地上7層結構，建筑整體改造面積超過3000m2，建筑整體為磚混結構，其中5～7層為待結構加固改造樓層。

除此之外，建筑外立面防水結構、排水系統及電氣構件同樣需實施改造。本建筑工程地處施工位置密集區域，無法進行分段加固作業，所以應將加固工程實施整體施工，依據項目實際，最終選擇多種加固技術疊加的綜合加固技術完成既有建筑加固改造。

4? ?結構加固技術在既有建筑改造工程的實際應用

4.1? ?植筋加固技術應用

本項目選擇型號為HRB335、PB235的鋼筋實施植筋加固。將鋼筋植入既有建筑鋼混結構，控制鋼筋的植入直徑為既有鋼筋直徑的2～2.5倍之間，保證植入效果的堅固穩定性。

鋼筋置入實施過程中，應在保證施工場地清潔的基礎上，搭建植筋操作臺，裝配照明等設備。隨后進行放線定位、鉆設植筋孔、鋼筋除銹、孔內注膠等操作，以上作業完成并符合要求后，進行正式的鋼筋植入施工。完成鋼筋植入作業后，還應實施固化養護處理。植筋加固實施流程如圖2所示。

為保證鉆孔的實施效果，應控制鉆孔深度偏差在5mm以內，垂直度偏差在2?以內。在孔洞內完成灌膠后，實施鋼筋植入時，應將鋼筋做順時針旋轉擰入，時長約為1～2min，然后做加固處理。鋼筋植入后應避免外力作用，防止因結構膠固定受破壞而影響作業效果。植筋加固操作過程中，應合理調控錨孔內徑、點位等參數，以保證鋼筋加固植入質量。

4.2? ?混凝土噴裝加固技術應用

在混凝土噴裝加固技術應用前，應保證作業場地搭建好平臺及噴裝作業位置清潔。通過必要的基面鑿毛、濕潤處理后，實施鋼筋綁扎及模板裝配支護作業。噴裝準備完工后，實施混凝土噴射作業。后續應做必要的保養處理，待保養時長和質量達標后，實施拆模操作。

混凝土噴裝加固前，應先處理建筑表面裝飾層，鑿毛處理分灰縫，鑿毛剔除量應控制在5～10mm間?？刂聘邏猴L機出風量大于9m3/min、氣壓在0.2～0.5MPa間，水壓控制低于0.15MPa。噴裝混凝土過程中，應控制噴射間距在0.5～1m范圍，噴裝強度應統一標準。

噴裝厚度應根據建筑墻厚調節控制，并設定為低于墻厚20mm?；炷聊炭刂茣r，墻表面回彈率應低于20%，初凝時長通常低于5min。通過應用此混凝土噴裝加固技術方案，可有效提升建筑結構穩定性和承載力。

4.3? 碳纖維粘貼加固技術應用

粘貼加固作業時，應保證操作溫度高于5℃，并對單位碳纖維布的長、寬和凈距做明確規定。本項目碳纖維布長300mm、寬100mm、凈距500mm。完成放線定位后，應對混凝土外立面做找平清潔處理，然后刷涂樹脂層，進而粘貼碳纖維片材和面料的刷涂固化養護。針對粘貼碳纖維材料出現的空鼓情況，可通過針管注膠法實施補救處置。

4.4? ?型鋼外包粘接加固技術應用

在項目應用型鋼外包粘接加固技術時，型鋼主要使用Q235B型無苯鋼材。緊固螺栓選擇M12或M8型，粘接技術選擇高壓無氣噴涂技術。型鋼外表粘接固化完成后，應刷涂防火材料，并控制耐火極限高于2h。

型鋼外包粘接加固施工過程時，需先將型鋼構件、鋼板及混凝土表面做打磨處理，然后在混凝土表面及鋼板做鉆孔處理，最后實施膠粘結加固。刷涂膠粘劑前，應進行配比試驗，以確定最終膠粘劑配比。膠粘劑的刷涂厚度應控制在2～3mm之間，避免厚度不達標造成加固效果不好。粘接加固施工完成后，如在20℃以上環境，24h后即可拆卸粘接夾具和支撐。

4.5? ?外立面裂縫修復技術應用

針對本項目的建筑外立面裂縫病害，根據施工方案，應首先清潔建筑墻體表面障礙物，然后對裂縫實施注膠封堵，并驗證裂縫封堵質量符合工程要求。實際注膠封堵過程中，為增加裂縫修復效率，應控制排氣嘴口與注膠位置間距約在30cm。針對縫寬大于1mm的裂縫，可適當將間距增加調整至40cm以內。

注膠封堵時，應避免封堵排氣嘴下的裂縫點。完成建筑外立面墻體裂縫修復后，隨著注膠液的逐漸滲入，通過預留排氣孔嘴可緩慢將裂縫注膠內部氣體清排[8]。如注膠過程中出現膠液溢出情況，證明注膠液已滿注，應立即停止膠液的注入，以防止膠液的回流現象。在外立面墻體裂縫修復施工完成后，墻體裂縫病害都已解決，交付使用1年后，工程評價未出現裂縫復發。

5? ?結束語

區別于常規新建建筑施工，既有建筑的結構加固改造是通過合理應用結構加固技術，實現建筑結構性能的一次性提升和缺陷的一次性補強。

應根據建筑項目實際情況，在科學選擇結構加固技術的前提下，依據施工標準和工藝特征等保證既有建筑加固改造效果，以實現建筑結構穩定性和使用壽命的有效提升。

本文闡述常見既有建筑常見結構加固技術實現原理，分析既有建筑結構加固技術施工設計要點，結合實際施工案例，并細致討論結構加固技術在既有建筑改造工程的實際應用，形成具體的建筑改造實施方案，并最終達到了建筑設計改造目標。

參考文獻

[1] 劉立培.老舊建筑結構加固改造的設計方法[J].四川建材，

2022（9）：57-58+62.

[2] 汪興龍.民用建筑結構的加固設計改造[J].建筑技術開發，

2021，48（9）：17-18.

[3] 劉智民.碳纖維在建筑結構加固工程中應用[J].江西建材，

2020（1）： 26-27.

[4] 李爾佳，林鵬.淺談建筑結構加固改造的技術研究[J].民營

科技，2016（7）：153.

[5] 葛建光.既有建筑結構加固改造施工[J].居舍，2021（34）：

70-72.

[6] 李晶晶，張淼.建筑結構加固技術在施工中的應用[J].四川

水泥，2017（6）：223.

[7] 王紀軒.房屋建筑結構加固技術及施工技術要點探究[J].中

國建筑金屬結構，2021（5）： 110-111.

[8] 胡敏.淺談房屋建筑結構抗震性能鑒定及加固改造措施[J].

中國標準化，2018，16（20）：38-39.