结构加固技术在既有建筑改造工程的应用研究

张永超

摘要：在既有建筑改造中合理应用结构加固技术，可有效实现建筑结构稳定性提升、建筑使用周期延长。在分析既有建筑常见结构加固技术的基础上，研究既有建筑结构加固工程改造实施要点，结合工程实例，详细论述了结构加固技术在既有建筑改造工程的实际应用过程，根据建筑实际改造要求建立对应的改造措施方案，以达到建筑预计的改造目标。

关键词：结构加固；既有建筑；改造原则；技术措施

0   引言

城市建设步伐的加快，新建高层建筑快速增加，对城市中心建筑密集区既有建筑的使用功能、外立面外观、空间使用率等方面提出了更高标准的需求[1]。城市既有建筑为顺应城市建设脚步，更好的服务于人们生产生活，及时消除建筑使用隐患，应进行必要的功能结构、结构稳定性、外观方面的改造。

通过必要的结构材料检测、防震效果检测等，参考检测数据建立相匹配的结构加固方案，合理应用结构加固技术，能够达到新建筑的结构功能、空间使用和外观需求效果，保证建筑使用安全。

1   既有建筑常见结构加固技术分析

1.1   截面扩充加固技术

建筑外部截面扩充加固技术是基于建筑常规混凝土构件外立面结构基础上，新增一层钢混或型钢架构[2]。其施工实现原理是通过新增具有加固功效的建筑构件截面和结构构件，使原有结构材料同新增结构材料建立扩充截面的紧密连接，形成整体结构受力，实现原有结构补强和抗震效果提升的效果。

截面扩充加固技术可在修复原有混凝土受损部位的基础上，优化单构件截面抗压、抗弯、抗剪效果，实现混凝土墙、梁、柱、板的加固，提升既有结构构件的耐久度和框体结构承载性能。截面扩充加固技术实施便捷、应用性高、安全可靠、工艺成熟。缺点因是湿环境下施工，使得实施周期增加，并需占用大量既有建筑空间，会导致建筑自重增加。

1.2   混凝土替换加固技术

混凝土替换加固技术通过一系列技术手段，将既有混凝土建筑结构中的低硬度、强度和承载力的混凝土替换为高硬度、强度和承载力的混凝土，通过提高受压区混凝土材料性能，实现建筑结构整体稳定性提升[3]。该技术操作方便，混凝土重浇不会影响整体建筑结构承重和尺寸，对建筑结构中受损的板、梁、柱结构应用效果明显，且实施投资费用低。但其对结构支撑和结构拆卸施工要求标准高，整体实施工期偏长。

1.3   型钢外包加固技术

型钢外包加固技术是截面扩充加固技术的延伸技术，通过在既有建筑钢混结构外新增一层角钢、钢板等型钢构件，实现建筑外部型钢与内部钢混结构形成稳定连接，从而使既有内部钢混结构设计受力性能明显提升[4]。

其通过加装灌注结构粘结材料及锚栓，将外立面型钢与内部钢混结构形成稳定相连，以实现建筑钢混结构优化，使建筑结构构成统一受力整体。与混凝土截面加固技术相比，型钢外包加固技术更具稳定性、占用空间少、实施工艺性更成熟。但钢材使用量更高，受高温施工环境局限，同时应注意对型钢的防火、防锈和防腐的处理。型钢外包加固技术实施流程如图1所示。

1.4   纤维粘贴加固技术

纤维粘贴加固技术是将纤维材料同既有建筑外立面结构材料间形成稳固粘贴连接，建立结构整体受力关系，以实现既有建筑结构整体稳定性提高的目标。纤维材料本身具备防潮、防腐、轻质、维修保养成本低等特征优势，可使纤维粘贴加固技术具有良好的应用性。但应用时需注意施工后的防火處置。

2   既有建筑结构加固改造施工技术应用要点

2.1   科学测算分析既有建筑固有结构

应通过前期勘测和既有结构材料特性，测算分析既有结构，合理预测同实际结构的差异性。现浇楼板的翼缘宽度功能，弯矩同实际配筋弯矩的差别，既有梁截面受压部位是否存在影响双筋梁设计等因素，均应借助测算分析，体现在施工设计方案中，形成项目加固鉴定报告[5]。参考鉴定报告，应分析既有建筑环境变化、结构构件材料性能等因素。针对加固工程完工后既有建筑功能、布局附加额外负载方面，应测算出是否可匹配既有建筑土体基础支撑力。

2.2   协调建筑整体与局部的协调统一

既有建筑结构改造项目中局部结构加固改造较常见。应从既有建筑整体出发实施局部结构构件的加固，综合考量实施后对整体建筑结构的影响。在应用截面扩充加固技术时，由于构件截面增加会导致构件刚性提升，使既有建筑整体受力发生改变，因此对应的局部加固设计，应完成整体结构计算，防止局部加固后出现新的受力支撑薄弱位置[6]。尤其在加固技术应用中，出现局部构件载荷增加、局部结构加层等情况时，应考量是否影响既有建筑基础沉降、承载等，是否不利于建筑整体结构的安全性。

2.3   确定建筑结构加固区域和加固技术

建筑局部加固施工设计中实施加固区域划定时，还应考量施工后载荷的力传导路径，保证其合理性。尽量使用既有建筑高性能储备结构构件，确定最直接的力传导路径，并应考量技术实施难度等因素[7]。

在选择加固技术时，应根据既有建筑实际结构整体和构件承载力等情况，确定合理的加固程度标准和最直接的加固方式，使新老结构材料结构形成稳固连接。利用拆除和新装载形成组合叠加构件，建立二次受力结构，达到既定建筑满足荷载的加固目标。

应依据项目既有结构情况、加固程度需求、构件材料情况等因素，进行加固技术性能、工艺性、经济性等对比，以确定最匹配的加固技术。如国单一加固技术难以满足项目所需，应考虑使用多种方式叠加的综合加固技术。

3   工程概况

某既有建筑工程实施建筑结构加固改造，建筑为8层结构，即地下1层和地上7层结构，建筑整体改造面积超过3000m2，建筑整体为砖混结构，其中5～7层为待结构加固改造楼层。

除此之外，建筑外立面防水结构、排水系统及电气构件同样需实施改造。本建筑工程地处施工位置密集区域，无法进行分段加固作业，所以应将加固工程实施整体施工，依据项目实际，最终选择多种加固技术叠加的综合加固技术完成既有建筑加固改造。

4   结构加固技术在既有建筑改造工程的实际应用

4.1   植筋加固技术应用

本项目选择型号为HRB335、PB235的钢筋实施植筋加固。将钢筋植入既有建筑钢混结构，控制钢筋的植入直径为既有钢筋直径的2～2.5倍之间，保证植入效果的坚固稳定性。

钢筋置入实施过程中，应在保证施工场地清洁的基础上，搭建植筋操作台，装配照明等设备。随后进行放线定位、钻设植筋孔、钢筋除锈、孔内注胶等操作，以上作业完成并符合要求后，进行正式的钢筋植入施工。完成钢筋植入作业后，还应实施固化养护处理。植筋加固实施流程如图2所示。

为保证钻孔的实施效果，应控制钻孔深度偏差在5mm以内，垂直度偏差在2?以内。在孔洞内完成灌胶后，实施钢筋植入时，应将钢筋做顺时针旋转拧入，时长约为1～2min，然后做加固处理。钢筋植入后应避免外力作用，防止因结构胶固定受破坏而影响作业效果。植筋加固操作过程中，应合理调控锚孔内径、点位等参数，以保证钢筋加固植入质量。

4.2   混凝土喷装加固技术应用

在混凝土喷装加固技术应用前，应保证作业场地搭建好平台及喷装作业位置清洁。通过必要的基面凿毛、湿润处理后，实施钢筋绑扎及模板装配支护作业。喷装准备完工后，实施混凝土喷射作业。后续应做必要的保养处理，待保养时长和质量达标后，实施拆模操作。

混凝土喷装加固前，应先处理建筑表面装饰层，凿毛处理分灰缝，凿毛剔除量应控制在5～10mm间。控制高压风机出风量大于9m3/min、气压在0.2～0.5MPa间，水压控制低于0.15MPa。喷装混凝土过程中，应控制喷射间距在0.5～1m范围，喷装强度应统一标准。

喷装厚度应根据建筑墙厚调节控制，并设定为低于墙厚20mm。混凝土凝固控制时，墙表面回弹率应低于20%，初凝时长通常低于5min。通过应用此混凝土喷装加固技术方案，可有效提升建筑结构稳定性和承载力。

4.3  碳纤维粘贴加固技术应用

粘贴加固作业时，应保证操作温度高于5℃，并对单位碳纤维布的长、宽和净距做明确规定。本项目碳纤维布长300mm、宽100mm、净距500mm。完成放线定位后，应对混凝土外立面做找平清洁处理，然后刷涂树脂层，进而粘贴碳纤维片材和面料的刷涂固化养护。针对粘贴碳纤维材料出现的空鼓情况，可通过针管注胶法实施补救处置。

4.4   型钢外包粘接加固技术应用

在项目应用型钢外包粘接加固技术时，型钢主要使用Q235B型无苯钢材。紧固螺栓选择M12或M8型，粘接技术选择高压无气喷涂技术。型钢外表粘接固化完成后，应刷涂防火材料，并控制耐火极限高于2h。

型钢外包粘接加固施工过程时，需先将型钢构件、钢板及混凝土表面做打磨处理，然后在混凝土表面及钢板做钻孔处理，最后实施胶粘结加固。刷涂胶粘剂前，应进行配比试验，以确定最终胶粘剂配比。胶粘剂的刷涂厚度应控制在2～3mm之间，避免厚度不达标造成加固效果不好。粘接加固施工完成后，如在20℃以上环境，24h后即可拆卸粘接夹具和支撑。

4.5   外立面裂缝修复技术应用

针对本项目的建筑外立面裂缝病害，根据施工方案，应首先清洁建筑墙体表面障碍物，然后对裂缝实施注胶封堵，并验证裂缝封堵质量符合工程要求。实际注胶封堵过程中，为增加裂缝修复效率，应控制排气嘴口与注胶位置间距约在30cm。针对缝宽大于1mm的裂缝，可适当将间距增加调整至40cm以内。

注胶封堵时，应避免封堵排气嘴下的裂缝点。完成建筑外立面墙体裂缝修复后，随着注胶液的逐渐渗入，通过预留排气孔嘴可缓慢将裂缝注胶内部气体清排[8]。如注胶过程中出现胶液溢出情况，证明注胶液已满注，应立即停止胶液的注入，以防止胶液的回流现象。在外立面墙体裂缝修复施工完成后，墙体裂缝病害都已解决，交付使用1年后，工程评价未出现裂缝复发。

5   结束语

区别于常规新建建筑施工，既有建筑的结构加固改造是通过合理应用结构加固技术，实现建筑结构性能的一次性提升和缺陷的一次性补强。

应根据建筑项目实际情况，在科学选择结构加固技术的前提下，依据施工标准和工艺特征等保证既有建筑加固改造效果，以实现建筑结构稳定性和使用寿命的有效提升。

本文闡述常见既有建筑常见结构加固技术实现原理，分析既有建筑结构加固技术施工设计要点，结合实际施工案例，并细致讨论结构加固技术在既有建筑改造工程的实际应用，形成具体的建筑改造实施方案，并最终达到了建筑设计改造目标。

参考文献

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[2] 汪兴龙.民用建筑结构的加固设计改造[J].建筑技术开发，

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[3] 刘智民.碳纤维在建筑结构加固工程中应用[J].江西建材，

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[4] 李尔佳，林鹏.浅谈建筑结构加固改造的技术研究[J].民营

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[5] 葛建光.既有建筑结构加固改造施工[J].居舍，2021（34）：

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[6] 李晶晶，张淼.建筑结构加固技术在施工中的应用[J].四川

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[7] 王纪轩.房屋建筑结构加固技术及施工技术要点探究[J].中

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[8] 胡敏.浅谈房屋建筑结构抗震性能鉴定及加固改造措施[J].

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