既有建筑结构加固设计技术探讨

李 智

(中铁三局集团太原勘测设计研究院有限公司，山西太原 030001)

0 引言

由于目前既有建筑房屋建设工程的抗震设防水平低，引起了社会各界对建筑抗震设计的广泛关注。为保证既有建筑达到“大震不倒，中震可修，小震不坏”。我们将采取可行性加固方案，对既有建筑进行可行的加固方案。

随着我国建筑业的快速发展，越来越多的加固技术不断的产生，目前既有建筑结构形式主要为框架结构以及砖混结构(预制板结构)，由于很多20世纪80年代以前拟建的学校、医院均依据的是旧的规范，一部分还是预制板结构，作为公共建筑，因为拆迁再建和加固继续使用相比较，加固更能够体现出它速度快，见效快的优点。

首先结构加固的依据是结构可靠性鉴定，我们将再根据鉴定结果定出可行的结构加固方案，加固方案的优劣直接影响加固效果。下面我们将从框架结构和砖混结构(预制板结构)介绍几个我们常用的加固方法。

1 框架结构的加固方法

1．1 加大截面法

加大截面法就是在既有建筑钢筋混凝土外侧受压区喷射混凝土现浇层，增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。根据建筑物鉴定报告，并根据板梁的鉴定报告，采用单面板加固和双面板加固。加大截面法是一种传统的加固方法，加固后，可提高构件承载力和水平力刚度。

加大截面加固法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空间有一定的减小。

1．2 增补受拉钢筋法

增补受拉钢筋法就是在混凝土梁的受拉部位增设受拉钢筋，增大梁的承载能力，这种方法又可以分为半焊接法、全焊接法和粘接法。

半焊接法就是利用钢筋和混凝土相结合的方法，施工时，凿开构件梁的保护层，增设受拉钢筋，并将增设受拉钢筋与原受力筋焊接共同作用，再喷射一层一定厚度的混凝土，喷射混凝土既起到了保护受拉钢筋的作用，同时还起到了与增设钢筋共同抗拉的作用。

全焊接法就是只利用钢筋一种材料，将钢筋裸露在被加固构件外，只与原梁钢筋焊接，充分发挥钢筋的抗拉作用。由于原有的梁的受力特点，可能存在原有的受拉钢筋没有完全发挥其作用，通过焊接增补原有受拉钢筋的抗拉能力，原有钢筋又能为增补筋起到锚固作用。

粘接法就是增设筋不与原有钢筋焊接，仅绑筋铺设，并喷射一定厚度的混凝土，主要依靠混凝土与原梁的粘贴力，达到构件梁的承载力，这种情况，主要用于原有梁内受拉钢筋受腐蚀比较严重和梁变形严重。

1．3 粘贴钢板法

粘贴钢板法就是用结构专用胶将Q235钢或16Mn钢粘贴在混凝土外侧的一种加固方法。“结构胶”通常是以环氧树脂为基料，再加入适量的固化剂、增韧剂、增塑剂配制而成。粘贴钢板法施工速度快、构件尺寸薄，外观影响小，用钢量少，能大幅度地提高构件的抗拉性，抑制了裂缝的发展，但这种加固方法不得使用在对防火要求高的车间有高温和潮湿的地方，只能承受受拉和受弯的静荷载。

在使用粘贴钢板法时，应注意粘结剂的强度高于混凝土本体强度，可以使加固与原构件形成一个整体，受力较均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。

1．4 贴碳纤维布法

贴碳纤维布法就是用专门配制的树脂胶类将碳纤维布贴在混凝土的外侧，与混凝土共同作用，增强构件的抗弯抗剪性能，提高柱延性(抗震能力)。这种方法广泛地适用于建筑梁、板、柱、墙等等的加固，以及桥梁、隧道、烟囱、筒仓等其他土木工程的加固补强。

由于贴碳纤维布法施工方法简单，施工速度快，施工材料密度小，质量较轻，耐久性能好，耐酸、碱、盐以及大气环境腐蚀，施工后碳纤维贴片对构件重量的增加几乎可以忽略不计，不会对构件施加额外的荷载。因此，它比其他加固技术具有更加广泛的应用价值。

在贴碳纤维布法施工过程中应注意以下几点，以保证其加固质量可靠。

1)首先应确保混凝土粘贴面干净，无粉尘，将加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等等劣化混凝土清理干净，并露出混凝土结构层。

2)加固表面应无棱角，均磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。如果遇到坑洼严重的地方，用专用修复材料将表面修复平整，进行灌缝或封闭处理。

3)严禁斜切碳纤布，保证裁后的碳纤维方向与粘贴部位的方向一致。如果碳纤维布需要搭接时，必须满足规范要求:不小于100 mm。

4)滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压，不宜在一个部位反复碾压，滚压中让胶渗透纤维布，做到浸润饱满。如果反复碾压，会使得胶不饱和，并脱离加固面层。

2 砖混加固法

1)对砖混结构的墙体的加固以采用水泥砂浆、钢筋网片和混凝土板墙钢筋网片加固为主，施工方法采用喷射混凝土法施工。对于层数较少，抗震验算相差不多的建筑采用水泥砂浆钢筋网片法。对于层数较多(4层～6层)、高度超高的建筑则采用混凝土板墙钢筋网片法。

2)对空心楼板及房屋横墙间距过大的问题处理。根据不同的楼盖，屋盖形式确定的加固方案，对原空心楼板的楼盖、屋盖，采用现浇钢筋网片叠合层可以解决楼层刚度低，整体性差的弱点，使之满足规范对横墙间距的要求。在施工中应注意:

a．装配式楼(屋)盖当不允许在房屋外围设置圈梁时，则可直接在楼板和屋面板上增浇钢筋混凝土叠合层，以形成装配式整体楼(屋)盖。叠合层加固兼有提高楼板承载力的作用。

b．叠合层厚度40 mm，混凝土强度等级C20。叠合层钢筋网规格为Φ6@200～300。

c．钢筋网宜穿墙配置，以形成连续板。

共有两种做法:

以等代粗筋Φ12@900凿洞穿墙与钢筋网连接;或于内墙根部锚设∠75×5角钢与钢筋网焊接。

3)砖混结构中的单个构件，对于独立砖柱，通常采用外包混凝土法、外包角钢法等;而对于独立混凝土柱，采用外包混凝土加大截面法和粘钢法等，对混凝土大梁采用粘钢法和贴碳纤维布法等方法;柱采用混凝土加大面积法加固时，可以提高构件的竖向承载力和水平力刚度，当采用外包角钢时，只能提高构件柱子的竖向承载力。

4)对抗震构造措施，圈梁，构造柱设置不满足规范的处理。一般采用外包构造柱，外包圈梁或内置构造柱、钢拉杆等方法可以解决抗震构造措施。但是由于采用上述办法，既影响既有建筑的立面，又减少室内的使用面积，同时，施工周期长，费用大，难以在短期内完成加固工程，不能适应本工程施工速度快、工期短的要求。所以我们拟在墙体采用混凝土板墙钢筋网片加固后，在混凝土板墙中楼层标高处同时设置混凝土暗梁，在纵横墙交接处设置暗构造柱，这样既能满足规范对砖混结构，圈梁、构造柱设置的要求，又能满足施工进度的要求。同时，又不影响建筑立面及室内使用面积和空间。

5)对混凝土柱、混凝土梁地基基础的加固。当砖墙体采用水泥砂浆、钢筋网片或混凝土板墙加固时，楼板采用细石混凝土钢筋网片叠合层加固后，建筑物自重将会增加15%～20%左右，对建筑物的基础、柱、梁将产生加大荷载的影响，有的甚至会造成地基基础、柱、梁等结构构件承载力不足的负面结果，考虑到加固效果，经济效益，施工简便易行等因素，拟采用压力注浆，基础加宽法等加固地基基础。

3 结语

一个优秀的加固方案，主要体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高四个方面，良好施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一，加固工程方案的优劣，首先要把是否施工作业方便作为必要条件，没有良好的施工性是抗震加固工程的一大障碍;对同一个加固工程，施工技术的先进与否是能否保证施工进度的关键，这对于施工工期有特殊限制的加固工程显得尤为重要;制定加固方案的时侯，必须要针对每栋建筑的特点，所存在的问题，有针对性的选择加固方法，所选择的加固方案要确实能解决问题，并且还要考虑经济实用性，这样才真正的具有实际意义。