既有建筑改建为大空间的结构加固施工技术

■俞红升 ■中国建筑技术集团有限公司，江苏 南京 200135

当前，在建筑建设过程中，对既有建筑的改建、对结构进加固是实现建筑结构、功能转变的重要措施。在既有建筑改建为大空间过程中，要应用结构加固施工技术，确保改建建筑质量。

1 建筑结构加固施工技术概述

结构加固技术，即在建筑工程中采取各种技术措施提高建筑物可靠性，让建筑工程满足建筑设计所要求的安全性、耐久性与适用性。提高建筑结构或建筑构件强度、刚度、稳定性、减少事故隐患，提高建筑应用年限是建筑工程结构加固技术应用的主要目的。建筑结构加固的意义体现在:满足建筑结构强度要求。按照建筑工程施工规范，建筑物设计应按照极限状态设计，混凝土结构需要满足结构应用要求，保证其刚度、强度与耐久性符合设计要求。然而在建筑应用中，可能会改变建筑功能，导致其荷载分布及和荷载值变化与设计冲突，导致建筑结构所具备的刚度与强度无法满足其应用要求，或建筑结构在施工过程中由于施工质量未达到设计图纸要求，存在着安全隐患;在自然灾害或人为破坏下，容易导致建筑结构损坏，造成财产损失，甚至造成人员伤亡。为此，需要采取建筑加固措施满足其强度需求。此外，应用结构加固技术，可以满足建筑功能需要。

2 既有建筑改建为大空间的结构加固施工技术

2.1 既有建筑物结构加固技术应用的原则

(1)挖掘潜力原则。既有建筑物结构加固的主旨是重复挖掘结构的最大潜力，应该在建筑结构良好，地质条件优越的地方尽量发挥结构的各种潜力，也可以通过提高结构稳定性，达到确保整体建筑稳定的目的。

(2)做好科学计算原则。既有建筑物结构加固的设计过程中要做好对各种情况的预期，要做好既有建筑物结构加固的计算，设计时要尽量做到设计资料的完整，要重点开展对地基承载能力、上部结构荷载的计算，同时要针对结构和荷载的变化要有预期，做好必要的调整和加强，真正实现既有建筑物结构加固工作的科学性和合理性。

(3)优化刚度原则。既有建筑物结构加固的主要方法和手段就是对结构刚度的提高，达到既有建筑物结构工作能力的加强，避免结构问题的产生。

(4)优化结构原则。既有建筑物结构加固的主要措施是优化建筑结构，通过结构的优化使既有建筑物结构得到加固的效果。当建筑物结构出现抗变形能力不足时，可以增设防变形骨架;当结构出现不牢固趋势时应该通过设置刚性横梁的方式提升结构的刚性。

(5)整体性原则。要从建筑结构的整体性去考虑既有结构加固的问题，应该着眼于建筑结构和建筑的相互作用，将地基整合为一个有机的整体;可以用加强既有建筑物结构方法弥补建筑出现的问题;可以用浅层的操作替代复杂性操作，实现结构的整体性加固。

2.2 常用的建筑结构加固方法

(1)加大截面积法。加大截面积法在建筑结构加固中是最普遍、最常用、最原始的方法，这种方法主要适用与以混凝土结构为主的建筑物中。它在加固的过程中，主要是在不稳定的构件外部包裹混凝土，增加构件的截面积，以此来加大建筑物承重的力度。并根据构件的承重部位不同、构件的结构不同、构件出现问题的部位不同，可以把加大截面积法分为单侧加厚、双侧加厚、三面加厚、四面加厚等。在混凝土承重的建筑中，加大混凝土截面积的同时，也要在包裹混凝土的部位加入钢筋使其更加牢固。

(2)增设支点加固法。增设支点法是通过增设支点来减小构件的承重跨度，改变力的分布，更有效的提高其承载力。在梁、板中增设支点，可使其均匀受力，减少其因过度承重而导致构件变形的可能性。这种加固方法适用于不受限制的大跨度的构架结构中，它简单牢固，但是使用空间会受到一定的局限。

(3)外包钢加固法。外包钢加固法是把型钢包裹在构件的四角或者是两角，来加固构件的稳定性。它被划分为两种方法，干式外包钢和湿式外包钢。这种加固方法不会增加构件的截面，可以用于混凝土柱、梁、砌体柱等的加固。外包钢加固法，方便操作，快速完成，加固后的稳固性非常可靠。但是它也有它的不足，它使用的钢比较多，维修加固的费用也很高，这就相对的提高了建筑成本。

(4)预应力加固法。预应力加固法主要是通过在不稳固的建筑物外面增设预应力拉杆和撑杆，利用增加的预应力来提高建筑物的稳定性和承载能力，预应力加固法可以减少大跨度梁的负荷力度，使梁的受力程度均匀，这种方法适合于大跨度结构建筑物或者是需要较大承重力的大型结构建筑物。

(5)外部粘钢加固法。外部粘钢法大多数被用于承受压力和拉力的构件柱中，它主要是在建筑物不牢固的构件处用粘接剂将钢板或者是纤维复合增强材料等粘好，从而提高构件的承受力和强度，增强构件的延展性。但是这种加固方法要求的施工环境比较复杂，它要求在温度不超过60℃，湿度不大于70%，没有腐蚀的条件下进行，要有良好的施工技术，需要具有专业技术的施工队伍来完成。

(6)碳纤维材料加固法及化学植筋加固法。将纤维与基体组合并形成纤维增强复合材料，不仅可以继承纤维耐腐蚀、高强度、低质量的特点，还可以展示基体特征。通过在构件中开槽并加入纤维增强复合材料，通过粘结剂让其形成整体，并实现加固目的。化学植筋加固属于一种钢筋混凝土结构加固改造技术，按照建筑结构受力特点，确定钢筋规格、数量及位置，先在需要植筋位置钻孔，孔径约比钢筋直径大4mm，钻孔深度满足设计要求，清理干净孔内灰尘后注入植筋胶粘剂，并插入钢筋，保证钢筋与混凝土黏结在一起，并浇筑新混凝土，让其与旧混凝土相连接，实现整体受力。

2.3 具体的建筑结构加固改造方法应用

(1)对框架体系进行科学的设计。梁柱构成建筑的框架结构，由于框架构件的截面相对比较小，因此其承载能力和刚度都比较低。因此对于框架结构的加固应该加修混凝土剪力墙，使得建筑结构承受部分的水平力。

(2)强化混凝土弱剪力墙体系。在进行混凝土弱剪力墙体系进行加固改造时要特别注意，尤其是在剪力墙开洞和切除剪力墙时，不能过于削弱抗剪强度以至于结构的破坏，在每取消一道剪力墙时也应该在同轴线上及时补设，从而在维持均衡和安全的前提下进行加固改造。这是因为剪力墙是由钢筋混凝土浇成的墙体，它是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构，以此合理的对砌体结构体系进行改造能够有效的强化混凝土弱剪力墙体系。此种方法可以减少湿作业，但是施工成本相对较高，此外，利用预应力撑杆加固的方法也可以有效提高砌体结构的承载能力，从而达到建筑结构加固的效果。

3 结束语

既有建筑改建为大空间建筑结构，通过应用结构加固技术，在实现建筑整体功能同时，确保结构安全，从而保障大空间建筑结构整体稳定性。

［1］王平山.既有建筑改造结构体系加固原则与应用研究［J］.结构工程师，2010，26(3):181.