浅谈既有建筑结构加固设计与施工技术

刘翠英 （安徽省特种建筑技术承包有限公司，安徽 合肥 230601）

0 前言

目前，中国正处于城市化快速发展时期，城市化率的不断提高直接促进了建筑业的快速发展。居民越来越重视建筑工程的质量，特别是直接影响人们生活和生命财产安全的建筑结构的安全性问题。当既有建筑物的年龄逐渐增加时，建筑物的结构会受到某些有害的环境侵蚀或混凝土等材料的老化，可能存在某些安全隐患，必要时应采取加固措施，以确保建筑物的后续安全使用。

本文结合自身实践经验，围绕既有建筑结构加固原则和工作流程，结合具体案例探讨既有建筑结构加固设计与施工技术要求，为相关从业人员提供参考。

1 既有建筑结构加固原则

与新建建筑结构不同，既有建筑结构的加固需要考虑原有建筑结构特点，在保证结构稳定的基础上，加固后的结构与原结构能够紧密的结合在一起形成新的整体。所以，结构的加固工作必须遵循以下原则[6-8]。

1.1 方案整体性原则

在确定方案之前，要仔细调查和分析原始结构缺陷的原因，避免任意确定加固方案，导致因设计不当造成结构二次损伤，需要重新加固。另一方面，为避免原结构出现承载力降低荷载增加，需要考虑局部加固对整个结构的影响。

1.2 正确受力分析原则

为了保证新旧结构的紧密结合并协同工作，需要对原结构进行荷载调查，以便能够更准确的选取荷载。根据第三方鉴定机构出具的鉴定报告，在考虑结构是卸载、部分卸载还是不卸载的情况，综合验算加固后结构的荷载值是否满足抗震等要求。另一方面，合并考虑加固部分的受力滞后以及加固部分和原结构的协同情况。

1.3 材料一致性原则

加固材料应与原结构一致，有助于加固部分与原结构紧密结合。可收集原结构材料的原始技术档案用于采购，如果原结构材料数据丢失，则可以通过实际测量来复原原材料的性能以进行近似选择。

2 既有建筑结构加固工作流程

既有建筑结构加固为多环节、多专业协同配合的一项工作。在进行建筑结构加固之前，按照标准要求，须由权威的第三方检测鉴定机构对原结构的安全性或者混凝土强度进行检测和鉴定，并出具鉴定结论。根据鉴定结论和业主的要求，对不符合设计标准要求部位进行加固。

《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）要求[2]如下。

①加固后混凝土结构的安全等级，应根据结构破坏后果的严重性、结构的重要性和加固设计使用年限，由委托方与设计方按实际情况共同商定。

②混凝土结构的加固设计，应与实际施工方法紧密结合，采取有效措施，保证新增构件和部件与原结构连接可靠，新增截面与原截面粘结牢固，形成整体共同工作；并应避免对未加固部分，以及相关的结构、构件和地基基础造成不利的影响。

③对高温、高湿、低温、冻融、化学腐蚀、振动、温度应力、地基不均匀沉降等影响因索引起的原结构损坏，应在加固设计中提出有效的防治对策，并按设计规定的顺序进行治理和加固。

④混凝土结构的加固设计，应综合考虑其技术经济效果，避免不必要的拆除或更换。

⑤对加固过程中可能出现倾斜、失稳、过大变形或坍塌的混凝土结构，应在加固设计文件中提出相应的临时性安全措施，并明确要求施工单位必须严格执行。

⑥混凝土结构的加固设计使用年限，应按下列原则确定：

a.结构加固后的使用年限，应由业主和设计单位共同商定；

b.一般情况下，宜按30年考虑；到期后，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，仍可继续延长其使用年限。

⑦未经技术鉴定或设计许可，不得改变加固后结构的用途和使用环境。

3 典型项目结构加固设计与施工

本项目位于安徽省，根据既有建筑加固工作流程，通过第三方权威机构的检测与鉴定，结论如下。

①该工程基础筏板、地下室剪力墙柱混凝士设计强度等级均为C35，实测混凝土批量抗压强度推定值分别为 30.0MPa、30.1MPa。

②一层～三层剪力墙混凝土设计强度等级均为C35，实测混凝士批量抗压强度推定值分别为31.7MPa、30.3MPa、30.2MPa。

3.1 剪力墙加固设计

根据鉴定结论和业主要求，对不符合设计标准要求部位进行加固。加固设计和施工工作必须委托有资质的专业机构执行，本项目剪力墙加固平面图见图1。

图1 基础顶～-1.200墙加固平面图

3.2 材料要求

①钢筋：本工程采用HRB400级钢筋，钢材具备出厂证明，钢筋的强度标准值具有不小于95%的保证率,并有屈服强度及含碳量的合格证[3]。

②焊条：采用手工焊时，HRB400钢筋采用E55焊条。使用埋弧自动焊时，选用的焊丝焊剂应与主体金属的强度相匹配；焊丝符合现行标准《焊接用钢丝》（GB 1300-77）的规定。

③混凝土强度等级：大截面采用Ⅳ类水泥基灌浆料，高强灌浆料需采用70%灌浆料与30%细石混凝土混合而成的浆料，且细石混凝土粗骨料的最大粒径不大于12.5mm。

④植筋采用A级胶粘剂，使用大连某公司生产的JGN型植筋胶。对于潮湿环境下植筋，应选择适用于潮湿环境的植筋胶，同时提供厂家提供相关证明文件。植筋胶产品提供相关性能检测报告，性能指标符合《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）第4.2.2条的规定。

⑤裂缝修补采用A级胶，具备出厂合格证明，其性能符合《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB 50728-2011第4.6.4条的规定。

3.3 植筋工程

根据设计图纸要求，确定钢筋植筋位置，检查植筋处的周边尺寸，确保所植钢筋位于有效约束范围内，同时对群锚植筋的最小间距值和最小边距值要求不小于5d。剪力墙加固植筋大样图见图2、图3。

图2 剪力墙加固植筋大样图

3.4 模板工程

3.4.1 支撑内外模

支撑内外模用多层板和60×80方木相组合，采用Ф48×3.5纵横钢管作为外边固定，用Ф14螺杆（螺杆末端丝扣长度大于等于7cm）和3型扣件稳固整齐，墙厚采用焊接钢筋限位，每隔40 cm水平设置一道螺杆，垂直间距为500 mm。模板拉杆见图4。

图3 加固墙体穿楼层、顶楼面处收头做法

3.4.2 剪力墙模

用每排2根的φ48钢管作为剪力墙外侧模板支撑，用成品铁板垫块或2个山形帽作为钢管外侧的固定件并加双螺帽拧紧。用线锤校正和校准每轴，并检查承重架是否稳固，支撑系统是否稳固。

3.4.3 质量程序控制

模板支护应按照现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）要求进行质量控制。

二次灌浆时，模板与设备底座周边的水平距离为100mm；模板顶部标高应高于设备底座上表面50mm[5]。

在混凝土结构改造加固时，在模板支护上应留有足够的排气孔和灌浆孔用于灌浆施工，灌浆孔的孔径应大于50mm，间距应小于800mm，灌浆孔与排气孔不应低于孔洞最高点50mm。

3.5 灌浆料施工

灌浆料进场时，应检查灌浆料品种、型号、出厂日期、产品合格证及产品使用说明书的真实性。按《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB50550-2010）表4.10.1规定的检验项目与合格指标，检查产品出厂检验报告，并见证取样复验其浆体流动度、抗压强度及其与混凝土正拉粘结强度等3个项目[1]。主要施工工艺见图5。

图4 模板示意图

4 结语

图5 灌浆料施工工艺流程

本文简要的梳理了既有建筑结构加固原则和工作流程，同时结合具体的案例分析既有建筑结构加固从鉴定、设计到施工工程中要注意的关键点，通过第三方出具的鉴定结论对不满足设计要求的建筑结构进行加固设计与施工，在满足规范要求前提下，全面改善了结构的抗震安全性能。从汶川地震中可以清楚的看到，通过改变结构力传递方式、外包钢筋、钢绞线以及增大墙体截面、对结构裂缝进行修补等方法对建筑结构进行加固，都能够极大地降低地震带来的破坏程度，相对于重建，对既有建筑结构进行加固是提高建筑抗震性能、延长建筑使用寿命的行之有效而且是相对经济的方法。