建筑物改造中结构加固设计的研究与实践

马帧

摘 要 改造建筑物的目的是进一步强化实用性能，在建筑的改造中使用加固技术可以令建筑安全和稳定性得到显著提升，因此需做好改造过程中的结构加固设计，本文对此作了简要分析，希望对相关单位具有一定参考价值。

关键词 建筑物改造;结构加固;研究实践

前言

现如今有许多高校在用的教学楼或宿舍楼修建年代久远。人为损害和自然灾害等会逐渐削弱建筑物的结构稳定性，甚至会发生结构破坏，严重威胁内部人员的生命安全。本文以广州某医科大学结构加固项目为例，对结构加固设计进行简单的分析。本项目立案原是为了进行消防改造，但在改造过程中发现，原有老旧建筑的结构构件已出现不同程度的损坏，抗震性能亦不满足现有结构规范要求，故而需要进一步强化原有建筑物的结构稳定性。此时结构加固设计就显得非常重要。

1建筑物改造中结构加固设计分析

1.1 结构加固后的受力分析

相较于未加固的结构，经过加工处理的结构在受力上表现出了以下两种受力特点：第一，由于经过加固处理的结构属于二次组合结构，新旧结构之间需要同时受力且保持协调。令二者保持协调的关键处理方法是接触面的施工，一般在强度上接触面的混凝土要比原有结构低，因此，这也就决定了组合结构的承载能力要比一次性整体结构低。第二，经加工处理的结构需二次受力，这是因为在结构未加固之前已经承受了一次外部的作用力，而在加固之后，其受力会因新添加的结构而再次发生变化。比如一些原有结构的承载力比较低，那么其在水平与截面上的应力相较于为加固之前更高，而新加结构只有在新力作用其表面时才会发挥作用，这就会滞后结构整体的应力与应变，也就是说一个可能破坏原本结构的力有可能达不到新结构的承受上限[1]。

1.2 新旧结构的协调作用

力在即将破坏结构面时，新旧结构在协调作用下会在接触面产生与之对抗的应力，其中最为明显的是偏压构件和受弯构件的剪应力，应力通过接触面可以在新旧结构之间有效传递，从而保障构件整体的稳定。一般情况下，对结构面传力效果影响最大的是结构构造和黏合强度，如果接触面在这两方面不能满足传力要求，或者出现了超出接触面承受范围的力，就会导致加固失效。因此，一般在接触面都需要设置后植入钢筋或后植入锚栓，利用植入构件来加强新旧结构的联系，使接触面的拉力和剪力等得到有效限制，并促进力在新旧结构之间的传递。

2建筑物改造中结构加固设计实践分析

2.1 结构破坏介绍

2008年5月12日，我国四川汶川地区发生了严重的地震灾害，造成了大量房屋破损、人员伤亡和巨大的经济损失。也正因为如此，让我国越来越重视建筑物的加固改造，并大量调查研究了建筑物经破坏之后的特点，具体有以下几方面：第一，建筑横墙上的交叉型裂缝。导致发生这一破坏的原因是墙体抗剪力不足以应对外部作用力，这种破坏大多会出现在承重横墙上，裂缝会在斜方向贯穿墙体。第二，建筑纵墙上的交叉型裂缝。纵墙上的门窗洞口比较多，当出现砂浆松动或者在地震条件下所引起的交叉开裂等，会使门窗处的墙体在楼面压力作用下遭受严重破坏。第三，外砖柱和外角墙处出现的裂缝和错位。一般在建筑物遭受破坏时，其悬挑梁外端下部的砖柱会因外力影响在水平方向出现破坏性裂缝，砖柱的整体性将无法保持，另外，如果没有在建筑的外角设置构造柱，或者构造柱和墙体之间的连接不够紧密，也很容易在受到较大作用力时发生断裂或者错位。第四，建筑物的楼梯间会在结构遭受破坏时出现较大裂缝，从而导致建筑遭受更严重地破坏。通过以上分析可知，建筑物在外力作用下遭受严重破坏时会表现出不同的破坏特点，而这些破坏特点又并不是单一存在的，通常都会共同作用在建筑物上。

2.2 案例分析

以广州某医科大学某老旧教学楼的建筑标准层平面图与结构标准层平面图为例，该建筑在横向左右两侧同时设置两个教室，每个教室内部均为大开间，横向柱跨在3.5米左右，竖向柱跨在11米左右，外廊的宽度在2米左右。此为典型的单跨结构，其结构冗余度较小，在地震时容易发生破坏导致整体结构的坍塌。如果该建筑遭受过大的横向地震力，该建筑在中向偏离了质心和刚心，可能产生比较大的扭转。一旦受到破坏性外部作用力时，结构框架将无法约束整体结构，将导致该建筑在各种破坏特点的同时作用下被损毁。

2.3 加固方案选择

通过对建筑物破坏特点的分析，在对建筑进行改造时，其架构设计从以下几方面出发。第一，对抗震体系进行完善。因教学楼内部均為大开间教室，不宜在内部增加结构柱，将单跨框架改为多跨框架结构。只能在适当位置，譬如中部卫生间侧墙、楼梯侧墙、两侧无窗墙体等为建筑物设置抗震墙，使建筑从框架结构改为框架剪力墙结构形成多道抗震防线，增强建筑物整体抗震性能。第二，对房间的高宽比进行调整，可通过在外廊处设置立柱的方式来进行。第三，建筑物的重要通道要绝对安全，方便灾害时逃生。在楼梯间外廊的两侧要增设钢丝网同时用砂浆加固。第四，对建筑的横向偏心受力进行改善，增加外廊的立柱数量，同时增强外框结构梁，使建筑整体在受到横向受力时能够保持稳定，增强其抗扭性能[2]。第五，对建筑的纵向受力进行改善，增加纵墙在外部作用力下不过早被破坏。这一点可通过在中墙设置钢丝网并用砂浆加固的方式来提升纵墙刚度，其中外廊处采用双面钢丝网，另一侧采用单面钢丝网。第六，对外廊立柱和建筑原本的沉降差进行调整，立柱的新增施工结束以后，将其连接到原本的条基上，使之形成整体，减少局部沉降。

3结束语

综上所述，建筑物在遭受过大外部作用力的情况下，有可能会因为应力不足而出现各种破坏特征，进而导致建筑整体被损毁，因此需对建筑进行改造，做好其结构加固设计，这样才能够保持建筑物在受力状态下的稳定，令内部人员的生命安全得到充分保障。

参考文献

[1] 胡学飞.工业建筑结构的加固改造及设计要点探析[J].城市建设理论研究（电子版），2018，15（13）：32-33.

[2] 田海.房屋建筑工程中结构加固改造措施分析[J].建筑工程技术与设计，2016，21（26）：16-18.