既有建筑加固改造设计原则与技术应用

赵周洋

(中国建筑科学研究院有限公司兰州分院，甘肃 兰州 730000)

1 既有建筑加固改造的目的

对既有建筑进行加固改造，主要是由于工程在早期建设时受到当时经济、技术条件的限制，在加上施工或设计缺陷所导致的自身存在不合理之处，同时由于在多年的使用中受到人为因素、环境因素的侵蚀，部分结构已经出现了损坏、劣化等情况，如果不进行处理就会导致房屋存在安全隐患，影响房屋的正常使用，甚至还会影响居住者和使用者的人身安全。为完善原有建筑的功能，提高其结构强度、刚度，使建筑使用更加安全稳定，就需要综合经济性、文化保护、安全性等方面的考虑，采取必要的加固修复措施以确保工程继续被正常使用，延长建筑的使用寿命。同时，既有建筑在使用中，经常会涉及使用功能的改变、改建或扩建，这时需要在对既有房屋进行检测评估后进行加固设计，保证改造后结构的安全性、适用性和耐久性，确保加固以后的建筑能够抵御各种自然灾害，确保建筑结构使用的安全，减少安全事故的发生。

2 既有建筑加固改造设计的原则

对既有建筑结构进行加固设计，主要是为了提高或者修复建筑已经降低或失去的稳定性，提高建筑的抗干扰能力，使其获得或大于原来的抗力。具体内容包括，第一提升结构的承载能力，通过增加构件的强度来降低荷载影响下的弯曲变形或位移，使结构的稳定性得到提升，减少结构裂缝、老化等缺陷的出现，提升结构的耐久性。对于需要加固的构件，在设计时应该遵循以下原则：首先应该避免不必要的构件更换或拆卸，因为频繁的拆卸本身会动摇建筑结构的稳定性，而且更换新的构件会导致资源的浪费，如果只是出现小的缺陷可以通过修复方式来改善，可避免因为加固活动而导致结构受损部分的问题更加严重。其次，当结构存在的损坏已经对整体建筑造成安全性影响，甚至会危害到人体生命安全时，应当先进行评估，如果具有修复或保存价值，且和拆除重建相比难度更小、经济性更好、安全性更高时则应该采取加固的措施。此外，对于具有文物文化保护价值的或具有纪念价值、艺术价值和历史价值的建筑，必须采取修复加固的措施加以维护。最后，对于加固中出现的结构失稳、倾斜甚至坍塌、变形等问题，在加固设计时就应该提前制定好紧急预案，采取必要的安全维护措施。对于没有经过鉴定和许可的加固工程，在加固以后不能改变结构的用途和使用环境。

3 既有建筑加固改造设计原则及其相关应用

3.1 直接加固法

直接加固法指的是直接采用加固修复的方式对既有建筑结构进行维护，不借助外力作用就可以起到提高建筑稳定性的作用。常见的加固方法有增大截面加固法、置换加固法、外部粘钢法和纤维材料粘贴法。

(1)增大截面加固法 增加截面加固方法是建筑工程钢筋混凝土结构加固设计中最常见的方式之一，利用和原建筑结构相同的材料来增大原来结构构件的截面面积，从而可起到提升原来构件承载能力和刚度的作用。该技术主要被应用在轴心受弯、受压、截面受剪、偏心受压的构件截面增大加固中，比如在梁柱板等结构的加固设计中，使用增大截面加固的方法可充分发挥该技术的优势，不但施工方便，而且加固施工的安全可靠性较好，适用性广泛，其在加固以后可以起到有效的提升构件抵抗力和刚度的作用。在具体应用时，应重点考虑建筑整体结构，不能只加大局部的面积而使整个结构出现巨大变化，从而使薄弱层存在安全隐患。该技术方法的使用在一定程度上会因为面积的增大而压缩建筑物的使用空间，而且因为结构的自重力加大了会增加整个结构的负重，使结构承担的载荷作用变大。此外，在进行构件加固时现场湿作业工作量较大需要维护的周期较长，因此会对建筑的正常使用带来一些不利影响。

(2)置换加固法 置换加固法比较简单直接，对于需要加固的构件，可直接使用相同的材料进行置换，和加大截面法比较类似，同时该方法可在加固以后快速恢复建筑结构的原来面貌，不会改变原来的使用空间。但是该技术方法的使用需要去除原来的混凝土，所以增加了这方面的工作量，会造成资源的浪费和成本的增加。同时在拆除过程中可能会对原来构件钢筋造成损坏，而且现场湿作业工作量也较大，施工时间较长，比较适合用在已经产生严重损坏的梁柱等承重构件的局部加固或者受压区混凝土强度较低的构件加固中。

(3)外部粘钢法 外部粘钢的方法指的是根据加固设计的要求，将钢板用粘接剂粘贴在钢筋混凝土结构的表面。该加固方法施工操作简单且取材容易，同时不会使建筑结构外观和使用空间发生变化，可以大大提高构件的承载力。该技术主要被应用在梁底受拉区域来提高梁体的承载力，或者用在梁侧来提高梁侧斜截面的承载力。

(4)外粘型钢加固法 该方法在使用时可使原来结构受力可靠，大大提升结构和构件的承载作用，同时不会压缩空间，施工也比较简单而且现场湿作业量较少。但是该方式对环境温度要求较高，加固成本较高，主要适合用在柱体和框架结构的加固中。

(5)粘贴纤维材料法 材料科学的发展使得更多轻质却高强度的复合型材料被广泛应用到了结构加固中，常见的有碳纤维、玻璃纤维，这些复合型材料在加固施工中的应用，可起到良好的加固和改善结构受力能力的作用。和一般混凝土结构加固方式相比，纤维材料粘贴法施工方便、耐腐蚀性和耐久性极好，且施工效率高、对资源浪费少，适用性比较广泛。

3.2 间接加固方法

常见的间接加固方法有增加支撑加固法和预应力加固法，其中增加支撑加固方法指的是减少受弯构件的计算跨度来降低作用于被加固构件上的承载作用，从而提升整体结构的承载性能。该方法具有受力明确、施工简便、安全可靠、易于拆卸和复原的优势，但是会大大缩减使用的空间，只适合用在对使用条件和外观要求不是很高的建筑结构加固中，或者对临时性工程中梁板和桁架的加固。预应力加固方法指的是利用体外游泳馆里或钢拉杆或型钢撑杆来进行结构构件加固，该方法对钢拉杆或型钢撑杆增加预应力，通过受力来改变原来结构的应力分布，从而可降低原来结构构件的应力水平，消除存在于构件中的应力应变现象。该方法的使用还能使原来结构和加固的部分协同作用，可大大提升总体结构的承载力，具有加固和改编结构应力分布的作用，适合用在大跨度结构加固中，可起到其他加固方法无法起到的加固效果。

4 结 语

综上所述，本文对既有建筑加固设计进行了分析研究，探讨了加固设计的作用、目的和原则，并在此基础上就常见的加固设计方法进行了简单介绍，对几种加固方式的优缺点进行了分析阐述。综合来说，在实际建筑加固改造中，应综合考虑经济性、操作难以程度和安全可靠性，尽量减少对原有结构的大幅度修整，应根据实际工程需要寻找最合适的加固方式，该方法应既能提高原有结构的性能，又能提高加固施工效率，节约工程材料和其他成本。