探析老旧小区改造中建筑结构加固设计

文／徐杰峰、吴赛兵 浙江省二建建设集团有限公司 浙江宁波 315000

引言：

我国的城镇化也不断进行了高度的发展和建设,在人类所生存的各个都市中每年都会出现不少建设高层商厦,在这样的时代背景下,人类的环境和生活都被大大的改变了,而与此同样,不少老旧居住区的回迁和重修也耗费了巨大的物质钱财,而这些行为既不经济也耗消耗时间,通过对这些现状的重新思考,老旧小区改建成为了必然之事。老旧房屋量大面广,由于建造年份较早,受当时建材、施工技术水平、质量要求等所限制,产生了不同的问题，如建材陈旧、漏水、开裂等现象,严重影响着人们正常的住宅使用。小区改造的工程内容一般涉及房屋、外立面、公用部位、设备设施、小区附属设备等项目;内容涉及范围广泛,且与居民的生活安全、舒畅、美观等密切相关。近年来,由于城市人口增加明显,人民群众对房屋建筑质量的要求逐渐提高,为缓解住房供应不足的问题,国家大力开展了旧城居民小区改建工程。该方案不但可以合理缓解老人口房屋需求的紧张问题,还可以加强城镇化建设,加强社区经济发展,从而降低老旧小区中蕴藏的隐患,以便于更多地开展改建加固工作,必须对当前老旧小区建设结构中存在的缺陷加以详细分析。

1、老旧小区建筑结构存在的问题

1.1 建筑结构老化

老旧小区是指在2000年之前的公共建筑,相比于当前房屋设计,已经大大赶不上时代的进展了,而老旧小区在长期没有保养和修缮工作的状况下,建筑物的构造方面将会出现较多的问题，特别是老化问题尤为突出。由于小区建造的年限比较长，墙体剥落的问题时常出现，这使得一些钢材料会长时间暴露在外面，而一旦经受风雨、太阳等的侵袭，金属的质量会大大降低，生锈问题更是常见。这些种种现象的存在，已经严重制约了小区居民的生活，为此对有关小区开展加固设计施工成为了必然且紧迫的工作。

1.2 技术存在缺陷

随着建筑科技的不断发展,更为优化的施工技术也逐步地被研发了出来,而传统施工方式的缺点和困难也逐步显露了出来。老旧住宅的施工工艺较为滞后,不仅相应基础设施配置不完善,而且相应措施的落实也不充分,在工程实施过程中未能进行适当的耐久管理。此外,由于以往的施工理论知识不完善,施工技能也不完善,在施工中往往会存在某些技术性难题,从而造成项目不符合预定任务目标,各公司往往为赶上时间,而忽视了工程质量安全方面的问题,而随着时间不断延长,在施工中出现的难题也逐步显露了出来。

1.3 材料质量下降

以往的建造架构设计主要追求的是建筑速度,因此在工程质量与安全性方面都缺乏考虑,又或者为减少建造的工程造价,建筑企业多选择价格比较便宜的原料,造成了房屋建筑构件在长期的自然环境天气、意外自然灾害等的共同影响下,极易发生大面积坍落,甚至导致严重的伤亡事件。因为房屋建设和普通市民的日常生活密切相关,故要保证很高的稳定性,来保障人民生活平安。但是由于老旧小区的建设单位在建筑施工时,由于缺乏对不可控因素的有关工程设计,所选用的材料防震性很差,根本无法有效地面对天然形成的地震、狂风等不良天气所造成的危害,而如果发生了这种现象,则老旧建筑物将极容易发生倾斜、损坏,乃至倒塌,为提升建筑物结构的稳定性与安全可靠,就必须要对建筑施工原料进行高效把关,以保证相应材料都符合国家的建筑施工标准。

1.4 居民不合理更改

由于时代不断发展,不少市民对人居环境的不满也日渐上升,甚至擅自进行住宅改装工程,进而使其满足了自身的居住需要。居民没有专门的建筑设计常识,根本无法合理改变建筑物构造,甚至为了个人私欲,也产生了很多不合理、不合法的施工搭建,进而危害建筑的安全性能。

2、改造老旧小区建筑结构加固设计技术分析

2.1 增大截面

加大截面补强技术是建筑物构件补强技术中最为基本的一项。由于加大建筑构件的直径尺寸与加配筋量,可以增强相关建筑物的刚性和强度,从而提高建筑物的稳定性与抗裂性,不仅如此，由于年代久远再加上修缮不到位，建筑内部会产生较多的裂缝，增大截面的方式还能够对这种裂缝进行有效处理。这种方式适用的范围比较大，不但可以对梁、柱等进行修补,还可以补强建筑基座和屋架等,但是需要注意的是，在展开施工的过程中，必须首先要充分考虑到构件特点、加固技术的实际要求、施工作业是否可行等方面的情况，结合对上述种种信息的掌握，从而展开增大界面的加固措施。根据实际调查发现，虽然扩大界面的方式在加固技术中属于应用效果比较优良的一种，具有较为显著的应用性，但是与此同时它也具有工程量大,养护期长的缺点,有时还会影响房屋的整体外形与美观性,在实际应用时需要特别小心。

2.2 混凝土加固

混凝土加固方式一般划分为:一、直接加固方式。是通过在原来的混凝土构件上重新浇注覆盖层,以增加原砼构件截面,从而增强原结构的抗剪能力;二、间接加固。通过减少原结构内部因外部负荷而形成的扭转应力,从而减小原构件所受到的压力,以保证原构件稳定性;三、置换式混凝土加固方式。则是通过对原来的混凝土加以凹槽处理,清除表面残留,然后再根据要求重新进行填充混凝土。这三类方式在采用后均应重视对初凝期的保护,减少前期所受到的压力,以防止在凝固阶段发生焊缝断裂、表面划伤等的现象出现。对于混凝土加固技术而言，其具有一个较为鲜明的特点，即在应用过程中，需要有大量建筑材料的支持，为此需要注意，在工程项目进展之前，必须要对建筑材料进行仔细核对，确保材料数量能够满足施工建设的需求。

2.3 粘贴钢板

粘钢板加固方式,即是将高性能的胶合物涂刷在混凝土构件和钢材之间,使之成为统一的整体,从而利用钢材的超高抗拉力增大结构的强度和刚性,使建筑构件结构更加稳固。钢材要尽量使用A3 等级的,厚度保持在两毫米到六毫米之间,材料的各项特性都要满足结构安全标准要求。胶合物材料要按照建筑的实际状况,采用JGN 型、YJS-1 型以及ET 型等产品,其胶合物的主要技术指标要满足结构荷载设计要求。在进行型钢粘结时要注意正截面承载力要根据受弯件的强度加以估算,当建筑构件斜截面抗剪力强不够时,可以使用U 型箍板进行倾斜型补强。钢板加固方法施工简单,不要求对结构加以改动,有良好的适用性,特别适用于受静力影响的受拉构件,在确保施工温度不高于60 摄氏度、无化学侵蚀影响时便可以进行加固工作,要注意当结构的水泥硬度小于C5 时,就不适宜采用该技术。

2.4 纤维复合加固

玻璃纤维综合补强主要分为碳纤维布与碳素纤维板补强。碳纤维与传统的补强施工技术有所不同,可以高效节约空间,不需大量施工设备,就可以提高补强的工程质量,同时没有增大建筑构件的自重,拥有较好的耐腐性,可以有效地提高结构寿命,从而减少了施工成本。在建筑施工时,首先,做好混凝土表面清理工作,通过清理内部结构的残缺部分做好修补工作,采用环氧树脂灌注,通过打磨内部结构的表层,以保持平整度。然后,通过将固化催进剂与固化剂按照科学的配比进行搅拌调制后,将其涂刷在需要粘接的混凝土表面。最后,将碳纤维材加以均匀切断,各段长度小于六厘米,并经自然养护两个小时后,确保树脂料深入至碳纤维材内,以改善相关特性,然后再将其涂刷于需加强的部分,以改善建筑构件品质。而相对于上述加固方式,碳纤维加固方法的功能更多,不但提高了建筑物构件品质,还可改善建筑材料的抗裂、抗腐、防潮等特性,也大大提高了混凝土构件的抗弯能力,是目前利用率最高的补强技术。

2.5 预应力加固

预应力式补强法通过增加外部应力改变建筑物构造的方式,并通过改善内在构造的位置分配,减小了建筑结构应力水平,从而降低变形发生的可能性。该方式一般运用在空间跨度很大的建筑物,对于老旧小区内部结构的改善效率相较于上述几种方式略为欠缺,但由于预应力加固法操作简便,且施工过程简单,因此可以对构造问题较少的部分实施快速修复。

3、案例分析

3.1 小区现状

3.1.1 项目背景

上个世纪七八十年代，全国各地的国有企业，为了满足企业员工的住房问题，陆续集资修建了各类员工住宅楼——“工人新村”，作为员工的福利分房。浙江省二建建设集团有限公司也在那个时期集资新建了员工小区——建筑新村。

3.1.2 项目概况

建筑新村居民小区建造于20世纪80年代初,共有26 栋多层的砖混结构房屋,面积为46255.38m,共有768 户居民。

3.1.3 小区存在的问题

小区建设的时间一直都相当悠久,因为当时重修建、轻规划,所以小区在基本的配套服务设施、公共设施、规划设计、建设技术标准和管理方式等方面,已经无法适应当前中国人民对宜居环境的要求。小区建设单体外墙严重渗水、外立面破损开裂,楼道管线凌乱,出入口的铁闸、信报箱等生锈、松动;室外道路严重破损,园林绿化种类单调且有覆土暴露迹象。

3.2 设计思路

针对项目的历史背景,以及周围建筑物肌理研究,建设状况分析,小区实际居住居民状况,以及项目的投入金额等,设计需要满足美观性,强调实用价值,防止华而非实,以达到便利平民百姓的更多生活需要,并解决市民在生活中所关心的重大问题。

3.3 建筑单体改造

3.3.1 建筑屋顶整治

屋顶改造将重点解决屋顶渗水和保温隔热的问题。目前由于屋面隔热板损坏,防水涂料老化,导致居住房间严重渗水,且隔热效果不好，需重新铲除在原建筑表面上新做,来解决隔热和给排水上的问题,具体方案与办法参见以下屋顶保温防水节点。

图1 屋面保温防水节点

3.3.2 建筑外立面整治

小区建设年代较为悠久,现状房屋的外立面材质及外墙涂料,都出现不同损坏、开裂,漏水等状况。外墙面使用空调支撑所采用的均是三角支架,但通过长期的应用,支架产生了腐蚀现象,同时受到气候环境影响,锈迹也会流落在外墙面上,严重影响了外墙质量,小区单元的窗户设备简陋,单元出入口铁闸、信报箱容易生锈、松动。

建筑物外立面为什么显得不完整美观,是因为空调器位随意设置,以及空调机盖、晾衣架、雨盖、防盗窗材料、形状等不统一。为适应市民需要,同时改变外立面,让建筑物很好的融合了这个都市的景观和周围环境,将外立面铲除原有油漆层后再次粉平,新做防水、涂料或真石漆,将空调器位再次安置,原则上应横平竖直,将空调机盖、晾衣架、雨盖、防盗窗等系统考虑并替换,将外墙装饰管线落地,实现建筑物单体的整齐。

外立面处用真石漆产生“仿红砖”的效应,配上局部米黄黄漆,将横向和竖向配色设计结合,既加强了冲击力,又满足了历史背景下关注的红色文化元素。另添加成品铝板装饰线脚,并结合竖向装饰线,以增强建筑物的高耸质感。空调器位再次设置,空调机盖、晾衣架、雨盖、防盗窗等统一选择替换,外墙面管线再次落地,使内外墙整齐统一。

3.3.3 单体建筑内部设施的整治

老旧小区的内部设施改建,一般是指将公共楼层和内部排水系统改建,本小区改造时只做了楼道改建,楼层墙壁和屋顶的状况都是油漆表面,空鼓起壳现象很多,有张贴小广告、宣传单等状况,楼梯扶手锈蚀很多,管道乱穿,杂乱形象很差,信报箱、电表盒和单元出入口铁门也有生锈、油漆剥落、损坏的迹象。

图2 外立面改造前后对比

为了确保住户所处的环境更为优良，有一个较为舒适的体验感，需要对单元出入闸进行相应的改造，摘除松动、生锈的信箱，同时为了便于清楚快速地找到单元门口，需要采用有效的措施增加其辨识度。

3.3.4 加固方案

根据房屋安全鉴定检测报告，制定有效、合理、性价比高的加固方式。本次对19 幢C 级房屋进行加固设计，涉及内容主要为：

（1）墙体夹板墙加固

墙体增设40mm 厚钢丝网聚合物砂浆面层，增加墙体厚度提高墙体承载能力。

（2）墙体裂缝加固处理

采用裂缝修补胶或灌浆法对开裂处墙体进行加固。

（3）破损混凝土构件加固处理

疏松混凝土凿除，钢筋除锈，表面涂刷界面剂，修补砂浆恢复至混凝土构件原截面，表面粘贴碳纤维布。

（4）预制楼梯加固处理

预制楼梯增设角钢及钢梁提高楼梯整体性及承载能力。

3.4 室外综合整治

3.4.1 小区道路及停车位整治

小区道路年久失修,地基强烈下陷,地面坑洼等重大损毁;道路狭小,停车配套与服务极度欠缺,小区内机动车可任意停靠,且消防设施设计标准低下,人流车辆交织,带来了极大的消防安全隐患。

为适应市民目前的使用要求,路面重新铺上沥青水泥路面;重新设计停车场,并采取侧停、斜停、垂直停放三种；路面拓宽并预留人行通道,以确保车辆安全；而小区内消防车通道宽及高不低于四米,以确保消防通道的顺畅,而其他路面确保救护车能够顺利通过。

3.4.2 绿化与环境整治

居民小区绿化带的废弃物没有处理,地面覆土裸露没有补绿,有些老旧小区在建设之初,仅仅为解决市民的住房问题,建设方法比较单一,甚至没有市民的活动场所、公共绿地。

小区园林绿化与环境保护是满足市民精神生活,追求环境品质的另一方面,我们按照"以人为本、回归自然、崇尚环保"的建筑设计理念,进行了小区园林绿化。对于较为密集的园林绿化,做好移植和修剪。再者活动场地方面,集中大景致、微景致的全方位考察,使其适应小、中、老三代人的社会活动需要。

3.4.3 海绵化设计

本次设计考虑自然途径和人工途径相结合来完成海绵化设计。自然途径利用了透水铺装、生态停车位、雨水花园、植草沟、高位花坛。人工途径采用储蓄明沟、暗沟、调蓄净化设施,配合无动力缓释器。

3.4.4 室外其他设施的设计

经过对居民小区调查,居民小区路灯、监测网络系统、都有不齐全以及破损的状况,在工程设计时就将原来的路灯和监测网络系统全面替换,确保居民小区的灯光和保护设备。

结语：

综上所述,通过分析当前老旧小区建筑物结构所面临的施工构件老化、技术出现的问题、建筑材料品质降低、居民不合理改造等问题,并建议增加截面、混凝土补强、粘结钢板、纤维复合、预应力补强、砖石砌块补强等加固方式,从而有效地提高了建筑物安全与稳定性,为人民群众创造了良好的人居环境,进而带动了建筑行业蓬勃发展,并推动了社会经济效益提升。