试析高层混凝土建筑结构的质量鉴定及加固措施

蒋延超

（重庆市诚建工程质量检测有限公司，重庆 408100）

1 引言

高层建筑和超高层建筑的发展体现着国家的建筑水平，同时也体现了经济的发展和科技的进步。我国城市建设进程的加快导致人口聚集，高层建筑是缓解人口聚集的手段之一，因此，高层建筑是建筑行业的未来发展趋势。建筑发展，既要着眼于未来，更要把握住现在，我国当前的既有高层建筑加固技术仍有较大进步空间，在受到自然灾害破坏或使用功能发生改变等情况下，都必须要对既有建筑进行加固改造。科技的发展，也为高层建筑加固提供了更加便利的条件。

2 混凝土建筑结构加固概述

混凝土建筑结构加固，是为了提高建筑物的耐久性、可靠度[1]。首先，是在规定的使用年限内，保证建筑物的正常使用和性能完好。其次，加固工作是对建筑物中出现的问题进行补救或者复原，对现有建筑物的性能进行维护。最后，是建筑物已经达到使用年限，可以通过结构加固技术延长混凝土建筑的寿命。

3 建筑加固方案及选择研究

混凝土结构的加固可以分直接加固和间接加固。具体到建筑加固工程中，需要根据建筑现有条件和使用要求，进行加固方法的选择。直接加固方法常见的几种方法有：增大截面加固法、外部粘钢加固法、绕丝加固法等；间接加固法包括采用植筋加固法以及化学灌浆修补法等[2]。高层建筑混凝土结构的加固，一般是通过鉴定结果来决定其加固方案的。具体的工程中，对于混凝土加固方案的选择，则一般考虑工期长短、经济成本、方案的可行性、加固材料的选择、方案的安全性及加固技术的创新应用等条件进行考虑，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。

4 建筑加固的主要内容

针对不同功能，建筑加固在改造的内容上也有所不同：（1）建筑物的托换。为了解决原建筑地基的变形问题或提高地基的承载力，主要有补救性托换、维持性托换等。（2）结构构件的增强加固。建筑受到环境和使用的影响，其功能减弱，需要进行建筑加固。柱、梁、墙等通常使用增大截面法、外包钢法等措施。（3）改变建筑的结构体系。增加剪刀墙，对不符合标准的剪力墙进行拆除，或者采用外粘钢板、注浆加固等方法进行加强。（4）对建筑功能进行改造，如厂房改造办公室、办公楼改造商场等。

5 高层混凝土建筑结构加固程序

5.1 建筑结构调查

在对高层混凝土结构加固前，要对原建筑有充分的了解，可以收集原建筑的设计资料或者施工资料，尤其是原建筑的施工记录和验收材料，用这些材料对建筑现场进行详细勘察，并做好详细记录，获得第一手准备资料。

5.2 可靠性鉴定

经过第一步的建筑结构调查拿到第一手资料后，紧接着进行可靠性鉴定。进行可靠性鉴定时要注意结构安全性和完损性的两个部分，比如，受到腐蚀性介质侵蚀的构件、受到污染的构件等，同时，对损伤情况，也要有明确的鉴定结果。这样一方面可以掌握建筑现有情况，另一方面在鉴定检查过程中盘查出新的问题，为设计加固措施提供重要参考，在设计加固方案时，能更加有针对性，从而有效延长建筑的使用寿命。

5.3 加固方案选择与设计

在评定结果出来以后就可根据结果出具相应的加固方案。加固方案中要特别注意建筑物的使用要求和加固方案的可行性，以及其他多种因素。根据确定的加固方案进行加固施工设计时，要格外注意新旧结构的连接问题。

5.4 施工与验收

在施工单位收到正式的加固设计文件以后，便可以根据加固方案进行施工。此时，设计人员要深入施工现场，及时掌握施工现场的情况，一旦出现原结构与图纸内容不符合等情况，设计人员要及时根据实际情况做出加固结构设计的调整，以保证施工的合理性，确保工程按期完工。完工后进行验收时，务必对每一个细节进行检查。

6 高层混凝土建筑结构加固措施

6.1 增大截面法

增大截面法就是通过外包混凝土的方法对建筑原有的梁、柱、板等原有结构截面的尺寸进行加大（见图1和图2），从而提高结构的承载能力。这种方法既能够提升建筑的承载能力，又能够改变结构的动力特性。在我国，增大截面法是一种较为常见的传统加固方法，因其工艺简单，适用范围广得以推广。缺点是施工现场的湿作业工作量较大，养护周期也较长，同时对建筑周围的环境空气也有一定的影响。

图1 柱增大截面立面图

图2 柱增大截面施工现场

6.2 外部粘钢加固法

外部粘钢加固法是将一定厚度的钢板通过胶黏剂粘贴在构件外部需要加固的地方，从而解决原构件配筋不足的问题，达到提高承载能力的目的。这种加固方法对于温度和湿度都有一定的要求，温度不能高于60℃，相对湿度不大于70%，并且不能有任何的化学腐蚀。这种加固方法的优点是施工工期较短且工艺简单，但工艺要求十分严格，因此，这样的加固方法一般都是由专业的施工队伍进行操作。建筑加固除了采用增大截面以及外部粘钢加固等方法以外，还可以采用外包钢的加固方法。加固原理就是在构件的四角沿纵向包角钢，将横向缀板或者斜向缀板连为整体。其优点就是施工方便且工期较短。但也存在一定的缺陷，外包钢材需要进行防腐处理，这就增加了加固成本，并且后期的维修费用也会较高。具体来说，外包钢加固法分为湿式外包钢加固和干式外包钢加固两种。

6.2.1 湿式外包钢加固

在外包钢和建筑物原构件之间注入乳胶水泥或者其他黏合材料，如环氧树脂等，从而完善外包钢和建筑原构件的剪力应力传递，加强构件局部甚至整体的稳定性，能够有效抵抗构件变形。

6.2.2 干式外包钢加固

干式外包钢加固是指外包钢材与建筑原构件之间不添加水泥砂浆，无黏结。

6.3 改变受力体系加固法

改变受力体系加固就是通过增添支点、托梁拔柱等方法，将建筑原本的受力点替换，从而提升建筑的承载力，具体来说，有以下3条途径[3]。

6.3.1 增设构件加固法

增设构件法就是为了提高建筑的整体结构性，在建筑原有的结构上增加构件，将一些承载能力较弱或者已经失去承载能力的构件进行替换或补强。这种加固方法的优势在于对建筑原有的结构破坏力较小，易于施工。但同时也要注意由于新添的构件与建筑原有的构件作用力发生变化，因此，对建筑的功能也就产生了一定的影响。在进行增设构件加固时，要根据实际情况加以分析，比如，是否增加墙体、是否增加立柱以及拉杆等，要从实际出发，全面考虑建筑加固后结构整体的变化。

6.3.2 增设支点加固法

增设支点法就是通过减少结构的计算跨度（长度）值在原有结构的基础上增设支撑点，这样能减小结构内力，提高结构承载能力。这种加固方法主要适用于梁、板、网架等结构。这种加固法的好处就是容易拆卸，工程简单可靠。

6.3.3 托梁拔柱加固法

该加固方法常用于扩大、改造空间，主要用于工业和民用建筑。具体操作就是拆除上部或支顶上部的结构，拔除柱，制造托梁，然后再恢复上部。这种加固办法的优势在于可以从根本上提高构件的承载力，工期较短，生产影响较小。不足的是，托梁拔柱改造的很多作业还需要在工程现场完成的，因此，施工质量会受到各种因素影响，从而出现偏差，严重的会导致整个改造工程失败。因此，操作人员应具备较高的专业素质，技术方案更要精益求精。

7 创新加固法——粘贴纤维增强复合材料加固法（FRP）

随着技术的深入发展，新兴技术和新型材料越来越多地应用于建筑的加固，如粘贴纤维增强复合材料（FRP）。这种纤维增强复合材料应用于航天领域，20世纪90年代开始应用在土木工程领域。它是由树脂基体和高性能纤维经过一系列的工艺制成，最常用的一般是碳纤维增强塑料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料GFRP、芳纶纤维增强复合材料AFRP等。表1是几种纤维增强复合材料的比较。

表1 几种纤维增强复合材料的比较

通过表1可以清晰地看到，不同纤维增强复合材料用于混凝土结构加固的效果。采用粘贴纤维增强复合材料粘贴构件表面，能够让梁柱的承载力加强，并与混凝土变形协调，共同受力。值得一提的是，虽然FRP与钢材复合加固技术可以提高构件的承载力，使构件的延性得到加强，但复合加固的FRP强度利用率，FRP与钢材黏合的耐久性等问题，都需要在实际应用中进行验证和完善。

8 结语

随着我国经济的高速发展和城市建设的不断推进，各地现代建筑物增多，要从设计到施工全方位考虑建筑的使用功能和稳定性，对于既有建筑的加固需要建筑工程技术人员深入实际建筑加固工程中进行跟进与改善。与此同时，面对越来越复杂的环境问题，建筑物的腐蚀以及侵害也会越来越严重。因此，要不断创新技术，保证建筑物的安全性，无论是采取新型建筑材料还是增强混凝土材料强度系数，总之，只有不断创新与提高，才能够让我国建筑水平不断提高。