老旧小区改造结构加固探讨

赵长明 徐心彤

(1.中旭建设集团有限公司 安徽滁州 239000; 2.浙江省环境科技有限公司 浙江杭州 310000)

老旧小区是指城市、县城（城关镇）建成于2000年以前、公共设施落后影响居民基本生活、居民改造意愿强烈的住宅小区。老旧小区大多已跟不上时代的发展，其中大部分小区配套设施不齐、违章搭建严重、停车位不足等问题日益凸显，而部分房屋存在的结构承载力抗震性能不足问题，不但影响居民生活的质量，同时也是建筑结构安全的重要隐患。

老旧小区的建筑物使用期限基本上都是超过20年以上的，因为相应规范的调整更新，从而导致此类建筑物存在不符合现在设计标准、材料老化导致的强度不足、建筑物整体抗震性能较差、建筑物结构体系混乱、室内布局不合理、室外建筑密度大、消防隐患大、设计及施工原始资料欠缺的问题。现阶段需要通过检测鉴定确定其安全性，因为工作量较大，从而也加大了加固设计施工的困难。但是由于建筑物结构安全关乎人民生命财产安全，因此对其进行结构加固也就成为当务之急。

笔者在近两年参与了部分老旧小区改造的设计与施工项目，根据在项目中产生的实际问题、项目落地后的具体实施情况，参考相关单位大量的调研与实践，通过后期设计及施工人员的总结，初步整理出以下几个方面的问题：

因为建筑物地基的不均匀沉降导致的变形、基础开裂乃至上部结构破坏；因年久失修导致的建筑物墙体开裂错位、节点连接失效、倾斜变形等；混凝土构件碳化严重导致的构件开裂、钢筋锈蚀等，影响抗震性能；约束构件混凝土及屋面板混凝土碳化严重，钢筋外漏锈蚀，影响结构性能；雨棚等二次结构破坏严重，锚栓处混凝土破坏损毁，钢结构部分锈蚀。

根据此次项目改造的经验，考虑针对不同时期建筑物、不同的结构问题应采用不同的加固方式。

1 基础部分

基础是指建筑物地面以下的承重结构，如基坑、承台、框架柱、地梁等，是建筑物的墙或柱子在地下的扩大部分，其主要功能是承受上部结构及自重产生的竖向及水平荷载，并传递给地基。大量事实证明，基础在建筑物的安全性中起着至关重要的作用，因为地基问题导致的建筑物质量问题占有较大比例，而且当地基基础事故一旦发生，进行加固补救工程难度大、困难多，且产生的费用巨大。

老旧小区因为年久失修，且大部分建筑建设标准都比较低，故基础不均匀沉降、开裂等问题隐患是大量存在。针对不同的地基问题，笔者与有关技术人员进行交流，整理出以下几点处理方案。

1.1 老旧建筑混凝土构件裂缝加固

老旧建筑混凝土构件裂缝一般采用注浆加固，其主要针对以下几种情形：地基基不均匀沉降、机械损伤、冻胀或其他因素引起基础开裂或损坏。

具体方法为注浆法（灌浆法），一般采用改性环氧树脂，此类材料需要具有耐潮湿的特性，施工过程中注浆设备需要保证注浆压力在0.4～0.6 MPa 之间。为此改性环氧树脂采用的为双组分、高性能、反应型的化学组合材料，其不仅可应用于混凝土结构部件细微裂缝的修复，还可以应用在需要工艺缝隙的灌注粘接、混凝土构件的耐久性补强以及角钢包柱中钢材与混凝土之间的灌注粘接等部位。其特点为施工工程中固化速度快，成型后构件的结构强度大，抗渗性能优越，韧性好，对于础中钢筋起到防锈蚀的保护作用，且对混凝土的整体成型优势明显，因此对混凝土结构整体抗震性能有很大提升。

1.2 建筑物地基基础加固

建筑物地基基础加固主要针对因规范变动导致的设计荷载提高、使用功能与原设计相差较大导致的设计荷载增大等情况下形成的基础结构承载力出现严重不足。

具体加固类型分别有基肋梁加固、条形基础肋梁加固、条形基础加腋加固3 种。加固手段分别为粘钢加固、碳纤维加固、压力注浆加固、植筋加固、锚栓加固、钢管桩加固等。其具体步骤如下。首先，根据《建筑抗震鉴定与加固技术规程》（DB11/T 689-2009）等相关结构鉴定规范对老旧建筑物结构进行安全性评定，通过对建筑物现状数据的采集后，重新建立结构计算模型，判断该建筑物结构设计是否符合现行设计规范标准、构造措施。其次，确认各构件材料性能是否满足《建筑抗震鉴定标准》的最低要求。当建筑物一级鉴定为不合格后就需要对建筑物进行加固设计，然后重新进行建筑物的承载能力安全鉴定，包括柱加固、地基注浆加固、楼板加固等。一般情况下，对于老旧建筑加固的方式有“粘贴碳纤维、粘钢、粘钢（型钢）、预应力加固、混凝土置换、植筋加固等”[1]。

1.3 加大基础底面积法

适用范围：因规范与标准的提高，部分既有建筑的地基承载力或基础底面尺寸不满足规范要求，为此采用加大基础底面积，提高建筑物整体的承载力[1]。方法：独立基础改条形基础、条形基础改十字正交条形基础、条形基础改筏形基础，具体情况如图1所示。

图1 独立基础增大实例

实际处理此类问题时，在设计和施工过程中应符合下列规定。

（1）计算的荷载反应为基础偏心荷载时，可采用对基础进行不对称尺寸加宽；当基础受力位于基础中心时，那就可以采用四周对称加宽方式。

（2）为提高加固效果，应采取措施或减小新加部分与原基础间的应力应变滞后。对于条形基础，可每隔1.5～2 m间距设置卸载短钢梁，用千斤顶将原基础所受荷载按一定比例转移至新增钢筋混凝土接边踏台梁；对于独立基础，可通过钢管斜撑，用钢板将原基础所受部分荷载转移至新增钢筋混凝土环梁。

（3）在灌注混凝土前应将原基础凿毛（凹凸深度5 mm左右），并清洗干净，然后在表面涂抹一道混凝土界面剂，这样可以增强新旧混凝土之间的黏结力。

（4）对底面积增大的基础部分，持力层上应与原基础相同，对于有地基处理的垫层尽量按照原处理方式施工。地基土应现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2010）的有关规定进行搭接后延伸处理。

（5）当采用混凝土周边包裹加固时，基础每边加宽的宽度及高度尺寸应满足现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）有关构造要求的相关规定。且在施工中基础高度每隔500 mm，采用化学植筋方法增设Φ12@400-600短筋，以提高构件的抗剪能力。

（6）当采用钢筋混凝土周边包裹加固时，加宽加大部分与原基础一般采用铰接模型计算，对特定构件通过相应措施亦可采用钢接模型计算。

（7）当采用钢筋混凝土周边包裹加固时，对于条形基础在加宽同时应按照基础的长度每隔1.5～2.0 m 划分成独立计算单元，并在施工过程中分批、分段、间隔浇筑混凝土。

2 结构构件加固

在建筑结构中墙体、柱、梁、板依次为结构的承载构件。根据众多工程案例发现：老旧小区的建筑很多问题是由于建筑物中单个构件因受到破坏等因素导致的承载力不足，从而影响了整个建筑物结构安全的整体性能。

近年来，随着施工工艺的提高，结构构件的加固方式越来越多，根据建筑物的结构类型，结构构件的位置与作用、结构构件的截面形式、所处位置及荷载情况，可以选择不同加固方式。在一般情况下，对结构构件的加固方式主要有粘贴碳纤维复合材加固法、粘贴钢板加固法、外粘型钢加固法、置换混凝土加固法、增大截面加固法、钢绞线网片-砂浆加固法、绕丝加固法等几种方式。

针对老旧小区中各类不同建筑物、不同类型，需要因地制宜地制订合适的处理方案。

（1）贴碳纤维布加固法是利用碳纤维布具有的高强度抗拉性及低密度的特性，通过专业施工，提高原有建筑结构构件，特别是混凝土构件的强度及刚度，同时碳纤维布自身还具有耐腐蚀、耐潮湿、耐久性强的特点，因而维护费用较低。综合以上优点，可使其大范围应用于加固改造项目，具体情况如图2所示。

图2 粘贴纤维加固法实例

（2）粘贴钢板加固法主要应用于结构梁柱加固。其具有施工便捷、现场湿作业工作量少，加固后对原建筑立面、尺寸、空间等无显著影响，因此在早期加固项目中使用较多，但随着碳纤维布的加固工艺逐渐成熟，其使用的案例也逐步减少。

（3）外粘型钢加固法也称湿式外包钢加固法，其受力模型明确，加固承载力可靠、施工简便、现场工作量较小，因此广泛应用于不允许明显增大原构件截面尺寸，但又需要大幅度提高结构构件承载能力的混凝土梁柱构件。但是此种加固方法用钢量较大，且钢结构主构件无防火保护，不宜使用于高温场所[2]。

（4）加大构架截面加固法，其施工工艺简单、适应性强，可以广泛地应用于梁、板、柱、墙和其他构造物的补强加固；但是其缺点是现场施工的湿作业周期较长，对生产和生活会产生较大的影响，且加固后因为构件截面的增大，建筑物的净空尺寸有一定的减小。

（5）置换混凝土加固法的优缺点与加大截面法相近，使用该方法加固后的建筑物的净空没有改变，但是该方法因为湿作业法导致项目存在施工周期长、施工现场环境差的缺点，因此其仅在梁柱等构件受压区混凝土强度严重偏低的情况下采用[3]。

（6）绕丝法该法的优缺点与加大截面法相近，适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合[4]。

3 结构整体性抗震加固

结构整体性抗震加固的主要目的是通过采取适当的加固措施，提高建筑物的整体抗震能力和变形能力，其主要采用的方法有以下几种。

3.1 增加结构构件加固法

在满足现行规范的情况下，在不影响建筑物平面布置及使用功能情况下，通过增加剪力墙、柱、圈梁等混凝土构件改变建筑结构的受力体系，然后按照新的抗震标准，通过结构设计软件复核验算改造后建筑物的整体抗震性能[5]。

3.2 增强构件加固法

当建筑物因为使用功能的需要，建筑物无法通过上述的增加结构构件的方法进行加固的情况下，则可以通过对建筑物原有部分构件进行加固，提高其强度与刚度，然后根据加固后构件的承载能力，按照新的设计标准，通过结构设计软件重新复核现有建筑物的整体抗震性能。

3.3 耗能减震加固法

通过在结构某些部位增加耗能阻尼减震装置，通过阻尼作用减小地震荷载效应。此方法主要在日本等发达国家使用较多，随着我国经济水平的提升，以及基建水平的逐步提高，也开始大量采用此工艺。目前，我国主要采用的是增设阻尼器，其一般是安装在建筑物顶部附近附加荷载的区域。通过计算及实际案例，可以知道只要布置足够的阻尼器，结构就可以达到设计要求的性能指标，而如何确定阻尼器的布置数量与位置，就是耗能减震结构设计所需要研究的方向[6]。

3.4 隔震加固法

在设计阶段即考虑设置隔震层，通过隔震层将地震作用导致的变形传递到隔震层上，从而减小对原有结构的影响。但是考虑到成本问题及可操作性，目前对于现有的老旧小区改造还没有推广，具体情况如图3所示。

图3 耗能减震实例

4 裂缝修复

通过对老旧小区改造的经验可知，大部分建筑物为早期的砖混结构，建筑物普遍存在墙体开裂、天沟渗漏、楼梯梁板开裂，甚至主体混凝土老化严重的问题，为此笔者单位根据具体情况，总结出以下几种修复方法[7]。

4.1 表面封闭法

表面封闭法主要是针对屋面板、天沟等位置混凝土面层的裂缝宽度w≤0.2 mm 的网状裂缝或者独立裂缝进行修补的一种方法。这种裂缝修补工艺是使用渗透性良好的修补胶对裂缝进行封闭处理，阻止其继续发展从而影响到钢筋的性能。修补后可以在修补好的混凝土表面继续粘贴碳纤维布，封闭裂缝通道，从而提高处理效果。

4.2 注射法

注射法主要适用于0.15 mm≤w≤1.5 mm 静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及为蜂窝状的局部缺陷的补强以及封闭的一种处理工艺。其具体做法是，以一定的压力将低黏度、高强度的裂缝修补胶注入裂缝内，现场通常采用专用的注射器及配套设备将裂缝胶注射到裂缝内。这种处理方式主要针对屋面板、天沟等位置裂以及构造柱、圈梁等较大开裂部位，具体情况如图4所示。

图4 注射法3施工现场实例

4.3 填充密封法

对于裂缝宽度w≥0.5mm 的活动裂缝和静止裂缝，一般通过在构件表面沿裂缝走向，骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20 mm 和15 mm 的V 型沟槽，然后使用以改性环氧树脂为主材的裂缝胶或弹性填缝材料灌缝，在上部粘贴碳纤维布，对裂缝进行约束。

4.4 灌浆法

多适用于处理大型结构原因导致的贯穿性裂缝与大体积混凝土的蜂窝状缺陷及裂缝。实施过程中一般通过压力设备将特定的胶结材料压入裂缝中，达到封堵裂缝的加固效果。

4.5 外表面粉刷

此方法主要针对的是建筑物构造柱、楼梯梁板外表面混凝土碳化严重，混凝土失去强度，对内部钢筋也失去了保护作用。通过对原有结构表面进行剔除清理，然后采用高标号细石混凝土老化部位进行粉刷，必要时可以带钢丝网片，以提高建筑构件的强度[8]。

5 结语

通过老旧小区的改造可以整体提升城市环境，从而为广大人民群众提供一个和谐、美好的居住环境。而结构是建筑物安全之本，老旧小区改造中的结构问题更是人民群众住得放心，住得安全的根本要求，为此在老旧小区改造过程中需要选择针对性的加固方法，切实可行地解决老旧建筑物影响结构安全的问题，从而才能协调其他配套设施不齐、违章搭建严重、停车位不足等问题，共同为老旧小区改造这一长期的系统工程进行科学规划和稳步推进。

参考文件

[1] 何娇.高层住宅建筑地基基础的岩土工程勘察的分析[J].科技创新导报,2018,15(29):119-200.

[2] 浦绍武.框架柱置换混凝土加固技术的应用[J].城市建筑,2021,18(27):144-146.

[3] 赵国涛.钢筋混凝土结构粘钢加固施工技术研究及工程应用探析[J].冶金与材料，2022，42(3):47-49.

[4] 黄艺.绕丝法加固钢筋混凝土圆形截面短柱轴压性能试验研究[D].成都:西华大学,2018.

[5] 徐欣.老旧砌体结构房屋抗震加固设计探讨[J].住宅科技,2022,42(7):29-33.

[6] 王鑫，李慧峰，都来盼.基于设置粘滞阻尼器的钢筋混凝土框架结构耗能减震分析[J].建筑技术开发,2022,49(21):7-9.

[7] 胡元.浅析混凝土结构裂缝预防及处理[J].四川建材,2019,45(2):121-124.

[8] 查广民.浅谈建筑外墙渗漏的防治与处理[J].科技创新导报,2019,16(4):165-166.