伊新富,吳 韜

(1.浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310030；2.浙江交工高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江 杭州 310052)

淺析結(jié)構(gòu)加固改造的一般原則

伊新富1,吳 韜2

(1.浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310030；2.浙江交工高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江 杭州 310052)

對(duì)現(xiàn)行主要加固改造規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理,淺析了結(jié)構(gòu)加固改造的幾個(gè)一般原則：加固方案的選擇；設(shè)計(jì)使用年限的確定；抗震標(biāo)準(zhǔn)提高的對(duì)策。這些原則對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固改造的設(shè)計(jì)和施工有一定的指導(dǎo)意義。

加固改造；一般原則；方案選擇；設(shè)計(jì)使用年限；抗震標(biāo)準(zhǔn)

1 背景概況

近年來,全國各地都在進(jìn)行危房檢測(cè)。隨著危房檢測(cè)的進(jìn)行,發(fā)現(xiàn)很多建筑物使用功能的改變,還有一些建筑物的上部加層和地下室的改擴(kuò)建,以及建筑物的水平和豎向移位，等等,以后將會(huì)有越來越多的工程需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固改造。

《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB 18306—2015)》已于2016年6月1日施行。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011—2010)》也更新為2016版本。我國很多地方的抗震標(biāo)準(zhǔn)都有不同程度的提高。有些是從不抗震設(shè)防提高為6度抗震設(shè)防，有些是從6度抗震設(shè)防提高為7度抗震設(shè)防，還有一些涉及地震分組的提高，等等。這些都對(duì)以后的結(jié)構(gòu)加固改造提出了更高的要求。

2 結(jié)構(gòu)加固改造的基本程序

結(jié)構(gòu)加固改造應(yīng)遵循下列工作程序。

第一步：原結(jié)構(gòu)(可靠性和抗震)鑒定→第二步：加固改造方案的選擇→第三步：加固改造施工圖設(shè)計(jì)(審查)→第四步：施工及驗(yàn)收。

以上四個(gè)程序都是必須的,而且先后次序不得顛倒。

結(jié)構(gòu)可靠性鑒定,重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的安全性和房屋的正常使用性。應(yīng)收集原有設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算書、詳細(xì)的巖土工程勘察報(bào)告、竣工驗(yàn)收原始資料等；調(diào)查建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與原始資料相符合的程度、施工質(zhì)量和維護(hù)狀況,并進(jìn)行必要的檢測(cè)；當(dāng)資料不全時(shí),應(yīng)根據(jù)鑒定的需要進(jìn)行補(bǔ)充或?qū)崪y(cè)。

結(jié)構(gòu)抗震鑒定,重點(diǎn)是房屋的綜合抗震能力及整體性。根據(jù)各類建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)造和抗震承載力等因素,采用相應(yīng)的鑒定方法,進(jìn)行綜合抗震能力分析并作出評(píng)價(jià),對(duì)不符合抗震鑒定要求的建筑提出相應(yīng)的抗震減災(zāi)對(duì)策和處理意見。

施工是對(duì)加固改造設(shè)計(jì)的實(shí)施過程,一般應(yīng)由有相應(yīng)加固資質(zhì)的專業(yè)化隊(duì)伍或經(jīng)專門培訓(xùn)的隊(duì)伍進(jìn)行。結(jié)構(gòu)加固施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)編制施工組織設(shè)計(jì),嚴(yán)格按相應(yīng)工藝標(biāo)準(zhǔn)采取有效措施以確保施工質(zhì)量和安全。結(jié)構(gòu)加固改造的施工還應(yīng)符合下列要求：

1)應(yīng)采取措施避免或減少損傷原結(jié)構(gòu)構(gòu)件;

2)發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時(shí),應(yīng)會(huì)同加固設(shè)計(jì)單位采取有效處理措施后方可繼續(xù)施工;

3)對(duì)可能導(dǎo)致的傾斜、開裂或局部倒塌等現(xiàn)象,應(yīng)預(yù)先采取安全措施。

3 結(jié)構(gòu)加固改造的一般原則

3.1 加固改造方案的選擇

加固方案應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)論及可靠性差異程度和原因,結(jié)合該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加固施工條件,按安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則確定。

加固方案宜結(jié)合維修改造,并根據(jù)原結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的分析,采用新技術(shù)、新材料。加固方法應(yīng)便于施工,并應(yīng)減少對(duì)建筑正常使用功能的影響。

在選擇加固方案時(shí),除了重視鑒定報(bào)告,更要重視到現(xiàn)場(chǎng)直接查看,這對(duì)于一些爛尾樓的加固改造尤為重要。很多鑒定報(bào)告中沒有提及的事項(xiàng),可在現(xiàn)場(chǎng)查看時(shí)得以發(fā)現(xiàn)。

在選擇加固方案時(shí),設(shè)計(jì)單位還要與有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)加固公司溝通，只有這樣才能使加固方案更加具有實(shí)施性,也更為經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定報(bào)告和有關(guān)資料,設(shè)計(jì)人員會(huì)同專業(yè)加固人員選擇適當(dāng)?shù)募庸谭桨甘欠浅Ｖ匾摹?/p>

按選擇的加固改造方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的加固改造設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮合適的施工方法及合理的構(gòu)造措施，并根據(jù)結(jié)構(gòu)上的實(shí)際作用,進(jìn)行承載能力、正常使用極限狀態(tài)方面的驗(yàn)算。

加固方案應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定的完整報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)查看綜合確定,處理好各種關(guān)系,使方案有所優(yōu)化。

3.2 加固設(shè)計(jì)使用年限的確定

3.2.1 在加固設(shè)計(jì)規(guī)范中,按如下原則對(duì)加固設(shè)計(jì)使用年限的確定

1)結(jié)構(gòu)加固后的使用年限,應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位共同商定；

2)一般情況下,宜按30年考慮；到期后,若重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常,仍可繼續(xù)延長其使用年限；

3)對(duì)使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件,應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。檢查的時(shí)間間隔可由設(shè)計(jì)單位確定,但第一次檢查時(shí)間不應(yīng)遲于10年。

4)當(dāng)為局部加固時(shí),應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計(jì)使用年限對(duì)結(jié)構(gòu)加固后使用年限的影響。

3.2.2 在抗震鑒定規(guī)范中,提出如下確定后續(xù)使用年限的原則

1)在20世紀(jì)70年代及以前建造經(jīng)耐久性鑒定可繼續(xù)使用的現(xiàn)有建筑,其后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30年；在20世紀(jì)80年代建造的現(xiàn)有建筑,宜采用40年或更長,且不得少于30年。

2)在20世紀(jì)90年代(按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì))建造的現(xiàn)有建筑,后續(xù)使用年限不宜少于40年,條件許可時(shí)應(yīng)采用50年。

3)在2001年以后(按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì))建造的現(xiàn)有建筑,后續(xù)使用年限宜采用50年。

對(duì)比加固設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震鑒定規(guī)范,兩者對(duì)加固設(shè)計(jì)使用年限,即后續(xù)使用年限,存在一定的區(qū)別。

設(shè)計(jì)使用年限是對(duì)建筑繼續(xù)使用所約定的一個(gè)時(shí)期,在這個(gè)時(shí)期 ,建筑只需進(jìn)行正常維護(hù)而不需要進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能。設(shè)計(jì)使用年限的限定,主要考慮的應(yīng)該是耐久性問題。其次,是安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性的問題。最后,還涉及荷載取值、構(gòu)造要求等方面的問題。

抗震鑒定規(guī)范確定后續(xù)使用年限的方法是具有技術(shù)可能、經(jīng)濟(jì)可能和科學(xué)性的。

要注意抗震鑒定規(guī)范的用詞,對(duì)于30年的年限,是使用了“不應(yīng)”和“不得”。其余40年和50年的年限,是使用了“宜”和“條件許可時(shí)應(yīng)”。

3.2.3 結(jié)合加固設(shè)計(jì)規(guī)范,按如下原則確定加固設(shè)計(jì)(后續(xù))使用年限

1)對(duì)于絕大多數(shù)的加固改造工程,可按照設(shè)計(jì)使用年限為30年確定;

2)對(duì)于已經(jīng)按2001規(guī)范執(zhí)行的工程加固改造,加固設(shè)計(jì)使用年限,定為40年為宜;

3)50年的設(shè)計(jì)使用年限,建議只有在新建工程的加固改造時(shí)使用為宜。

因?yàn)榘?0年的設(shè)計(jì)使用年限,已經(jīng)滿足了加固設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震鑒定規(guī)范的基本要求。

對(duì)于加固改造中,存在大量的局部構(gòu)件的加固改造,這些構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計(jì)使用年限對(duì)結(jié)構(gòu)加固后使用年限的影響。如果它們的設(shè)計(jì)使用年限提得過大的話,對(duì)原結(jié)構(gòu)可能存在安全性和耐久性方面的隱患。

對(duì)于加固改造工程,原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、砌體強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度,普遍存在偏低的問題。它們?cè)诩庸谈脑旌蟮哪途眯匀绾?還需要時(shí)間的檢驗(yàn)。

所以,加固設(shè)計(jì)使用年限,建議一般采用30年較好。而且對(duì)于這類工程,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和定期檢測(cè),以便確保加固改造工程的安全性和耐久性。當(dāng)然,若業(yè)主認(rèn)為其房屋極具保存價(jià)值,而加固費(fèi)用也不成問題,則可商定一個(gè)較長的設(shè)計(jì)使用年限。這在技術(shù)上都是能夠做到的,但畢竟很費(fèi)財(cái)力,所以不應(yīng)在業(yè)主無特殊要求的情況下,誤導(dǎo)他們這么做。

3.3 提高抗震標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)策

全國很多地方的抗震標(biāo)準(zhǔn)將有質(zhì)的提高,特別是對(duì)于從不抗震設(shè)防,提高為6度抗震設(shè)防的；從6度抗震設(shè)防,提高為7度抗震設(shè)防的。這些地區(qū)結(jié)構(gòu)抗震加固改造的難度非常大。

房屋的抗震設(shè)計(jì)包括抗震驗(yàn)算和抗震措施兩個(gè)方面。多遇地震的抗震驗(yàn)算是實(shí)現(xiàn)第一水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的保證，罕遇地震的彈塑性變形驗(yàn)算是實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的保證，而概念設(shè)計(jì)和抗震措施是三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo)的基本保證。

對(duì)于新建工程的抗震設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的做法是在構(gòu)件層次同時(shí)滿足抗震驗(yàn)算和抗震措施兩方面的要求。然而,對(duì)于現(xiàn)有建筑而言,如果要做到每個(gè)構(gòu)件的承載力和構(gòu)造措施都達(dá)到規(guī)范規(guī)定的要求是不現(xiàn)實(shí)的,其結(jié)果勢(shì)必會(huì)造成逐個(gè)構(gòu)件的加固。這樣不僅加固工作量大,而且對(duì)原有結(jié)構(gòu)的傷害也大,甚至還會(huì)因加固措施不當(dāng)而產(chǎn)生新薄弱樓層，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。

這時(shí),采用“綜合抗震能力”是一種經(jīng)濟(jì)合理的方式。所謂綜合抗震能力，是指整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)綜合考慮其構(gòu)造和承載力等因素所具有的抵抗地震作用的能力。

實(shí)際上,結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能實(shí)現(xiàn)的途徑有兩個(gè)：一是承載能力達(dá)到了要求,與目標(biāo)曲線形成一個(gè)交點(diǎn)；二是雖然承載能力未能達(dá)到預(yù)定的要求,但結(jié)構(gòu)具有足夠的變形能力,因此同樣也能與目標(biāo)曲線形成一個(gè)交點(diǎn)。

在現(xiàn)有建筑的抗震加固中,也可借用上述原理,針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：可以采用通過提高結(jié)構(gòu)承載力的方式加固,使之達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)要求；也可能采用不提高結(jié)構(gòu)承載力而是提高結(jié)構(gòu)延性功能的加固方式,同樣使之達(dá)到規(guī)定的設(shè)防目標(biāo)的要求。

再按照上面加固設(shè)計(jì)使用年限的確定原則,如果采用30年的話,其抗震驗(yàn)算系數(shù)比現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范有所下降,較容易滿足抗震加固規(guī)范的要求。只有對(duì)新建工程的設(shè)計(jì)使用年限采用50年,這時(shí)的抗震加固改造也可以滿足抗震加固規(guī)范的要求。另外,在加固改造中,普遍使用了結(jié)構(gòu)膠,而膠的使用年限和耐久性能能否滿足40年或者50年的要求,這也是建議使用加固設(shè)計(jì)使用年限為30年為主的一大原因。

在條件允許的情況下,適當(dāng)?shù)厥褂孟軠p震技術(shù),是提高綜合抗震能力的有效手段。

4 結(jié) 語

1)原結(jié)構(gòu)(可靠性和抗震)鑒定是加固改造工程的第一步,必須按現(xiàn)行規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行,并提供完整的鑒定報(bào)告。

2)根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定報(bào)告和有關(guān)資料,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查看,由設(shè)計(jì)人員會(huì)同專業(yè)加固人員選擇適當(dāng)?shù)募庸谭桨甘欠浅Ｖ匾摹?/p>

3)加固設(shè)計(jì)使用年限,建議一般采用30年為宜。而且對(duì)于加固改造工程,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和定期檢測(cè),才能確保加固改造工程的安全性和耐久性。年限到期后,若重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常,仍可繼續(xù)延長其使用年限。

4)對(duì)于抗震標(biāo)準(zhǔn)提高的對(duì)策,應(yīng)以“綜合抗震能力”作為衡量指標(biāo)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

5)加固改造的施工是對(duì)加固改造設(shè)計(jì)的實(shí)施過程,一般應(yīng)由具有加固資質(zhì)的專業(yè)化隊(duì)伍或經(jīng)專門培訓(xùn)的隊(duì)伍進(jìn)行。

Brief Analysis on the General Principles of the Structural Reinforcement

YIXinfu1,WUTao2

2016-11-02

伊新富(1974—),男，浙江金華人，高級(jí)工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

TU746.3

B

1008-3707(2017)02-0012-03