劉也牧

（甘肅省建筑設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

目前，在建筑工程施工中，對建筑物結(jié)構(gòu)安全設(shè)計要求是較為嚴(yán)格的，尤其是對既有建筑物結(jié)構(gòu)的加固和改造。建筑物投入使用后，長時間經(jīng)受內(nèi)、外因素的影響，其建筑物的耐久性會逐漸減弱，要想建筑物在不影響人們居住的舒適性和安全性條件下繼續(xù)使用，必須通過專業(yè)人員對既有建筑物進(jìn)行檢查分析和計算，根據(jù)既有建筑物具體結(jié)構(gòu)需求，針對性地進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全加固改造，再加上諸多新型加固技術(shù)的應(yīng)用，會促使建筑結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)、甚至超過原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[1]。本文論述既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造的重要性和設(shè)計原則，并通過案例分析既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造施工技術(shù)，僅供參考。

1 既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造的重要性

人們的生活離不開各式各樣的建筑物作為保障，隨著我國人口城鎮(zhèn)化的演變，中心城區(qū)的建筑物層出不窮，各種結(jié)構(gòu)的高層建筑物也是逐漸增多。這樣就對既有建筑物的使用用途、外觀、面積等都提出了更高的要求。建筑物的結(jié)構(gòu)形式和材料是影響建筑物使用年限的主要因素，建筑物施工時所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平越高，建筑物的耐久性就越高。在建筑工程設(shè)計階段，工程設(shè)計師主要就是圍繞所要求的耐久度等級（使用年限）來進(jìn)行設(shè)計的?？茖W(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了諸多新型的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，這也是現(xiàn)在建筑物相比過去使用年限更長的主要原因。因此，為了既有建筑跟上社會發(fā)展的腳步，讓人們住上舒適、安全的建筑物，就需要對使用年限長的建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全改造[2]。

2 某既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造施工概況

該工程改造的對象為2000年建造的建筑，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全改造的面積約為1200m2，建筑物結(jié)構(gòu)以磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為主。該建筑到目前已經(jīng)屹立了22年之久，已經(jīng)嚴(yán)重出現(xiàn)墻皮脫落、樓板開裂和鋼筋銹脹等諸多問題。顯而易見，建筑物的抗震性、耐久性等各類性能都大大降低，嚴(yán)重影響著使用者的生命財產(chǎn)安全。為了能夠讓這些建筑物繼續(xù)使用，需要對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固施工改造，具體內(nèi)容如下：

（1）建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)梁使用增大橫截面加固法和粘結(jié)外包型鋼加固法施工；

（2）建筑物內(nèi)主體結(jié)構(gòu)柱使用增大橫截面加固法施工；

（3）建筑物內(nèi)樓層間樓板裂縫使用碳纖維加固法施工；

（4）建筑物內(nèi)要根據(jù)專業(yè)人員分析、計算，增加必要的結(jié)構(gòu)梁；

（5）建筑物內(nèi)和建筑物外墻有損壞的地方要重新施工處理，并要對墻內(nèi)側(cè)墻采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層進(jìn)行加固；

（6）建筑物內(nèi)樓頂增設(shè)欄桿和損壞嚴(yán)重的樓板使用植筋加固安全改造法。

3 既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造施工技術(shù)

該工程的安全改造涉及的技術(shù)主要有5項。

3.1 增大橫截面加固安全改造法

在既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造施工過程中，增大橫截面加固法是一項較為常見和使用較多的加固技術(shù)。其主要應(yīng)用于既有建筑墻、梁、柱、板等結(jié)構(gòu)的加固，原理是使原建筑結(jié)構(gòu)材料和增大的加固材料形成一個整體，對既有的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對性地改造，將既有建筑損壞的結(jié)構(gòu)原件修復(fù)好，以此來提高建筑物內(nèi)單一構(gòu)件的承載力和剛度。這樣就可以大大提高既有建筑物的耐久性和抗震性能，如圖1所示為增大橫截面加固法施工現(xiàn)場。增大橫截面加固法是傳統(tǒng)的加固方式，但實用性至今沒有改變，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，增大橫截面加固法施工技術(shù)也是越來越成熟，廣泛應(yīng)用于既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造中。其具有實用性強(qiáng)、操作簡單、費(fèi)用低和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但其也有一定的缺陷，一般來說橫截面加固法施工過程為濕作業(yè)施工，會導(dǎo)致施工工期相對較長，并且工作量也比較大。其次，該法的施工過程中會使用大量很重的施工材料，長時間不合理堆積會大大增加既有建筑物的壓力，影響建筑物整體的穩(wěn)定性。因此，在選擇既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造前一定要有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行檢測，綜合考慮建筑物的特點(diǎn)，選擇合理的加固方法并制定科學(xué)的施工計劃。該工程改造中的結(jié)構(gòu)梁、柱均采用的是增大橫截面加固法施工，并可以使用增加橫截面和加配鋼筋兩者兼具的加固方式，這樣會使構(gòu)件的抗剪、抗壓、抗彎性能大大提高。另外，施工時，混凝土最好使用強(qiáng)度等級C30以上的，鋼筋要選擇熱軋鋼筋，熱軋鋼筋要比冷軋、冷拉鋼筋強(qiáng)度大，圓鋼筋直徑要選擇8mm以上的。施工前要安排施工人員對原混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，即使用專業(yè)工具在混凝土表面鑿出一條條凹痕，這樣在加固時可以使新舊混凝土粘貼更為牢固[3]。

圖1 增大橫截面加固法施工現(xiàn)場

3.2 更換既有混凝土加固安全改造法

更換混凝土加固法在現(xiàn)今既有建筑物安全改造中的使用是比較常見的。其主要原理就是把原結(jié)構(gòu)的混凝土更換成更好的新型混凝土，以此優(yōu)化原有結(jié)構(gòu)。目前，我國不論是原有的還是新建建筑物均以混凝土結(jié)構(gòu)為主，混凝土結(jié)構(gòu)具有耐火性好、可模性好、強(qiáng)度較高、耐久性好、整體性好和取材容易等特點(diǎn)，這就使更換混凝土加固法的應(yīng)用越加廣泛。用強(qiáng)度等級高的混凝土更換掉原有承載力低、強(qiáng)度低的混凝土，會使既有建筑物的耐久性大大增加，如圖2所示。另外，更換既有混凝土加固法相比其他改造方法要相對簡單，一般只需對構(gòu)件缺陷部位進(jìn)行加固即可，即使要對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行混凝土重新澆筑，也不會對既有建筑物產(chǎn)生影響，反而會使建筑物結(jié)構(gòu)件更加穩(wěn)定。

圖2 更換既有混凝土加固法施工現(xiàn)場

3.3 外包型鋼加固安全改造法

外包型鋼加固法按其與原構(gòu)件的連接方式可分為外粘結(jié)型鋼加固法和無粘結(jié)外包型鋼加固法。一般采用的是外粘結(jié)型加固法，在有特殊要求的不允許使用粘接劑的工程上就需要使用無粘結(jié)外包型鋼加固法。外包型鋼加固法適用于需要安全加固改造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱和梁，可以大幅度提升其原有構(gòu)件的承載力和抗震性能。外包型鋼加固法具有占地空間小、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，但需要注意的是，在實際施工時要注意鋼材的防腐、防銹處理。圖3所示為外粘結(jié)型鋼加固法施工現(xiàn)場。外包型鋼加固法的原理是在既有建筑物構(gòu)件外層再安裝一層型鋼構(gòu)件，外粘結(jié)型鋼加固法是利用錨栓、灌注粘接劑把型鋼與原混凝土構(gòu)件緊密貼合成一個整體構(gòu)件的施工技術(shù)，以此增加構(gòu)件的承載力，該工程改造中梁構(gòu)件就是使用的外粘結(jié)型加固法。無粘結(jié)外包型鋼加固法是利用水泥砂漿堵塞混凝土與型鋼縫隙的施工技術(shù)，此方法由于型鋼與原構(gòu)件不能緊密貼合，并且相比外粘結(jié)型加固法還要費(fèi)鋼材些，一般不建議使用[4]。

圖3 外粘結(jié)型鋼加固法施工現(xiàn)場

3.4 粘貼碳纖維加固安全改造法

既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造技術(shù)的發(fā)展歷程并不長，但隨著近幾年科學(xué)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，各種各樣的加固方法和材料也在逐步出現(xiàn)，粘貼碳纖維加固法就是一種新型的既有建筑物加固施工技術(shù)。其原理與加大橫截面加固法相似，就是將備好的碳纖維材料與原構(gòu)件進(jìn)行粘結(jié)處理后形成整體加固構(gòu)件的一種加固技術(shù)。粘貼碳纖維加固法具有加固后不影響建筑物凈空、操作方便、節(jié)能環(huán)保、自身重量輕和不需定期維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，使用后會大大提高既有建筑物主體構(gòu)件的承載力和抗震性能。但其同樣存在作業(yè)時間長的缺點(diǎn)，一般情況下，粘貼碳纖維加固法適用于承載力較低或損壞較為嚴(yán)重的梁、柱等混凝土主體構(gòu)件的改造。該工程改造中的樓板裂縫就是使用了粘貼碳纖維加固法。

3.5 植筋加固安全改造法

建筑物長時間使用后，經(jīng)過多方面因素的影響，會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，必須通過加固安全改造技術(shù)才能解決。在眾多建筑物加固改造法中，植筋加固改造法也是現(xiàn)在較為實用的加固方法。其具有操作簡捷、實用性強(qiáng)、價格低、效率高和有效的連接與錨固等優(yōu)點(diǎn)。植筋加固法適用于既有建筑施工時鋼筋偏離設(shè)計和漏埋鋼筋的補(bǔ)救，柱、梁等主體構(gòu)件增加橫截面的加固補(bǔ)筋等。既有建筑物樓板出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，就可以用植筋加固法在垂直墻上開孔，貼合樓板水平位置加設(shè)鋼筋，增設(shè)一層樓板，這樣就可以大大增強(qiáng)樓板的承載力。該工程改造中樓頂增設(shè)欄桿和損壞嚴(yán)重的樓板就是使用的植筋改造法。植筋加固法施工時的注意事項如下：

（1）在材料選擇上應(yīng)采用熱軋光面Ⅰ級鋼筋，鋼筋直徑的選擇要結(jié)合設(shè)計方案要求，一般采用原構(gòu)件鋼筋直徑2倍以上的鋼筋，以保證構(gòu)件承載力。

（2）施工時，施工人員要預(yù)先清理現(xiàn)場環(huán)境，保證施工現(xiàn)場干凈、整潔，并搭設(shè)操作臺和照明設(shè)備。

（3）準(zhǔn)備齊全后，施工人員要進(jìn)行放線、鉆孔工作，鉆孔的垂直度偏差要控制在2°以內(nèi)，深度要與設(shè)計要求偏差不超過5mm，并對打孔內(nèi)部進(jìn)行清潔、對鋼筋進(jìn)行除銹后才能進(jìn)行填入植筋膠，最后插入鋼筋。

（4）植筋完成后，要保證現(xiàn)場無外界因素影響，避免影響植筋膠固定，造成鋼筋與原構(gòu)件不能緊密貼合，影響構(gòu)件承載力[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，既有建筑物結(jié)構(gòu)安全改造是一項較為繁瑣的工作。實際施工前，需要專業(yè)人員全方位對既有建筑進(jìn)行檢查、測試，并根據(jù)既有建筑后續(xù)用途，制定科學(xué)性的工程改造加固方案。為保證工程質(zhì)量，多種加固法可兼并使用，增大建筑物承載力和抗震性能，全面提升既有建筑的穩(wěn)定性和安全性。