蔣延超

（重慶市誠建工程質(zhì)量檢測有限公司，重慶 408100）

1 引言

高層建筑和超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)著國家的建筑水平，同時也體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步。我國城市建設(shè)進(jìn)程的加快導(dǎo)致人口聚集，高層建筑是緩解人口聚集的手段之一，因此，高層建筑是建筑行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。建筑發(fā)展，既要著眼于未來，更要把握住現(xiàn)在，我國當(dāng)前的既有高層建筑加固技術(shù)仍有較大進(jìn)步空間，在受到自然災(zāi)害破壞或使用功能發(fā)生改變等情況下，都必須要對既有建筑進(jìn)行加固改造?？萍嫉陌l(fā)展，也為高層建筑加固提供了更加便利的條件。

2 混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固概述

混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固，是為了提高建筑物的耐久性、可靠度[1]。首先，是在規(guī)定的使用年限內(nèi)，保證建筑物的正常使用和性能完好。其次，加固工作是對建筑物中出現(xiàn)的問題進(jìn)行補(bǔ)救或者復(fù)原，對現(xiàn)有建筑物的性能進(jìn)行維護(hù)。最后，是建筑物已經(jīng)達(dá)到使用年限，可以通過結(jié)構(gòu)加固技術(shù)延長混凝土建筑的壽命。

3 建筑加固方案及選擇研究

混凝土結(jié)構(gòu)的加固可以分直接加固和間接加固。具體到建筑加固工程中，需要根據(jù)建筑現(xiàn)有條件和使用要求，進(jìn)行加固方法的選擇。直接加固方法常見的幾種方法有：增大截面加固法、外部粘鋼加固法、繞絲加固法等；間接加固法包括采用植筋加固法以及化學(xué)灌漿修補(bǔ)法等[2]。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的加固，一般是通過鑒定結(jié)果來決定其加固方案的。具體的工程中，對于混凝土加固方案的選擇，則一般考慮工期長短、經(jīng)濟(jì)成本、方案的可行性、加固材料的選擇、方案的安全性及加固技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用等條件進(jìn)行考慮，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 建筑加固的主要內(nèi)容

針對不同功能，建筑加固在改造的內(nèi)容上也有所不同：（1）建筑物的托換。為了解決原建筑地基的變形問題或提高地基的承載力，主要有補(bǔ)救性托換、維持性托換等。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的增強(qiáng)加固。建筑受到環(huán)境和使用的影響，其功能減弱，需要進(jìn)行建筑加固。柱、梁、墻等通常使用增大截面法、外包鋼法等措施。（3）改變建筑的結(jié)構(gòu)體系。增加剪刀墻，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的剪力墻進(jìn)行拆除，或者采用外粘鋼板、注漿加固等方法進(jìn)行加強(qiáng)。（4）對建筑功能進(jìn)行改造，如廠房改造辦公室、辦公樓改造商場等。

5 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固程序

5.1 建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查

在對高層混凝土結(jié)構(gòu)加固前，要對原建筑有充分的了解，可以收集原建筑的設(shè)計資料或者施工資料，尤其是原建筑的施工記錄和驗收材料，用這些材料對建筑現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘察，并做好詳細(xì)記錄，獲得第一手準(zhǔn)備資料。

5.2 可靠性鑒定

經(jīng)過第一步的建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查拿到第一手資料后，緊接著進(jìn)行可靠性鑒定。進(jìn)行可靠性鑒定時要注意結(jié)構(gòu)安全性和完損性的兩個部分，比如，受到腐蝕性介質(zhì)侵蝕的構(gòu)件、受到污染的構(gòu)件等，同時，對損傷情況，也要有明確的鑒定結(jié)果。這樣一方面可以掌握建筑現(xiàn)有情況，另一方面在鑒定檢查過程中盤查出新的問題，為設(shè)計加固措施提供重要參考，在設(shè)計加固方案時，能更加有針對性，從而有效延長建筑的使用壽命。

5.3 加固方案選擇與設(shè)計

在評定結(jié)果出來以后就可根據(jù)結(jié)果出具相應(yīng)的加固方案。加固方案中要特別注意建筑物的使用要求和加固方案的可行性，以及其他多種因素。根據(jù)確定的加固方案進(jìn)行加固施工設(shè)計時，要格外注意新舊結(jié)構(gòu)的連接問題。

5.4 施工與驗收

在施工單位收到正式的加固設(shè)計文件以后，便可以根據(jù)加固方案進(jìn)行施工。此時，設(shè)計人員要深入施工現(xiàn)場，及時掌握施工現(xiàn)場的情況，一旦出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與圖紙內(nèi)容不符合等情況，設(shè)計人員要及時根據(jù)實際情況做出加固結(jié)構(gòu)設(shè)計的調(diào)整，以保證施工的合理性，確保工程按期完工。完工后進(jìn)行驗收時，務(wù)必對每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行檢查。

6 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固措施

6.1 增大截面法

增大截面法就是通過外包混凝土的方法對建筑原有的梁、柱、板等原有結(jié)構(gòu)截面的尺寸進(jìn)行加大（見圖1和圖2），從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力。這種方法既能夠提升建筑的承載能力，又能夠改變結(jié)構(gòu)的動力特性。在我國，增大截面法是一種較為常見的傳統(tǒng)加固方法，因其工藝簡單，適用范圍廣得以推廣。缺點是施工現(xiàn)場的濕作業(yè)工作量較大，養(yǎng)護(hù)周期也較長，同時對建筑周圍的環(huán)境空氣也有一定的影響。

圖1 柱增大截面立面圖

圖2 柱增大截面施工現(xiàn)場

6.2 外部粘鋼加固法

外部粘鋼加固法是將一定厚度的鋼板通過膠黏劑粘貼在構(gòu)件外部需要加固的地方，從而解決原構(gòu)件配筋不足的問題，達(dá)到提高承載能力的目的。這種加固方法對于溫度和濕度都有一定的要求，溫度不能高于60℃，相對濕度不大于70%，并且不能有任何的化學(xué)腐蝕。這種加固方法的優(yōu)點是施工工期較短且工藝簡單，但工藝要求十分嚴(yán)格，因此，這樣的加固方法一般都是由專業(yè)的施工隊伍進(jìn)行操作。建筑加固除了采用增大截面以及外部粘鋼加固等方法以外，還可以采用外包鋼的加固方法。加固原理就是在構(gòu)件的四角沿縱向包角鋼，將橫向綴板或者斜向綴板連為整體。其優(yōu)點就是施工方便且工期較短。但也存在一定的缺陷，外包鋼材需要進(jìn)行防腐處理，這就增加了加固成本，并且后期的維修費用也會較高。具體來說，外包鋼加固法分為濕式外包鋼加固和干式外包鋼加固兩種。

6.2.1 濕式外包鋼加固

在外包鋼和建筑物原構(gòu)件之間注入乳膠水泥或者其他黏合材料，如環(huán)氧樹脂等，從而完善外包鋼和建筑原構(gòu)件的剪力應(yīng)力傳遞，加強(qiáng)構(gòu)件局部甚至整體的穩(wěn)定性，能夠有效抵抗構(gòu)件變形。

6.2.2 干式外包鋼加固

干式外包鋼加固是指外包鋼材與建筑原構(gòu)件之間不添加水泥砂漿，無黏結(jié)。

6.3 改變受力體系加固法

改變受力體系加固就是通過增添支點、托梁拔柱等方法，將建筑原本的受力點替換，從而提升建筑的承載力，具體來說，有以下3條途徑[3]。

6.3.1 增設(shè)構(gòu)件加固法

增設(shè)構(gòu)件法就是為了提高建筑的整體結(jié)構(gòu)性，在建筑原有的結(jié)構(gòu)上增加構(gòu)件，將一些承載能力較弱或者已經(jīng)失去承載能力的構(gòu)件進(jìn)行替換或補(bǔ)強(qiáng)。這種加固方法的優(yōu)勢在于對建筑原有的結(jié)構(gòu)破壞力較小，易于施工。但同時也要注意由于新添的構(gòu)件與建筑原有的構(gòu)件作用力發(fā)生變化，因此，對建筑的功能也就產(chǎn)生了一定的影響。在進(jìn)行增設(shè)構(gòu)件加固時，要根據(jù)實際情況加以分析，比如，是否增加墻體、是否增加立柱以及拉桿等，要從實際出發(fā)，全面考慮建筑加固后結(jié)構(gòu)整體的變化。

6.3.2 增設(shè)支點加固法

增設(shè)支點法就是通過減少結(jié)構(gòu)的計算跨度（長度）值在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)支撐點，這樣能減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)承載能力。這種加固方法主要適用于梁、板、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)。這種加固法的好處就是容易拆卸，工程簡單可靠。

6.3.3 托梁拔柱加固法

該加固方法常用于擴(kuò)大、改造空間，主要用于工業(yè)和民用建筑。具體操作就是拆除上部或支頂上部的結(jié)構(gòu)，拔除柱，制造托梁，然后再恢復(fù)上部。這種加固辦法的優(yōu)勢在于可以從根本上提高構(gòu)件的承載力，工期較短，生產(chǎn)影響較小。不足的是，托梁拔柱改造的很多作業(yè)還需要在工程現(xiàn)場完成的，因此，施工質(zhì)量會受到各種因素影響，從而出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重的會導(dǎo)致整個改造工程失敗。因此，操作人員應(yīng)具備較高的專業(yè)素質(zhì)，技術(shù)方案更要精益求精。

7 創(chuàng)新加固法——粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法（FRP）

隨著技術(shù)的深入發(fā)展，新興技術(shù)和新型材料越來越多地應(yīng)用于建筑的加固，如粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）。這種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于航天領(lǐng)域，20世紀(jì)90年代開始應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域。它是由樹脂基體和高性能纖維經(jīng)過一系列的工藝制成，最常用的一般是碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料GFRP、芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料AFRP等。表1是幾種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比較。

表1 幾種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比較

通過表1可以清晰地看到，不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的效果。采用粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粘貼構(gòu)件表面，能夠讓梁柱的承載力加強(qiáng)，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。值得一提的是，雖然FRP與鋼材復(fù)合加固技術(shù)可以提高構(gòu)件的承載力，使構(gòu)件的延性得到加強(qiáng)，但復(fù)合加固的FRP強(qiáng)度利用率，F(xiàn)RP與鋼材黏合的耐久性等問題，都需要在實際應(yīng)用中進(jìn)行驗證和完善。

8 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，各地現(xiàn)代建筑物增多，要從設(shè)計到施工全方位考慮建筑的使用功能和穩(wěn)定性，對于既有建筑的加固需要建筑工程技術(shù)人員深入實際建筑加固工程中進(jìn)行跟進(jìn)與改善。與此同時，面對越來越復(fù)雜的環(huán)境問題，建筑物的腐蝕以及侵害也會越來越嚴(yán)重。因此，要不斷創(chuàng)新技術(shù)，保證建筑物的安全性，無論是采取新型建筑材料還是增強(qiáng)混凝土材料強(qiáng)度系數(shù)，總之，只有不斷創(chuàng)新與提高，才能夠讓我國建筑水平不斷提高。