试论钢结构在建筑物加固与改造工程中的应用

文/赵乔乔，浙江广厦建设职业技术学院

引言

既有建筑加固和改造工程，主要围绕建筑的围护结构、空调系统、采暖系统等进行综合性改造，以达到节能安全和延长建筑使用寿命的效果。在2011-2015年间，我国既有建筑改造面积超过5000万平方米，不仅满足了人们的居住需求，而且也节约了大量的成本。文章首先对钢结构的应用特点进行了概述，随后分别从室内加层、屋顶改造、钢结构加固等方面，就钢结构在建筑加固和改造工程中的具体应用展开了分析。

1 钢结构在建筑物加固和改造中的应用优势

在对既有的一些老旧建筑进行加固和改造过程中，为了保证取得预期的效果，对于所选用的材料提出了较高的要求。将钢结构应用于建筑加固和改造工程中，与钢结构自身的特点有密不可分的关系。

1.1 构件简单，安装方便。钢结构的安装基本上可以全部用机械来完成，机械制造、加工、安装的钢结构，具有精度高、拼装速度快的特点，因此能够更好的满足当前建筑加固和改造的需要。

1.2 自重轻，强度高。钢结构与传统的混凝土和木材结构相比，自身重量较轻，但是整体的强度却很大。尤其是对于一些大规模、大跨度的建筑物来说，使用混凝土则会因为自重增加影响建筑结构安全，使用木材则承重和支护能力不足。钢结构能够弥补上述缺点，因此具有较强的适用性。

1.3 耐热耐腐蚀性好。钢结构虽然耐火性较差，但是在温度不超过200摄氏度的环境下，钢结构本身的性能不会受到明显影响。此外，还可以通过外界隔热或耐火材料的形式，保护钢结构的整体安全。钢结构本身耐腐蚀性能较差，但是可以通过涂刷惰性金属层、外界金属阳极等方式提高耐腐蚀能力。

2 钢结构在建筑加固和改造中的具体应用

2.1 利用钢结构进行房屋室内改造

一些厂房建筑，后期因为使用功能发生变化，需要通过加层的方式，改变原来的建筑结构。但是既有的许多建筑，由于受当时施工技术的限制，原建筑结构中钢筋分布比较密集，加上使用年限较长，因此混凝土的整体强度有所下降，甚至个别位置出现了裂缝。在进行室内加层施工时，可以采用钢梁木地板结构，首先在室内墙体上打上钢龙骨石膏板，发挥墙体支撑作用，然后在技术层的框架梁纵轴线位置处标定位置，用钻机进行钻孔，将钢管吊杆放到钻孔内固定。然后根据实际的改造要求，完成室内加层施工。

采用钢结构的室内加层改造，新加的钢结构将会与原来的混凝土结构一同发挥承重作用，这就在一定程度上实现了荷载的水平分担。尤其是对于一些跨度较大的厂房建筑或是使用面积较大的房屋建筑，利用钢结构进行室内加层改造，不仅没有明显的加工改造痕迹，保证了建筑的美观度和整体性，而且抗震能力也有显著提升。

2.2 利用钢结构进行建筑加固

既有老旧建筑随着使用年限的增加，钢筋混凝土的性能降低，不能满足承载力要求，建筑存在较为严重的安全隐患。针对这种情况，可以使用钢结构进行外包围加固，从而达到提高承载力，防治建筑结构变形的目的。目前来说，外包钢加固所用的材料主要有角钢、槽钢等几种，由于使用材料的不同，因此具体的钢构件连接方式也不尽相同。总体来看，目前行业内利用钢结构进行建筑加固的具体方式有以下几种：

第一是使用乳胶水泥浆将角钢直接黏贴在构件上，然后用工具进行固定，等待乳胶水泥浆完全干燥后撤去工具，完成外围包钢；第二是先在构件的外围安装角钢，但是要确保角钢和构件之间流出大约3cm左右的间隙，然后利用导管向其中灌注混凝土。浇筑过程中要注意振捣密实，混凝土干燥后也可以达到加固效果。除了上述两种常用方法外，还可以采用型钢直接包裹构件的方法，虽然成本较低，但是操作起来具有一定的难度。

3 钢结构在建筑物加固改造应用中需要注意的问题

3.1 科学选择结构方案

确选择结构形式是建筑改造加固设计中的重要问题，它关系到改造加固方案的可行性、安全性和经济合理性。由于改造加固建筑设计的复杂性，故把安全可靠放在首位，首先应符合国家现行建筑结构设计规范，改造后属高层建筑的还应符合高层建筑结构设计和施工规程的要求。凡加层结构与旧房结构连为整体的，对旧房部分也必须按设计规范要求进行计算和加固。其次，必须有明确的计算简图、计算方法，合理的传力路线，合适的构造措施。

3.2 掌握钢加层结构的计算方法

轻钢加层结构多是在已有砖混或混凝土结构上直接加层，已有结构自重和侧向刚度比上部加层结构大，加层后形成上柔下刚、上轻下重的刚度分布不均匀结构体系。轻钢加层结构地震作用效应有两种计算方法：（1）底部剪力放大系数计算法。各楼层按一个自由度考虑，加层结构按突出屋面的小塔楼对待。这种方法计算简单，但由于忽略振型组合，计算结果有较大的误差。（2）振型分解反应谱法，该方法可考虑动力特性、地面加速度作用、场地土性质等因素，与前一方法相比具有较高的计算精度。

4 结语

近年来，市场上相继出现了高强度、抗低温、耐高温等高性能的钢品种，为钢结构在建筑加工和改造工程中的应用提供了必要的支持。面对日益增加的建筑加固和改造需求，合理运用钢结构，不仅可以大幅度提升建筑性能，更好的满足人们的使用需求，而且也发挥了绿色、节能、环保的效果。施工单位要注意结合既有建筑的实际情况，科学制定钢结构应用方案，确保取得最优化的加固和改造成果。

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赵乔乔，男，40岁，浙江广厦建设职业技术学院建工分院，建筑工程专业。