房屋建筑工程中结构加固改造措施分析

李岩

摘要：建筑结构是整个建筑物的受力基础，合理的建筑结构与科学的加固技术将直接影响整个建筑的质量和安全。本文对房屋建筑工程中结构加固技术进行了阐述，当房屋建筑结构需要加固时，要依据使用要求及现场实际情况，进行多方案比选。本文列举了某具体的房屋建筑加固工程，通过采用多种加固手段，成功实现了建筑物的结构加固，希望可为同行提供参考借鉴。

Abstract： Building structure is the force foundation of the entire building. Reasonable building structure and scientific reinforcement technology will directly affect the quality and safety of the entire building. In this paper， the structural reinforcement technology in building construction engineering is expounded. When the building structure needs to be reinforced， it is necessary to carry out multi-program comparison according to the requirements of use and the actual situation on site. This paper lists a specific building reinforcement project. Through the use of a variety of reinforcement methods， the structural reinforcement of the building has been successfully realized， and it is hoped to provide reference for peers.

关键词：房屋建筑;结构加固;碳纤维加固

Key words： house building;structural reinforcement;carbon fiber reinforcement

中图分类号：TU3                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）09-0084-04

1  房屋建筑工程結构加固改造施工中注意事项

在既有建筑改造中，结构加固有重要意义，是延长建筑寿命的重要手段，为保证施工质量，必须要注意以下内容：不同时期和不同属性的建筑物都有着不同特点，在做建筑物设计和规划时要考虑到这些因素;要做好施工准备工作，施工前首先要准备齐全设计及施工图纸等技术资料，然后对房屋建筑结构开展检测工作，要对原有建筑的各项性能指标进行逐一的验算，主要工作内容包括检测材料性能、验算承载力、结构加固的相关计算及验算、结构加固后的建筑的结合构件的刚度与强度验算，逐项检验这些指标后，再依据检测结果进行加固改造的方案设计;这些初步工作结束后，为取得良好的加固效果，要对现场的房屋建筑的钢结构表面开展清理锈蚀工作，根据锈蚀的程度不同，采取机械除锈或手工除锈，通常以机械除锈为主，人工除锈为辅;在开展房屋建筑结构加固施工时，不可盲目的依据原定的方案进行施工，还要边施工边监测，如果发现原定的加固方案不满足实际的需要，要立即采取相关措施，以确保房屋加固改造的施工质量;因为建筑结构加固施工通常高空作业多，所以在施工前要对作业人员进行安全教育和技术交底，作业时施工人员要做好登高安全防护并佩戴安全帽，以防止产生人员伤亡事故。房屋建筑工程结构加固改造过程涉及的因素较多，施工过程较复杂，通过科学合理的运用加固改造技术，可有效的保证房屋建筑的安全，充分发挥建筑物的使用功能和作用，避免大拆大建带来的巨大浪费，进而达到建筑环保的积极作用。

2  房屋建筑工程中混凝土结构加固的方法

对加固过程涉及的各个影响因素进行综合分析，要根据实际的施工情况来科学合理的选择结构加固技术，以保证房屋建筑的结构加固取得很好的实施效果，当前常用的加固技术基本能满足大部分的建筑所需的，个别情况需更加专业的加固技术来对其进行维修。

2.1 粘钢加固法

粘钢加固法指采用结构胶粘剂将薄钢材与原混凝土结构粘连成一个整体，通过结构胶的粘接，使二者成为一个共同受力的复合截面，从而达到结构的承载力提升的目的。主要适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件，它在施工上简便又快捷。

它的加固机理是借助高性能的环氧类粘接剂把钢板与混凝土构件的表面粘结一起，因钢板具备良好的抗拉强度，混凝土具备良好的抗压强度，这样结构的承载力和刚度都得到了极大的提升。在实际施工中对于受弯构件实行正截面受压区加固，可在受压区梁两侧粘结钢板进行加固。此种操作是针对梁体加固最便捷的操作方式，同时也能使得后续的检验工作能够更加顺畅的进行，提高整个工作的效率。

2.2 碳纤维材料加固法

碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度的新型纤维材料，它在建筑施工中比较常见，因其具有耐腐性、高模量和重量轻的特性，是建筑中比较重要的材料。根据碳含量的不同又分为不同类型的碳纤维，碳纤维的比重仅为铁的1/4～1/5，但它的强度确是相同质量钢的三到五倍。碳纤维与钢材相比，具有更好的刚度与强度，还带有钢材无法比拟的优点，如耐高温性、耐螺动性、耐腐蚀性、抗疲劳能力强与各向异性等均优于传统钢材。当前，碳纤维增强材料可在带有高腐蚀危害的环境内应用，在碳纤维中添加陶瓷、树脂、特殊金属等新材料，形成碳纤维复合材料，可进一步提升材料的自身性能。

2.3 增大截面加固法

增大截面加固法是指在原待加固截面的多侧或一侧，通过增加截面和配筋等措施，来提升构件的承载力和刚度。在房屋建筑中，在需在加固的结构上设置一层钢筋混凝土，这种方法的原理是把建筑物表面的受力面积扩大，进而减小单位面积的受力作用，结构的承载力就会自然得到提升，亦或通过原料中增加钢筋的配比，来达到此目的。这种建筑物的加固方式最早使用于民间的房屋改造中。根据结构构件加固目的、受力特点、构件尺寸的不同，可将既有建筑结构的增大截面加固方案设计分为单侧加固、双侧加固、三侧加固、四面包裹;根据不同的加固要求与目的，可分为以增大截面面积为主要形式的加固方式、以增加钢筋用量为主的加固方式及增大截面同时增加钢筋的加固形式。

2.4 外粘型钢加固法

外贴型钢法是指使用钢材将要加固的结构四周包裹起来，在房屋建筑中，通常对钢筋混凝土柱或梁外包扁钢、型钢焊成的钢构架，还要灌注结构胶粘剂，这样被加固的结构和钢材便形成一个整体的受力结构，建筑物因被加固构件的抵抗弯曲力和抗剪能力大大提升，从而使建筑结构的整体受力稳定，能显著改善结构稳定性能，对使用空间影响也较小。

2.5 钢筋网砂浆加固法

钢筋网砂浆加固法是指在既有钢筋混凝土结构构件外表面绑扎钢筋网，借助高压喷射设备将复合砂浆喷射到其表面，把钢筋网和复合砂浆变成一个紧密的加固体。通过喷射砼，使建筑构件截面积增加，抗承载能力有所提升，该方法在加固改造施工中得到广泛应用，且改造成本也比较经济。

2.6 植筋加固法

通过植入普通钢筋或螺栓式锚筋，达到加固建筑物的目的，该方法被普遍应用到建筑物的加固中。植筋加固技术是一种针对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术，在工程中没有预埋钢筋时，这种加固技术主是一种有效的补救措施，如施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升，对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等，这些都可用植筋加固技术进行有效补救。

2.7 其他加固方法

常用的加固方法还包括置换混凝土加固法，增设支点加固法，结构体系加固法等。置换混凝土加固法，把存在缺陷的原截面或强度较低的混凝土部位剔除，然后使用强度等级较高的砼进行浇筑，从而实现恢复或补强原构件的承载力的目的;增设支点加固法，为改善结构的受力状态，在原有结构内设置新的支承点，这样结构的计算跨度减小了，结构的内力也得以减小;结构体系加固法，通过新设置剪力墙或支撑的方式，对结构的整体缺陷进行修复，以提高结构整体的抗震性。

3  房屋建筑施工中结构加固技术的应用及注意事项

3.1 粘钢加固技术的应用

粘钢加固法因为其施工操作较简单、快捷，且对原构件产生的作用力很小，原结构经过加固后，外形不改變，对建筑物的空间影响也很小，对作业空间条件的要求也比较小，所以此方法的应用也较为广泛。但有机胶的耐火性和耐久性通常比较差，所以在使用这种加固方式时，要注意粘连钢材与原有结构所使用的胶，该胶在加固过程中起着重要的作用，所以要注意这种胶的选择，要选择粘连强度高和耐老化的胶，以保证加固后建筑结构具有持久的稳定性和安全性，还要注意，钢板需进行防腐处理。

3.2 碳纤维材料加固技术的应用

碳纤维（CFRP）的弹性模量较低，当前市场上碳纤维材料通常为230GPa左右，高弹性模量的材料为380～640GPa，在很多领域里，已对粘钢加固技术进行了取代。外贴碳纤维复合材料加固受弯混凝土构件，被加固的结构构件的强度提升很高，但刚度的提升较小。碳纤维加固主要包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。在应用此材料进行房屋加固时，在不增加结构的荷载的条件下，还可保证加固效果，不影响结构外形，还可曲面或转折粘贴，同时此种加固技术还可增加结构的耐久性和腐蚀性。当前我国研究人员已深入开展对粘碳纤维复合材料的科研研究工作，且我国生产的材料较国外相比具有一定的价格优势，应用其对建筑结构进行加固时，改造施工较为方便，所以当前碳纤维加固技术在房屋结构加固改造技术中得到广泛的应用。

3.3 增大截面加固法的应用

增大截面加固法具有适应性强、施工工艺比较简单，使用范围广泛的特点，是非常普遍的一种建筑墙体加固方式。可对梁、板等多个构件进行加固，此种加固方法施工过程较简单，施工成本较低，使用范围广泛，在实际中应用也很普遍。对于轴压比超限及截面超限的构件，具有很好的加固效果，且在加固领域有大量的成功经验可循，但该方法施工周期较长，施工过程通常处于湿作业环境，且增加构件截面后，对结构的外观及美观会产生影响，甚至占用建筑物的使用空间。

3.4 外贴型钢加固法的应用

外贴型钢加固法有着施工快捷，工程作业面小、稳定可靠、对建筑外观破坏小和净空影响小等诸多优点，在屋架、混凝土柱、梁、大跨度结构和大型结构的加固中得到广泛应用。此种加固方法分为两种，一种是湿式，而另一种就是干式。在湿环境下施工时，使用这种加固方法抵抗受力弯曲是非常有效的。外贴型钢湿式加固法指采用乳胶水泥液态物质，把需要加固的构件与钢材粘连成一体，使原有结构与钢材间形成一个共同的受力整体，实现整体加固的目的，这种方法加固效果好且应用范围很广，但施工过程中涉及内容较多，施工工序较繁琐，所以施工较复杂。采用干式加固时，当结构构件与钢材间存在缝隙时，采用水泥砂浆把缝隙填充满，这样原有结构与加固钢材间不能形成共同作用的整体，而是各自独自受力，这样加固效果就被削弱了，但施工过程简单。从以上对二种方法的分析可知，采用外包钢的加固法时，在确保原有结构截面面积变化不大的情况下，要尽量选用湿式加固法，从而提高了原有结构的刚度和延性，以保证加固效果。这种施工方法对材料的要求较高，因有机胶的耐火性与耐久性较差，所以要选择适宜的胶结材料，同时，施工过程中还要特别注意外露钢件的防腐问题。

3.5 钢筋网砂浆加固法的应用

这种加固方法具有施工工艺简便、占地面积少、效率高、无需使用大型机械设备的优点。但为保证钢筋和砂浆共同工作，一般选用的钢材直径为3～6mm，常用于不是受力很大的砼构件。小直径钢筋的配比紧密性很明显的低于钢丝网，导致钢筋网的使用耐久性会相对较低，此外，还需要对其重量体积增加等方面的问题和缺点进行改进。

3.6 植筋加固法的应用

通常情况下在非结构构件中应用该项技术，而在受压等结构构件中的应用较少，加固改造施工人员需避免将其应用于边缘受剪、受拉等方面的结构构件，在符合锚固深度标准的情况下，螺栓式锚筋、植筋能对抗震设防烈度≤8度的构件进行后锚固连接。植筋加固措施包含钻孔技术、钢筋焊接、钢筋预处理及加固孔灌胶技术，每种技术在应用过程中，要严格执行质量控制要点，以保证加固的整体质量。

3.7 其他加固措施的应用

采用置换混凝土加固法后，结构加固后不影响使用空间，建筑可恢复原状，但不宜实施剔凿工作，还可能对原结构产生损伤，湿作业期长;增设支点加固法具有简便可靠，且易拆卸和复原，系统受力明确，适合对历史建筑和文物进行加固，但影响使用空间;结构体系加固法能大幅度提高结构整体性和抗震能力，因新旧结构在使用中会产生差异沉降，所以新增结构会对使用功能产生不利影响。

4  房屋建筑混凝土结构加固实例分析

某房屋建筑结构采用框架—剪力墙结构，建设于1995年，地上14层，地下3层，建筑高度51.55m，建总筑面积18640.8m，出屋面为机房层，现根据甲方需要，将其地下1层～14层由办公楼改为酒店用房，地下2～3层为设备用房，且改造后不改变原外立面、总高度和结构体系。

4.1 选择加固方案遵循的原则

对本工程的结构加固方案进行选择时，要遵循如下原则：

原建筑结构满足《混凝土结构设计规范》GBJ10-89的有关要求，但加固以后，建筑结构体系未改变，此时，结构加固部位要满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的相关要求，建筑进行加固后，虽然局部结构达不到02版规范的要求，在主体结构已经加固的前提下，可不对其进行处理;可设置抗侧力构件，通过设置该部件，使建筑整体的抗侧倾能力提升。

4.2 加固方案

4.2.1 墙的加固

局部剪力墙采用增大截面法加固;新增1道剪力墙，提高结构的抗侧倾能力;超筋的连梁采用两侧粘贴钢板的方法加固;边缘约束构件通过增设暗柱的方法加固。

4.2.2 柱的加固

纵筋配筋不足的柱，采用外粘型钢法加固（如图1）;轴压比超限的柱采用增大截面法加固;抗剪承载力不足的节点核心区，采用预应力锚栓进行加固。

4.2.3 梁的加固

配筋不足较少的梁，采用体外预应力（如图2）或粘贴钢板法加固;配筋不足较多的梁，采用增大截面法及预应力加固。

4.2.4 板的加固

局部新开洞口边缘采用增设钢筋混凝土梁的方法加固;配筋不足较少的板，采用粘贴钢板或粘贴碳纤维片材的方法加固;配筋不足较多的板，采用浇筑叠合层的方法加固。

4.3 加固效果评价

因加固建筑结构具有各自的特殊性，在建筑加固时，常进行多方案比选，在实际工程中应用这些加固技术时，要依据工程的具体实际情况、使用条件、业主方综合造价及工期等要求，对设计方案进行优化，以获取良好的加固效果。该工程依据不同的实际情况，选择了粘贴钢板法、增大截面法、外包型钢法、粘贴碳纤维法、体外预应力法和预应力包钢法加固节点等加固技术，充分利用了这些加固技术的优势，在确保工程质量的前提下，有效的降低了工程造价。

5  结束语

随着经济社会的发展，原有建筑物已经不再满足人们的需求，在原有建筑上进在不破坏外观和本质的前提下进行加固和功能升级，充分保证了建筑物的稳定性，延长了建筑物的使用寿命，满足了人们更好生活需求。既有房屋建筑因用途变化、需求增加而经常面临扩建改造，而在扩建改造之前需要综合评定房屋状态，这就需要采用正确有效的检测方法，并在深入研究检测结果的基础上，进行适当的加固處理，以改善房屋现状，为后续工程的实施提供良好条件。通过对既有的房屋建筑进行科学合理的加固改造，可避免大拆大建，因此，既有建筑抗震加固改造具有广阔的前景和市场，同时，也实现了节能减排，具有良好的社会效益与经济效益，也促进了我国建筑行业的健康和可持续发展。

参考文献：

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-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]任文良.建筑结构加固改造技术研究[J].山西建筑，2014（19）.