结构加固方法及其在某建筑物功能改造中的应用

胡应诚

摘   要：本文对房屋建筑工程中结构加固方法进行了阐述，并通过几种结构加固方法在某建筑物功能改造中的综合应用，达到了预期的效果，为建筑物功能改造提供参考借鉴。

关键词：建筑物;功能改造;结构加固;加固方法;荷载;碳纤维加固;减小板跨

1  引言

在我国经济高速发展的今天，人们对房屋建筑的使用功能越来越重视。然而一些建筑使用时间不长，结构状况不错，但原设计使用功能已经不能有效满足人们的实际需求，为有效满足业主的需求，对建筑物功能进行改造成为必然，功能改变涉及结构荷载的变化，荷载改变就必须对原结构承载力、挠度、裂缝、位移等进行重新验算，当验算结果不能满足现行规范要求时，就必须对原结构进行加固处理。

2  常用加固方法

加固在建筑物功能改造中起着至关重要的作用，原结构的承载力及变形能力是否能够得到保证是加固改造的前提。混凝土结构常用加固方法有以下几种：增大截面加固法、置换混凝土加固法、外加预应力加固法、外粘型钢加固法、粘贴钢板加固法、增设支点加固法、粘贴碳纤维加固法。另外，在加固时会使用植筋技术、锚固技术、裂缝修补技术等。

2.1  增大截面加固法

混凝土增大截面加固方法是采用钢筋混凝土来增大原混凝土截面面积，达到提高承载能力的目的。增大截面加固方法是一種传统的加固方法，优点是工艺简单，使用面广，可广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固;但缺点是现场湿式作业工作量非常大，养护时间长，对生产、生活有一定影响。

2.2  置换混凝土加固法

置换混凝土加固法在工程结构加固技术中常用于强度等级偏低的混凝土结构，特别是对混凝土强度等级低于C10 的混凝土结构进行加固时，采用其他的加固方法已很难实施，而该项技术却能从根本上解决承重构件受压区混凝土强度偏低的问题。

2.3  外加预应力加固法

外加预应力加固法，是指首先在结构外增加预应力拉杆，或者使用型钢支撑原结构，对拉杆或型钢施加预应力，利用预应力原理改变结构弯矩、压力、剪力的分布情况，还可以消除新加部分的应力滞后现象，使新部分与原构件较好的协调工作，从而提高原结构受力性能，此外还能减小原构件的挠度和裂缝宽度，对正常使用性能起到重要作用。

2.4  外粘型钢加固法

外粘型钢（角钢或槽钢）是将型钢与原构件间采用改性环氧树脂灌注胶粘结，使两者能粘结成整体并共同受力工作的加固方法。外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱构件的加固。

2.5  粘贴钢板加固法

采用环氧树脂系列粘贴剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区域薄弱部位，使之与结构物形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，通过钢板与补强结构的共同作用，提高其刚度，限制裂缝开展，改善钢筋及混凝土应力状态，提高梁的承载能力，以达到补强效果的一种加固方法。

2.6  增设支点加固法

增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠，但对于使用空间有一定影响，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。

2.7  粘贴碳纤维加固法

一般是采用环氧树脂或专门结构胶将碳纤维布或板直接粘贴在混凝土构件结构表面，使之与构件形成受力整体。碳纤维布薄而轻，强度高（约为普通钢材的10倍），效果好， 能取得类似于钢板一样的加固效果， 施工时不用任何大型设备，粘贴后占用的空间很小， 基本不增加结构自重及截面尺寸，使加固后的结构外表仍然保持轻巧和美观。由于碳纤维布加固只使用碳纤维和配套树脂，碳纤维布有极好的抗化学作用，具有耐酸、碱、盐和大气环境腐蚀等性能，不会出现生锈，因而使用碳纤维布加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性，碳纤维布柔性好，易于裁剪，易于施工，操作简便， 施工工期短， 经济性好。

3  项目概况

本项目功能改造建筑为地上三层，地下一层框架结构，填充墙采用加气混凝土砌块，原设计功能为市政办公，地上建筑面积为5175m2，建筑高度H=13.9m，设计使用年限为50年，±0.000相当于黄海高程33.50m;抗震设防类别为丙类，采用7度抗震设防。该建筑房间功能设置如下：

设置两部客梯和一部货梯，地下一层为人防地下室。

底层功能房间包括：入口大堂、变电所1（用于一期建筑）、变电所2（用于二期建筑）、开闭所、强电间、弱电间、电讯机房、网络机房、新风机房、楼梯间、电梯间、卫生间及市政办公用房。

二层、三层主要功能均为市政办公用房。

4  功能改造方案

（1）底层改造方案。底层平面功能改造示意图如图1所示（图中未画出部分功能不变），部分市政办公用房改造为厨房收货区、冷藏库、冷冻库、主食库、副食库、更衣室、荤菜加工间、素菜加工间，增设货梯一部用于食材的垂直运输。本项目选用货梯型号要求电梯基坑深度1.4m，为满足此要求，电梯基坑底标高可设在人防顶板标高-0.9m处，电梯基坑顶标高可通过局部抬高地坪至0.5m处，以满足电梯基坑深度参数要求。

（2）二层原使用功能为市政办公，局部改为厨房、其余部分作为员工餐厅使用。

（3）三层原使用功能为市政办公，功能改变后为厨房、员工自助餐厅和餐厅包房。

5  结构改造加固方案

5.1  底层改造方案

底层改造部分各功能房间按图1进行平面分隔，分隔墙体采用轻钢龙骨石膏板;电梯基坑采用钢筋混凝土浇筑，坑壁厚度200mm，坑壁外侧采用二粘三油卷材防水。

5.2  二、三层改造加固方案

楼板开洞2000mm[×]2100mm，用于增设电梯使用，在洞口周边使用型钢梁HN350[×]175对开洞楼板进行加强，如图2所示。

由于二、三层市政办公功能改为厨房，并在厨房内垫高300mm填充材料面层设置排水沟，致使厨房恒载、活载均超过原设计荷载，通过验算，原楼板和主、次梁承载力、挠度、裂缝均不能满足规范和使用要求，需要对主、次梁和楼板进行加固处理。二层梁板加固示意图如图3所示，此文省略了三层梁板加固示意图。

对楼板加固采用增设支点加固法：即在板跨中间增设一道次梁（HN350[×]175）以减小板跨达到减小结构内力、提高其承载能力目的，并在增加次梁处的板顶粘贴碳纤维布以抵抗新增次梁处的支座负弯矩。如图4所示。

对主、次梁加固采用粘贴碳纤维加固法：通过计算，在梁底、梁顶支座处粘贴碳纤维进行加固。梁底粘贴碳纤维加固如图4所示，梁顶粘贴碳纤维加固如图5所示。

餐厅部分：相对于原市政办公功能，餐厅部分荷载增加量较小，通过结构验算，结构强度、挠度、及裂缝均可满足规范和使用要求。

6  结语

本工程由原市政办公功能改变为厨房、餐厅后，荷载变化较大。通过验算：原有主体结构构件（梁、板）不能满足新功能条件下承载力和使用要求，必须对梁、板进行加固，使加固后结构承载力、挠度、裂缝均满足规范要求。本工程通过以上加固处理，达到了功能改变的目的，获得了满意的效果。经用户使用后，未发生任何异常现象。实践证明，对于此类工程，只要采取合适的改造加固措施，就能获得良好的功能改造效果，满足用户的使用要求。