浅谈结构加固设计
2020-07-23邓晓春刘义仁湖南省建筑设计院有限公司
文 / 邓晓春,刘义仁，湖南省建筑设计院有限公司
随着社会的发展，很多既有建筑已不能满足当下的使用需求，如果悉数拆除重建将会浪费大量人力、物力和财力，而对其进行加固改造则可通过较少的投入，满足人们的需求，可最大限度地节省资源。但加固改造设计比新建建筑设计要复杂得多，本文梳理了加固设计相关规范的要求，总结加固设计步骤，对结构加固方法和注意事项进行了阐述。
1 结构加固设计基本原则
1.1 规范依据
结构加固设计需遵循的主要鉴定与加固类规范如下：
《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-2015
《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009
《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116-2009
《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013
《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2000
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2004
1.2 关于可靠性鉴定的原则
6Sigma实际代表着99.99966%的无差错率，即0.00034%的差错率，“但我们现在大概也就是3Sigma水平，93.32%，实际至少还存在5%的差错率，5%与0.00034%，这个差距还很大，虽然医疗服务行业与工业领域的数字衡量存在差异。”陈海啸表示。
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-2015中3.1.1条，6类情况下应进行可靠性鉴定，4类情况下可仅进行安全性检查或鉴定，2类情况下可仅进行使用性检查或鉴定，还有4类情况下应进行专项鉴定。此处不再赘述。
1.3 关于抗震鉴定的原则
根据《建筑抗震鉴定标准》1.0.6条，下列情况下，现有建筑应进行抗震鉴定：接近或超过设计使用年限需要进行继续使用的建筑；原设计未考虑抗震设防或抗震设防要求提高的建筑；需要改变结构的用途和使用环境的建筑；其他有必要进行抗震鉴定的建筑。
采用两级鉴定方法，第一级鉴定是宏观控制与构造鉴定，第二级鉴定则通过抗震验算与构造影响进行综合抗震能力的评价。
1.4 关于结构加固设计的原则：遵循先鉴定后加固的原则，根据《混凝土结构加固设计规范》1.0.4条，混凝土结构加固的设计，除应符合本规范规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 结构加固设计步骤
2.1 搜集和了解甲方的使用需求
包括改造之后的后续使用年限，建筑功能与布局，只有先确定详细的目标与要求后才能顺利进行后续加固设计工作。
2.2 收集原始设计资料
2.3 进行结构可靠性鉴定与抗震鉴定，得到相关鉴定报告，作为后续设计的依据。鉴定进场前，设计单位需详细分析项目改造前后的设计图纸，出具检测鉴定要求。
2.4 对于改扩建项目，必要时还要提供补充勘察要求。
2.5 了解项目改造设计与施工的相关限制条件，方便确定结构改造设计原则和合理的加固方案。
比如遇到保护建筑，即便是危房，也不能拆除，只能进行加固，有的建筑即使是加固施工，也不能破坏原外立面，必须保持历史风貌。有的项目加固施工过程中也不能中断正常使用，大型施工机械与设备也无法进场，不能拆除管线，这给改造设计和施工方案的选取带来了很大的挑战。
2.6 根据改造后的使用功能与受荷情况、结构鉴定报告结论，按照相关现行规范要求，对原始竣工图纸（本轮改造设计前已完成的改造图纸）进行结构计算复核与加固设计。
3 结构加固方法与注意事项
3.1 结构加固方法
需进行多方案对比，确保加固方案的合理性、可行性、经济性。
常用的结构加固方法有直接加固法和间接加固法两类，设计时根据实际情况选取适宜的方法。直接加固法包括增大截面法、置换混凝土加固法、复合截面加固法。间接加固法有体外预应力、增设支点、增设耗能支撑、增设抗震墙等。
3.2 加固方案需充分考虑现场施工条件和施工可行性、便利性。
3.3 设计需考虑施工期间的安全并进行交待。
如：破拆的施工技术要求、加固施工工序、临时支撑措施、加固前的卸载与回顶要求等。
3.4 加固材料的性能要求，需在设计说明中予以明确，确保能满足后续使用年限和耐久性要求。
4 加固案例分享
汕头市金平区小公园外立面修缮项目，始建于民国时期，使用年限早已超过50年，结构形式为多层框架结构，2018年修缮前房屋现状：主体结构混凝土保护层脱落或开裂，露筋锈蚀严重，木楼板整体坍塌、整栋房屋围护墙粉刷层脱落严重，窗户破损严重，围护墙普遍开裂严重等问题，可靠性鉴定结论为危房，按常规需进行拆除重建。但其作为历史风貌保护建筑，政府统一进行修缮，并对其进行结构加固处理。
本工程加固设计原则：完全忽略原主体结构承载力，对原混凝土梁柱进行修补后，在梁柱外重新包型钢，由新的格构式钢框架结构来承担结构的水平与竖向荷载，楼板全部重新铺设，内墙也重新砌筑，仅保留了具有统一风格，且保存相对完好的外墙。梁柱节点加固图详图1。
5 结语
相对于新建建筑设计，结构改扩建或加固设计往往更复杂，需熟悉相关设计规范，熟练掌握设计步骤，综合考虑各方面的因素，进行广泛的现场调研，并根据实际情况优化和调整加固方案，优先采用施工工艺简单、质量相对容易控制、检测成本较低、综合造价最优的方案。
