钢筋混凝土框架结构设计的加固技术应用

殷广庆

（中海油石化工程有限公司，山东 济南 250014）

0 引言

近几十年来，我国建筑业发展迅速，人民生活水平的提高也带动了原有建筑标准的提高，对建筑材料的环保性能要求也越来越高，未来建筑房屋结构必然要走可持续发展之路。房屋直接关系到人们日常生活的各个方面，一旦出现质量问题，就会引发更大的安全事故，再加上我国地域辽阔，地理条件复杂，各种自然灾害频繁发生，尤其是地震频繁地区，房屋建筑的稳定性极易受到破坏，此外房屋均有使用年限，超过使用年限就容易出现老化问题，从而带来安全隐患。许多建筑物在建造初期都会出现质量问题，这直接影响到人们居住的安全，所以在建造初期要运用房屋加固技术，从根本上提高建筑物的稳定性，减少损失[1]。

1 加固设计对建筑的重要性

我们国家地域辽阔，地理条件复杂，据统计，约有三分之二的大中型城市都面临着地震灾害的威胁，其中有许多建于上世纪90年代的老城区和旧城区，危房较多。一般而言，一幢超过使用年限就应拆掉的危房，在实际情况下往往因种种原因仍在使用，这给人们的生命安全和财产安全带来了隐患。

由于种种因素的影响，有些开发商在房屋的初期施工时，为了获取更大的使用面积，盲目在楼顶上加层，造成房屋整体荷载增大，稳定性降低，容易发生安全事故。因此，既要在原建筑设计上注重加固设计，又要在实际地形条件下进行调整，对楼层周围不平坦的部位进行加固改造，对频发地震的地区更要加强抗震加固性能，许多旧城区在遭受火灾、沉降或自然灾害后要及时进行维修加固，对已建房屋进行加固改造，是现代建筑设计师必须面对的挑战[2]。

房屋与人们的生活密切相关，房屋的质量问题直接影响着房屋的使用安全，所以房屋建筑的加固设计非常重要。建筑物加固改造技术已成为建筑工程中的重要组成部分，有着非常广阔的发展和应用前景。若要建设安全可靠的建筑物，必须从图纸设计入手，严格把关，只有做好建筑物的加固设计，提高工程质量，才能提高建筑物的稳定性，减少不必要的损失，增加经济效益。对已经建成的房屋建筑，要通过实际考察，监测其结构是否安全耐用，是否满足居住需要，在相关部门对结构做好鉴定后，才能对结构进行评定，并做出相应的评估，以便采取加固措施，加固的范围应包括整个建筑及周边局部地区。

2 常见结构加固设计

2.1 增加截面加固设计技术

增加截面加固设计技术是将相同材料的钢筋混凝土结构外包于原房屋结构中，通过增加结构截面面积，进一步提高结构的承载能力。工艺流程主要包括加固前的卸载、原结构截面凿毛、植筋、支模浇灌。该工艺过程不复杂，适用范围较广，可用于房屋建筑的房梁、支撑柱、板面、墙等结构的加固。但是，由于需要进行现场混凝土浇灌作业，施工过程中受现场环境、施工人员操作水平、施工组织管理等多方面因素的影响，导致施工质量难以保证，而且后期养护时间较长，对房屋建筑的整体施工及使用影响较大[3]。增加截面加固设计增加了原结构的截面积，同时也对房屋建筑结构的整体外观和使用舒适度有一定的影响。

2.2 预应力结构加固技术

预应力结构加固技术的原理主要是通过增加结构预应力来应对结构所需承受的外部荷载，从而提高建筑物的整体承载力。该技术主要应用于需要进行承载力的抗弯或抗压结构部位。受力结构加固技术的有效性在很大程度上取决于设计者的专业技术水平，尤其是设计者对物理力学原理的掌握和应用程度，这对设计者和设计者企业都提出了更高的要求。只有不断加强理论知识的学习和实践经验的积累，才能使预应力结构加固技术在满足房屋建筑加固要求的同时，更好地发挥其作用。

2.3 碳纤维结构加固技术

碳纤结构加固技术的原理是利用结构胶将房屋结构中受力部位的构件与碳纤材料结合在一起，共同承担房屋结构的载重量，从而提高结构的承载能力。其工艺工程主要包括加固前的卸荷、原有结构的表面处理、结构胶的涂抹、找平、粘贴碳纤维材料、养护等。碳纤结构加固技术由于其加固结构轻薄，不影响原有结构的外形和尺寸，施工工艺简单，抗腐蚀性能好，已被广泛应用于各类房屋建筑结构的加固技术中。

2.4 外粘钢板结构加固技术

外粘板结构加固技术的原理是将房屋建筑中需要加固的构件外表面粘上一层钢板，使之与构件形成一个受力整体，从而达到加固目的。该工艺是一种较为传统的结构加固技术，由于其工艺流程简单，施工时间短，施工效率高，施工质量更易控制，且适用范围更广。外粘钢结构加固技术的工艺过程主要包括：加固前的卸荷、原结构的表面处理、粘钢截面控制、钢板的防锈处理、钢板的焊接、模板支撑等。它的技术要点主要是粘结物和钢板规格的选择，由于房屋结构的加固部位和缺陷的大小不同，所以需要采用不同的粘结物和钢板。

2.5 化学植筋结构加固技术

化学植筋结构加固技术的原理是将拉结筋植入房屋建筑结构中，以增加填充墙砌体与建筑结构的粘结度，其主要特点是采用的粘结剂通过化学反应来起作用，而拉结筋的精确定位是该技术设计的关键。化学植筋结构加固工艺主要包括弹线定位、钻孔、清孔、配胶、注胶、补筋、养护等。该技术具有生产成本低、施工周期短等优点，但对设计和施工过程的质量控制要求较高，如对孔道的精确定位、对孔径和深度的控制、对孔眼竖直度的控制、对钢筋和孔道的清洗工作等，这些工艺过程是否能按要求完成，是加固设计达到理想效果的有效保证[4]。

2.6 隔震加固技术

该方法属于较新的加固技术范畴。采用这种方法加固时，施工人员需要配置隔震层，将由地震引起的变形集中到隔震层，最终使地震对建筑结构可能造成的破坏降到最低程度，为人们的生命财产安全提供最大保障。但隔震层的配置，在一定程度上会对其他施工产生一定的影响，因此施工单位在使用隔震层时，必须事先与其他施工队伍沟通，以便制定最合理、最有效的施工方案。

2.7 综合加固

该方法主要是综合运用多种加固方法，从而使建筑结构的稳定性得到全面提升。其应用思路为：一是科学地弥补加固方案中的不足之处，二是充分发挥加固方案的优越性。缺点：使用时一定要注意各加固方法的应用注意事项，并及时对各加固缺陷进行修补，比较耗费人力、物力和财力。优点：能将多种加固方法各自的优点有机地结合在一起，全方位提升建筑结构的稳定性和安全性。

3 工程实例应用

某市区采用钻孔灌注桩作为基础的现浇钢筋混凝土框架结构的高层建筑总面积12864平方米，共16层，1～4层为购物中心，首层高度控制在5.5米，2～3层高度为5米，要求使用荷载3.6kN/m2；4～7层为仓库，而4层以上高度均为4.4米，要求使用荷载4.0kN/m2；7层以上均为办公区，要求使用荷载为20kN/m2。因为需要改变建筑的使用功能，因此对建筑进行适当的调整，以改变每楼层的功能区，需确保改变后的使用负荷符合建筑使用要求。

3.1 板底粘碳纤维布加固工程施工工艺及要点

（1）工艺流程。步骤一，施工单位必须对基面进行处理，以保证其清洁；步骤二，找平表面，使基面保持平整度；步骤三，底层涂胶；步骤四，涂抹浸渍胶；步骤五，做好表面防护。

（2）结构表面处理。第一，施工单位必须凿除混凝土表面的脱落和腐蚀部位，并及时清除面积较大的劣质层；第二，利用角磨机打磨掉粘混凝土的表面杂质，保证其清洁度；第三，用修补胶修补混凝土表面，保证其平整度；第四，修补结束后，清除表面的粉尘，然后用沾有丙酮的脱脂棉擦拭混凝土表面，以进一步确保其干燥度、清洁度。

（3）涂刷底层胶。第一，涂刷底层胶前，技术人员必须结合产品说明，并根据产品配置要求，将产品放入容器内搅拌至两种产品没有明显的色泽差异；第二，严格执行有关技术标准用滚筒刷将产品涂抹在混凝土表面，并保证胶层厚度；第三，根据施工现场实际气温，确定树脂用量[5]。

（4）碳纤维布黏贴。严格按照设计的标准尺寸要求进行碳纤维布的裁剪，再将调制好的产品涂抹在需要黏贴的区域，确保胶层厚度符合相关的设计标准；并用滚筒刷沿纤维方向循环滚压，及时清除其内部气泡，最后进行表面防护措施。

3.2 梁、柱湿包钢加固工程施工工艺及要点

表面处理：

（1）梁柱表面处理。第一，施工人员必须提前清除梁柱附近的障碍物与其表面的砂浆，然后对各部分进行找平；第二，打磨被黏贴的混凝土表面以保证其表平整度。第三，施工人员还应将转角黏贴处的倒角打磨成圆弧形状。

（2）钢板下料。角钢、扁钢的下料尺寸应根据现场情况确定，其主要包括以下几个方面：第一，要在加工前对钢板进行矫正，使其偏差值符合相关要求，以保证加工质量；第二，在钢板下料前，必须在对其划线，使下料符合有关标准的要求；第三，清理切割区的污染物及铁锈之后，先采用自动气割法切割钢板，再采用人工火焰法切割坡口；第四，钢板加工后要严格控制坡口尺寸。

（3）角钢粘贴。把乳胶水泥抹在梁柱角上，保证厚度大约5mm，然后将角钢粘贴在梁柱角上，并利用卡具将梁柱四角的角钢夹紧，卡具间的距离控制在0.5m以内。

4 结语

在房屋建筑结构中，加固设计是一个非常重要的环节，它能使房屋更加安全稳定，延长使用寿命，有效地提高使用者的舒适度。在房屋建筑结构的加固设计中，要注意不能影响其他构件和房屋的整体稳定；加固设计要遵循必要性、经济性、合理性的设计原则；加固设计要避免对房屋的整体美观产生较大影响；要不断提高设计人员的综合素质和技术水平。