结构加固技术在老旧房屋维护维修中的实践

王 芳

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

目前，需要加固的房屋主要有四类：（1）房屋达到使用年限后，出现安全和使用耐久性问题，需要加固；（2）房屋在使用过程中出现突发灾害，比如爆炸、起火等，后续需要检测鉴定并加固；（3）在房屋建造过程中，由于出现质量不满足规范要求，出现质量事故或者安全事故的情况下，需要对在建工程进行加固；（4）结构使用功能发生变化，需要复核并加固[1]。针对老旧房屋的维护维修，有不少结构加固技术诸如结构粘筋加固技术、化学植筋技术、改变受力体系加固技术、碳纤维加固技术和注浆加固技术，还有混凝土板墙加固技术、型钢外包加固技术、钢丝绳网片-聚合物砂浆面层加固技术和钢筋混凝土围套加固技术，等等，被人们广泛采用，并发挥着令人满意的作用和效果。本文结合案例，选择合适的结构加固技术用于某办公楼建筑的维护维修，可为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

某办公楼建筑属于老旧房屋，整体面积为8500㎡，整体平面为“凹”字形，东西两翼包括地上三层，其后加盖一层，西侧建筑1-7/D-N区域，地下室部分到地上三层采用的是独立砖柱承重结构，地下室、首层层高达到2.6m、3.6m；而2-7/G-N区域内建筑层高4.3m，顶层3.4m，二层、三层层高达到3.2m；加盖建筑层高为2.9m。老旧房屋楼盖是一种典型的现浇钢筋混凝土板，水泥瓦屋面整体加固布置情况如图1~图3所示。

图1 老旧房屋维护维修首层平面加固布置示意

图3 建筑顶层平面结构加固布置示意

2 存在问题的分析

2.1 老旧房屋维护维修现场检测

老旧房屋维护维修现场检测是执行结构加固的基础与前提工作，具体包括结构布置、外观质量以及缺陷损伤查验。

图2 建筑二层、三层平面加固布置示意

2.1.1 结构布置

（1）建筑墙体均是混合砂浆与烧结普通黏土砖砌筑，地下一层中的承重墙，比如M-19-21墙、9-D-G墙、8-DG 墙、10-A-C 墙、9-A-C 墙、8-A-C 墙等厚度皆是240mm，另外的墙则是490mm；在建筑地上部分，除了加盖部分的墙厚是240mm，另外的墙体厚度为370mm。

（2）建筑楼板采用的是现浇钢筋混凝土板，厚度达到100mm。其中，屋盖采用的是人字形木屋架，卫生间楼板厚度在125mm 左右，房间楼板厚度维持在70~75mm 之间，走廊楼板厚度大约为60mm[1]。

2.1.2 外观质量以及缺陷损伤查验

检查外观质量，整体较好，只是地下一层部分位置的墙体出现酥碱、返潮，墙体抹灰层出现开裂、脱落；屋顶部分位置因渗漏而产生水渍；顶板板底部分位置抹灰脱落；承重墙墙体未发现明显的酥碱、风化问题，浇筑结构亦未发现锈蚀、露筋、麻面、蜂窝等缺陷问题。

2.2 抗震性能整体测验

参考《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023-2009），结合业主要求，对建筑展开抗震鉴定工作。

2.2.1 结构体系鉴定

（1）高宽比鉴定。老旧房屋建设高宽比为1.05<2.2，其中高度为14.9m<67.4m（底层平面规定最大尺寸），满足鉴定标准；抗震横墙间距>15m（鉴定标准），不满足要求。

（2）立面、平面布置。建筑刚度与质量沿着高度方向均匀分布，立面高度变化范围在一层区间内，首层西侧、建筑主体结构楼板标高差值达到500mm，超出标准要求。此外，砂浆强度、墙体板材皆是按照标准选取，符合鉴定要求[2]。

2.2.2 建筑整体性连接构造

（1）楼、屋盖连接。建筑预制板有1cm座浆，通过混凝土来一一填实各个板缝，板上布置了水泥砂浆面层，契合鉴定标准；墙上预制板支撑长度在100~120mm之间，满足鉴定标准。

（2）墙体布置整体在平面内闭合；在纵横墙连接位置，墙体内部无通风道、烟道等孔道，满足鉴定标准，但是纵墙连接位置未使用拉结筋连接，达不到标准要求。

（3）圈梁布置。虽然未设置圈梁与构造柱，但是满足标准要求；然而屋盖是一种木屋盖结构，但是却未设置圈梁，不满足使用要求。

2.2.3 可能存在引发建筑局部倒塌的连接与部件

（1）建筑承重门窗间墙最小宽度为1.03m，外墙尽端距离门窗洞边最远距离为1.7m，契合鉴定标准；

（2）隔墙与梁板、两侧墙体未连接，达不到标准要求；

（3）楼梯间皆是设置在建筑尽端，不利于抗震，难以达到鉴定标准。可能存在引发建筑局部倒塌的连接与部件。

2.2.4 建筑抗震横墙间距、宽度监测

房屋宽度测定为14.2m，达到鉴定标准要求，建筑抗震横墙间距有着较大差距，难以契合鉴定标准，鉴定结果未满足具体的标准要求，只有建筑承重墙体的砂浆、砖强度达到标准要求，其他的鉴定项目并不满足要求。故而需结合鉴定结果来实施结构加固技术[3]。

3 结构加固技术在办公楼建筑维护维修中的应用

3.1 墙体加固

结合建筑工程的整体结构特点，选择混凝土板墙加固技术来进行房屋加固。具体包括以下步骤：

（1）建筑首层至三层，东侧翼楼是四片厚度为370mm的纵向墙体，有着较大的刚度，抗扭效果相对较好，故而不应在该位置规划布置混凝土板墙，而楼层西侧翼楼是两面纵墙，刚度和抗扭性能均比较差，所以设置双面板墙，从而提升刚度并增强建筑抗扭性；消防疏散通道位置亦装设板墙加固；顶层纵向抗震指标已经达到标准要求，然而东西两翼楼却是大开间结构形式，整体抗震能力差，故而需对纵墙位置进行加固，提升房屋整体结构性能；结合老旧房屋的整体结构特征以及抗震能力指标变化规律，板墙布置的数量应当在楼层层数逐渐增加时而所有减少，且在垂直方向的布置必须保持连续性，如此才可保证加固效果。具体加固方案如下：

其一，地下室至三层建筑西侧的竖向外墙布置双面70mm的板墙结构，另外的板墙布置60mm单面结构；其二，建筑顶层西侧竖向位置外墙布置70mm单面板墙，另外的板墙则是单面60mm 墙体。具体加固方案如图4~图6所示。其中加粗线条指的是加固所用的钢筋混凝土板墙。按照固定的标准对具体加固效果进行验算，得到建筑整体抗震能力指标，分析各项指标可知，在对建筑结构承重墙部分进行混凝土板墙加固之后，建筑整体的抗震能力指标有了明显的提升，数值均超过1.0，可知结构加固后房屋的抗震性能已经达到标准要求，其可避免出现坍塌、破坏等问题，经济效益良好[4]。

图4 建筑首层结构加固布置示意

图6 建筑顶层结构加固布置示意

在利用混凝土板墙加固技术来进行房屋加固时，需满足以下标准要求：板墙选择梅花状布置的穿墙筋与锚筋连接原本的砌体墙；左右侧位置应选择拉结筋与原本的墙体直接连接；板墙上下与屋盖、楼进行可靠连接，并在每间隔1m的位置布置穿过楼板并与竖向钢筋连接的短筋，再将短筋两端锚入上、下两层板墙内部，控制锚固长度超过短筋直径的40倍；在板墙加固过程中应注意加固顺序、各种关键注意事项，比如清孔、钻孔、布置钢筋等，可引入《建筑抗震加固技术规程》（JGJ 116-2009）来规范整体加固流程，并选择适宜的手段使楼板与墙顶交接位置的混凝土密实，在完成浇筑后，进行养护工作；最后需控制所应用的混凝土强度等级为C20，选择适宜的竖向钢筋与横向钢筋。

图5 建筑二层、三层结构加固布置示意

3.2 建筑西侧砖柱加固

建筑西侧地下室至三层中间结构是独立砖柱承重，为避免砖柱因外界各种因素而出现倒塌，需对独立砖柱部分进行加固处理。因加固板墙可分担建筑大部分的地震力，因此只需加强砖柱本身的抗倒塌能力即可，可选择型钢外包方式加固，引入40×4缀板与L75×5角钢完成外包加固工作，控制加密区、非加密区缀板间距分别为250mm、500mm，如此便于施工、所占空间较小，并切实提升柱子抗倒塌与承载能力。

3.3 楼面板、楼层板加固

在对该办公楼建筑进行检测时，发现楼板、梁状态良好，并无发现比较严重的破损，只有部分区域存在裂缝，判定其承载力基本满足使用要求，但因需对建筑整体架构墙体加固，建筑部分方面的功能可能发生变化，会造成楼面负载增加，故而需对楼板、梁展开承载力验算，判断其是否需要进行结构加固。

按照每次增加2kN/㎡荷载的方式来加以验算，在计算结构静力时发现，部分房间因功能特殊，使得楼面荷载远大于梁与楼板本身的承载力，故而需对部分楼板与梁展开承载力加固，此时选择引入钢丝绳网片-聚合物砂浆面层来进行结构加固，在计算中得出，按照标准构造方式布置即可满足建筑承载力标准要求，故而选择直径为1×19Φs2.5的钢绞线，按照40mm间距布置。当前建筑工程施工中应用到的钢绞线不多，主要原因是其造价昂贵，但因其耐火性、强度等方面的优势，使得其具有不可取代的应用优势，故而只好采用[5]。

3.4 地下一层7-K区域砖柱加固

建筑工程地下部分7-K区域砖柱本身的砂浆强度对比标准要求来说较小，抗剪承载力、砖柱截面抗弯不足，结构加固时可选择钢筋混凝土围套方式加固，选择C20混凝土，设计围套厚度不低于100mm；建筑竖向钢筋按照通长布置，钢筋下端直接延伸到基础顶面。

4 维护维修施工注意事项

（1）加强设计人员与施工人员的技术沟通。设计人员在设计施工前需细致地勘测和研究房屋建筑的实际情况，在充分了解工程实际需求后做好施工方案的合理设计，明确加固位置和形式。施工技术人员比对设计图纸和实际房屋情况，和设计人员沟通，做好设计图纸的优化。在确定加固设计方案后，要编制施工方案，根据设计图纸合理准备施工所用设备、工具、人员等资源。

（2）合理配置资源。为了保证房屋建筑加固施工质量和效率，需要管理者合理地配置现场各项资源，有效地落实施工技术方案。当前很多施工队伍都缺乏专业的施工人员，为了提高整体进度，保证施工质量，需要根据施工人员的专业特长合理分工，优化配置人力资源，做好各个专业的分配，最大限度地发挥各个施工人员的价值[6]。

（3）规范合理地使用钢材。当前老旧房屋加固施工中最为常用的就是钢材料，在具体施工中，工作人员要合理地安排钢材料结构施工工序，重视安装钢结构的位置、尺寸，确保符合设计方案规定，切实提高房屋建筑加固的效果。

5 结束语

实践证明，混凝土板墙加固技术、型钢外包加固技术、钢丝绳网片-聚合物砂浆面层加固技术和钢筋混凝土围套加固技术等技术在老旧房屋结构加固中发挥了重要作用。本次办公楼结构维修改造工程的成功，可为类似的老旧房屋加固工程提供参考。