建筑结构加固技术探究

2023-01-07张玉芳

建材与装饰 2022年4期

张玉芳

（烟台市勘察设计审查服务中心有限责任公司，山东烟台 264000）

0 前言

建筑工程的质量和安全是人们普遍关注的问题。在建筑长期使用的过程中，结构在多种因素的直接或间接影响下难免会出现一些大大小小的问题，对结构的安全性及使用性能产生不利影响。因此，必须根据安全鉴定结果结合结构的具体特点和加固施工条件，对房屋建筑采取安全可靠、经济合理的加固维护措施，从而提高房屋建筑的性能指标，延长建筑物的使用寿命。本文从多个角度分析了建筑结构加固和施工技术，期待对相关从业者有所启发，推动我国建筑业的发展。

1 结构加固技术在建筑工程中的体现

1.1 产业价值层面的体现

对于当前的建筑工程，结构加固技术起着极其重要的作用，在实际的发展过程中具有十分重要的价值和意义。具体来说是在实践过程中对相关技术进行合理的运用，才能充分提高行业的整体技术水平，才能保证建筑的稳定，保证工程的安全最大程度地符合要求。结构加固技术对建筑施工具有极其重要的作用。建筑业及住宅建筑施工在技术不断发展的情况下，才能做到综合发展。此外，在行业发展的过程中，通过加固技术的应用与实现，对现代科技的发展和管理水平的提高起着极其重要的作用，从而充分保障建筑行业的各项技术及管理工作水平的提高。

1.2 在收益方面的体现

长期以来，由于人们对结构安全的过度关注，常常把注意力集中在提高房屋自重上，但在实践中，这种做法实际上存在极大的缺陷。当前，为避免过多的不利因素对建筑安全的影响，我国开始大规模采用钢筋和其他高强材料进行加固，使加固效果达到最大化。这不仅能降低工程项目的成本，还能让项目中的资金发挥更大的作用。

2 建筑结构加固的必要性

据相关部门统计，我国农村居民住房面积为45.8m2，城镇居民面积约为40m2，目前建筑物总面积存量巨大，其中以混泥土结构和填充墙结构为主。建国初期修建的很多工业与民用建筑，大多数超期服役，存在一定的安全风险；一些新创建建筑项目，因为勘测、设计方案和施工过程中的技术性和管理方法问题，造成应用前期就发生品质安全风险，需要立即采用加固对策以防造成安全生产事故[1]。

2.1 改善住宅的耐久性

住宅建筑应用全过程中，影响房屋建筑品质的关键要素有人为要素和环境要素。住宅建筑在应用全过程里能维持一切正常平稳和不容易受到损坏的性能，即房屋建筑的耐用性，而耐久性则是考量房屋建筑品质的关键指标值。地理环境要素主要指地理环境中的风、雨、雷、电等状况，而人为要素主要指人为因素对建筑的毁坏，而根据对房屋建筑开展结构加固，可以合理地提升房屋建筑的总体品质，进而提高其耐用性。

2.2 加强抗震性

住宅建筑抗震等级性能检验是房屋建筑质量检验的关键内容之一。因为近些年大地震产生频次很高，从而在房屋建筑设计方案中充足加强对房屋建筑抗震等级性能的设计。假如住宅建筑设计中缺乏对建筑抗震等级性能的考虑，那么在地震发生时必定会造成房屋建筑裂开、坍塌等状况，严重危害着人们的人身安全，因此，提升建筑抗震等级性能就变得至关重要。

2.3 房屋使用寿命延长

住房使用期限是考量房屋建筑品质最直接的方式，而在当代住宅建筑中，房屋建筑品质从应用受多种因素的影响，从而发生房屋建筑使用年限减少的状况。因此，在房屋建筑工程施工全过程中，加强有关结构加固对策，可以合理地降低环境因素要素对房屋建筑品质的危害，进而提升其使用期限。

3 工业建筑结构加固改造设计原则

3.1 安全原理

要有针对性地保证工业建筑结构的加固改造和设计的有效性，就必须将安全原则贯穿于建筑结构改造的整个过程中，只有这样，才能有效地避免工程施工中出现的突发安全事故。又因为建筑结构加固改造工程无法预见危险，还需要施工人员在保证建筑物本身结构加固后进行改造过程安全的前提下，为建筑物结构加固改造方案的安全科学性提供有效保证，并持续不断地调整安全人员，使其能将施工的实际情况结合起来，保证施工过程中各环节的顺利进行，使建筑具有高度安全性[3]。

3.2 专业原则

建筑方案的编制和建造过程中，施工人员的专业技术能力起着十分重要的作用，可以直接影响建筑结构加固和改造的成败[4]。如何在建筑结构加固改造过程中对建筑物进行实地调查，建筑物是否达到安全标准，怎样才能保证建筑改造各环节的规范性和科学性，都与施工人员密切相关。由于建筑结构加固改造中存在许多不确定因素，因此，要充分认识建筑物的实际质量，不仅要求施工人员具备规范、专业的建筑物结构加固改造技术，而且具有较丰富的施工经验，唯有如此，才能及时分析具体问题，并及时发现建筑内部存在的安全隐患，在建筑结构的加固和改造中，需要及时处理许多问题。

3.3 经济原理

建筑物结构的加固改造必须坚持“安全第一”的工作原则，同时也要为施工企业争取更大的经济效益。但为了给企业创造更多的赢利空间，必须在建筑企业在获取更大利润的前提下，对建筑结构加固改造工作中的多重利益因素进行充分分析，而且还要针对建筑结构加固改造的材料成本，使其得到合理控制。要合理配置人力资源结构，以保证建筑结构加固和改造工作效益最大化。另外，在不同的施工方案中，严格控制规范材料的适用范围和技术使用范围，有效地保障了建筑结构加固和改造效果。

4 结构加固技术在房屋建筑中的应用现状

4.1 建筑物安全性加固

近年来，由私自增加使用荷载、改变建筑使用功能、加层、拆改承重构件等不当使用行为引发的建筑物安全事故时有发生。依据《民用建筑可靠性鉴定标准》，房屋建筑维修前、更新改造或扩容、改造或改建前、遭到自然灾害或安全事故时、存在比较严重的产品质量缺点或发生比较严重的浸蚀、损害或形变时要开展稳定性评定，随后依据鉴定报告采取一定的有效措施的构件开展加固加肋。房屋建筑安全系数加固关键在于对结构构件承重能力不够、结构缺点、不适合承重的偏移和缝隙以及其他损害采取相应的处理措施，消除结构中的安全隐患[5]。

4.2 建筑物抗震加固

依据《抗震鉴定技术标准》，接近或超出设计方案使用年限的工程建筑如历史文化街区及珍贵文物工程建筑、原设计方案未考虑到抗震等级或抗震设防规定提升的工程建筑如院校及医院门诊等人员密集的商业建筑、需要更改结构的主要用途和应用条件的工程建筑如增加避灾消防疏散工程项目等应开展抗震等级评定，随后依据抗震等级鉴定报告经综合分析后采用房子总体加固、区间加固或构件加固对策。房屋建筑抗震等级加固关键在于对原结构存在的缺陷进行修补，找到使结构做到布防总体目标的关键，尽量清除原结构不规律、不科学、欠缺层等不利条件，增强结构全面性、承载能力及其延展性，改进构件的承受力情况，增强结构总体的综合性抗震等级能力。

5 建筑结构常用的加固方法

5.1 增大截面加固法

扩大截面加固法是根据增加构件截面规格的方法增强构件承载能力，是我国传统的结构加固方式，具备加工工艺简易、应用经验丰富、承受力靠谱、加固花费便宜等优势，非常容易为大家所接纳，但同时也存在工作劳动量大、保养时间长、占有建筑空间较多影响应用等缺陷，牵制其运用范畴，一般可用于加强混凝土梁、板、柱以及砌体墙、柱等结构构件，通常需要与植筋技术配合使用。用于混凝土结构加固时，根据计算需要可采取单侧、双侧、三面扩大截面或四面围合形式，要求原构件经现场检测的混凝土强度等级不低于C13，原构件混凝土表面需采取打毛、涂刷结构界面胶、设置栓钉或抗剪键等措施进行处理，以保证新旧混凝土能够共同工作[6]。用于砌体结构加固时，可采取新增钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层等形式，面层厚度由计算确定，面层与原砌体结构构件间需设置锚筋。

5.2 体外预应力加固法

体外预应力钢筋加固法是以一般建筑钢筋、钢铰线或槽钢等不锈钢板材作为反作用力专用工具布局在主体结构以外，对结构构件增加身体之外预应力钢筋，以预气囊减震造成的反弯距或反载荷一部分相抵外承载力造成的内功，减少结构构件原先的内应力，进而实现改进结构应用性能并增强其承重能力的目的。选用体外预应力钢筋加固法对结构开展加固，并不会卸载建筑原有结构，因此可在没有停用的标准下开展工程施工，但不适用于素混凝土结构。用于砌体结构加固时，型钢预应力撑杆常用于烧结普通砖柱。下撑式拉杆能够提高梁的正截面承载力及斜截面承载力，与此同时减少梁的挠度值，变小原构件裂缝宽度。依据被加固柱的承受力情况不同，双侧支撑杆加固适用轴心受力或小偏向受力柱，一侧支撑杆加固适用大偏向受力柱。

5.3 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是将钢板运用特别制作的工程建筑结构粘胶贴到混泥土构件表层，使钢板与混泥土产生协作承受力的总体，运用钢板优良的抗压强度性能做到提高构件承重能力及强度的目的。粘贴钢板加固法适用混凝土结构受弯构件、大偏向受力和受拉构件的加固，不适用于细石混凝土构件，与此同时规定被加固构件经当场检验的混凝土的强度级别不低于C15，且混凝土表层的正拉粘合抗压强度不低于1.5MPa，防止钢板与混凝土中间产生延性脱离毁坏。粘贴钢板加固的承受力特性决定了它对结构胶有很高的要求，结构胶的胶体性能、粘结能力、耐介质侵蚀能力等均应满足相关规范要求。钢板表面需进行防锈蚀处理，并且由于胶粘剂的可燃性，应采取防火保护措施。粘贴钢板加固法简单方便，整个施工过程对生产生活影响较小。

5.4 粘贴纤维复合材加固法

粘贴化学纤维复合型材加固法是将抗压强度非常高的碳纤维材料用环氧树脂胶预浸料变成复合型提高原材料，运用特别制作的工程建筑结构胶沿受拉方位粘贴在要加肋的结构上产生分子伴侣，使提高粘贴原材料与原来结构构件一同承受力，提升结构的承载能力、弯曲刚度、抗裂度和延展性。用于混凝土结构加固时，粘贴化学纤维复合型材加固法适用混凝土结构受弯构件、轴心受力、大偏向受力及受拉构件的加固，不适用于细石混凝土构件，对被加固构件的材料抗压强度及结构胶的性能规定与粘贴厚钢板加固法一样。用以填充墙结构加固时，粘贴化学纤维复合型材加固法烧结普通砖墙的平面图内受剪加固，规定被加固墙体当场评测的砖抗压强度级别不低于MU7.5、砂浆强度等级不低于M2.5且不适用于已裂开、浸蚀、衰老的墙体。化学纤维复合型材不可立即曝露于太阳或有危害物质中，并必须采用防火安全保障措施。粘贴化学纤维复合型材加固法具备节约室内空间、工程施工简单、不用当场固定不动设备、施工质量易确保、基本上不提升结构规格及自身重量、抗腐蚀性强、耐久度性能好、加固成本低等特性，因而备受青睐和关注。

5.5 地基基础加固方法

既有建筑物地基与基础加固主要考虑到4个要素：承载力、路基形变、路基可靠性及其基本承载能力。地基与基础加固前要开展评定，依据加固的目的，融合地基与基础和上方结构的现况，考虑上方结构、基本、路基的一同功效，从而挑选并制订地基与基础加固计划方案，选中的加固方式需根据当场实验明确工程施工可行性分析及实际技术主要参数。纠倾加固不仅有工程建筑总体歪斜值超过标准限制值且影响正常的应用的状况，主要分为紧急迫降纠倾和吊装纠倾两种，吊装纠倾可依据基础类型和纠倾规定采用总体吊装纠倾和部分吊装纠倾。换撑加固适用路基不匀称形变、软农田基地面沉降、邻近工程项目基坑开挖深基坑降水、地铁站及地下防水工程等各种状况，依据工程项目详细情况可采用总体换撑、部分换撑或托换与加强结构总体弯曲刚度紧密结合的加固计划方案。灌浆加固法适用因不匀称地基沉降、膨胀土或别的缘故造成的基本损裂加肋加固，及其碎石土、砂土、粘性土和人造回填土等路基加固。锚杆静压桩、坑式静压桩、树根桩适用污泥质土、人力回填土、湿陷性等软弱地基加固[2]。

6 建筑结构加固施工过程关键点分析

要确保工程建筑结构加固工程项目的施工质量，需从下列层面开展操作[7]。

（1）依据加固设计图定编施工设计方案和施工工艺计划方案。

（2）加固常用的填充墙斩假石、水泥砂浆和混泥土的抗压强度级别、建筑钢筋不锈钢板材的性能指标值及其他各种各样加固原材料和胶黏剂的性能指标值应符合我国现行标准、规范要求，并进行进场验收，不得使用不合格材料和产品。

（3）严格按照规范、标准规定的各种加固方法的施工程序按步骤施工，并做好相应的隐蔽工程验收及施工质量检查，合格后再进行下一道工序。

（4）加固施工应采取措施避免或减少损伤原结构构件，对可能导致的倾斜、开裂或局部倒塌等现象，应预先采取措施保证施工安全。

（5）在进行工业建筑结构加固改造前，应对改造内容的实施进行合理的方案设计，只有结合工业建筑物的实际分析，才能制订科学、专业的计划。与此同时，还需充分认识工业建筑结构加固改造工程中存在的隐患，并在施工方案中采取科学合理的方法来制定应对措施。工业建筑结构改造前，要对工业建筑结构进行严格检测。建筑加固改造方案制定前，当受到严格监控，需要提交施工精确度计划，从而有效地避免了误差。

（6）在工业建筑结构加固改造施工过程中，应严格考察地形。由于工业建筑结构加固改造工程属于一个整体，不仅要严格要求材料质量，还要分析施工的地质和地形，因此，结合当地地质条件，有效地避免影响工业建筑结构加固改造的因素，用科学的方法估计由地形和地质引起的工业建筑结构的影响，并确定工业建筑结构加固改造的工艺和方法。其次，物料需要合理配比，但由于建筑材料的不同，在实际应用中都有一定的差距，同时材料又具有明显的经济性，因此，对材料的合理搭配具有非常重要的作用。同样由于这个原因，要有效地避免不安全、不科学、不经济的材料，并严格检验制造商和安全质量，还应相应明确施工中所有工业原料的比例。通过对工业建筑结构加固改造方案，对不同材料进行合理分配，不断强化工业建筑结构加固与改造专业技能，有效地提高了工业建筑结构加固与改造的效率。

（7）在对建筑结构进行维修工作时，要对新旧材料进行结合，并结合不同工业建筑的实际加固改造要求，具体问题具体分析，协调控制新材料与旧材料的选择。工业建筑结构在加固和改造过程中，大量采用新材料，还要将不同工业建筑的实际特征有效地结合起来，并结合有区别的工业建筑结构加固与改造手段，严格选用施工行业及材料，定期进行日常检查，以保证工业建筑的稳定。