基于结构设计的建筑加固改造探讨

2023-03-03贾彬

散装水泥 2023年4期

贾彬

（甘肃嘉荣建设工程科技有限公司，甘肃兰州 730000）

随着社会的不断发展，一些老旧建筑已经无法使用，如果盲目拆除不仅会造成资源浪费，还会破坏城市整体环境。要想使这类建筑重新发挥作用，提高使用价值，就要通过科学的方法对其进行改造施工，从而赋予其新的能力。因此，需要深入研究结构设计中加固改造技术，明确各项技术的核心原理和应用方法，为建筑结构改造设计提供支持。

1 建筑结构加固改造的原因

在我国城乡一体化发展过程中，建筑工程是核心内容。同时，随着经济发展逐渐深入，人们物质生活水平不断提高，对建筑结构提出更高的要求。从目前城市规划和建设情况来看，新旧建筑交错、建筑结构复杂、建筑结构功能要求高，导致一些建筑已经无法满足人们的生活需求，所以，要对其进行科学的加固改造。

1.1 建筑结构缺陷及隐患

随着人们的长期使用，部分建筑结构出现了一定的缺陷。这些缺陷造成了严重的安全隐患，同时影响了人们的工作和生活。这些缺陷和隐患产生的原因包括3 个方面：第一，人为因素造成。建筑结构长期使用中，由于人们对建筑结构有了新的使用要求，原有空间结构存在冲突问题，所以，拆除结构中的墙体进行重建，直接破坏了建筑结构原有的安全性和稳定性，造成事故风险。第二，工程建设方面出现缺陷隐患。影响因素主要有：原有结构设计问题、设计错误及偏差、施工单位未按要求选用物料、施工技术和工艺问题等，都会造成结构缺陷，影响人员的使用效果。第三，竣工验收阶段。主要是未及时发现并处理建筑结构自身的缺陷和隐患，让不符合要求的建筑结构投入使用，建筑结构不能保证应有的安全和稳定。

1.2 外界因素影响降低安全性能

除了建筑结构先天缺陷外，后天缺陷也会严重影响使用安全和结构稳定。第一，建筑机构维护和管理不当，无法排除隐患问题，导致小问题变成大隐患，影响其稳定性。第二，极端天气影响，如台风、冰雹等天气破坏了原有的安全性。第三，地震、洪水等自然灾害影响。第四，火灾、爆炸事故影响。这些外界影响因素具有突发性和不可预料性，会给建筑结构造成严重影响，破坏原有结构。一旦出现这些问题，建筑结构将无法继续使用，需要进行加固改造。

1.3 国家及行业标准规范变化提出的新要求

建筑行业是国家经济建设的支柱型产业，同时也是各地区城市规划和建设的关键，因此，建筑工程建设受到了广泛关注。而国家为了规范建筑领域发展，提高工程建设质量，不断完善标准规范，为建筑工程建设提供指导。从标准规范进程角度来看，不同时期对建筑结构的性能指标要求明显不同。相比于传统工程建设，现代工程标准规范指标更详细，也更严格，以往的建筑结构已经无法满足现代社会的建筑结构安全、质量要求。但由于这些建筑物还在使用寿命内，盲目拆除会造成严重的成本浪费和资源损失。因此，需要结合现阶段国家、行业标准规范对其进行加固改造，通过后期优化的方法，使传统建筑结构符合现代工程使用要求。

2 建筑结构加固改造的意义

建筑结构的安全性、稳定性和耐久性是评价建筑结构质量的重要指标。在建筑行业长期发展过程中，这3 项指标一直是评价人员管控的重点内容。但随着科技和经济的不断发展，传统老旧建筑的这3 方面指标很难满足现代工程要求。因此，需要进行加固和改造处理。只有经过补强后才能继续使用。现阶段，我国建筑加固工程作为建筑行业的一个分支，在短期内得到了飞速发展，相关技术逐渐完善，并且工程实践经验越来越多，为加固改造发展提供了有力的支持。目前，国家和行业已经针对加固改造出台了相应标准，指导施工单位科学施工，进一步提高改造工程质量。

建筑加固改造的意义和目的主要体现在以下两个方面：一方面，使建筑物满足现代社会的使用要求，增加建筑结构功能；另一方面，提高建筑结构的安全性和耐久性，针对其自身存在的缺陷制定优化措施，从而消除隐患影响，提高建筑结构的使用安全性。同时，对于一些需要保护的建筑结构，通过加固改造可以延长其使用寿命。

3 建筑结构加固改造的原则

建筑加固改造非常复杂，同时具有施工标准高、质量管控难度大、影响因素多等特点。因此，在制定加固改造方案时，要严格遵守标准规范要求，遵循基本原则来完成相关工作。加固改造原则具体包括以下几个方面：

3.1 统一性原则

制定建筑加固改造方案时，要以建筑结构的基本情况为出发点，分析结构的完整性。由于建筑结构内部构件在长期使用中已经无法保持应有的安全性和稳定性，如果盲目地进行加固改造，不仅不会得到理想效果，反而会加速建筑损毁。基于此，在制定方案前，应全面检查建筑结构，根据得到的数据信息制定加固改造方案，充分分析改造施工对建筑结构整体性能的影响。

3.2 合理性原则

从项目本质来看，加固改造是在建筑结构原有基础上进行施工。和新建项目相比，其周期较短、覆盖较小，但直接关系到被改造建筑的后续使用，所以，必须合理制定改造方案，目的是保证加固改造各项工作之间的协调关系，使项目施工顺利完成。同时，要深入分析各项影响因素，做好预防措施。

3.3 必要性原则

要想提高建筑结构加固改造水平，就要在初始设计阶段分析加固改造的必要性。建筑结构在长时间使用下，受到多方面因素影响，会出现不同程度的缺陷或者老化。一些建筑结构缺陷、老化比较严重，必须进行加固改造处理；而一些建筑结构的缺陷、老化不会影响整体稳定性和耐久性，如果对这类建筑进行改造，不仅无法发挥作用，还会造成经济损失。所以，在项目开始前，需要详细分析加固改造的必要性，以判断项目开展方向。

3.4 安全性原则

建筑加固改造的目的是提高其稳定性和耐久性，解决以往存在的质量问题。所以，要将安全理念贯穿始终，加大安全管控力度，有效提高建设水平。安全性原则体现在多个方面：第一，施工单位的安全施工资质。第二，使用材料、设备的安全性能。第三，施工人员及工作人员的安全资质，尤其是特种作业岗位，要求工作人员持证上岗。第四，施工环节的安全管理。只有全面落实安全要求，科学、顺利地完成建筑加固改造项目，才能最大程度地提升改造水平，使其符合人们的使用需求。

3.5 经济性原则

建筑结构加固改造应坚持经济性原则。主要是在项目开展前，深入分析改造需求，制定科学的施工方案。同时，做好项目预算及成本控制，在保证加固改造质量和效率符合要求的情况下，尽可能地降低成本投入，从而提高项目的经济效益。

3.6 节能环保原则

国家加大环境保护和可持续发展的管控力度，各个行业都将环保节能作为未来发展的核心，建筑行业也是如此。所以，在进行建筑加固改造时，要明确环保节能要求，避免出现资源浪费和环境污染问题。要求施工单位选用绿色、环保的施工材料，调整设备运行参数，从根源上减少能耗，消除污染隐患。

4 建筑结构加固改造技术

通过上文分析可知，建筑加固改造对城市整体规划和建设起到非常重要的作用，可以有效解决建筑结构缺陷和问题，提升其经济价值，优化建筑功能。所以，要不断提高工艺技术，提高加固改造水平。但从项目实际开展情况来看，加固改造技术发展时间较短，市场环境不理想。大部分改造工作集中在设计院、高校研究院等机构，缺少相应的代替产业。随着加固改造项目越来越多，建筑结构功能变化导致负荷增大，导致改造加固项目难度越来越大，因此，相关单位要重点研究建筑结构加固改造技术，明确各项技术的特点和优势，在实际项目中有针对性地选择技术，提高加固改造水平及建筑结构的使用效果。下面对目前建筑结构加固改造工作中常用技术加以分析。

4.1 加大截面法加固技术

加大截面法加固技术是建筑结构加固改造中常用的技术之一，具有施工难度低、操作便利、适用范围广等特点，其主要技术原理是通过使用大于原有结构件强度的混凝土来增加建筑结构受力构件截面，以有效提高建筑结构的稳定性和安全性，使其具有更好的承载力。同时，在建筑结构加固过程中，可以使用锚栓或者植筋的方法，将原有结构件和新增结构件进行连接，并处理好连接位置，根据整体截面计算结果，调整施工内容，该技术在承载力、刚性、稳定性、强度等方面有着出色的表现。

4.2 外包型钢法加固技术

外包型钢法加固技术主要是应用黏结技术将型钢或者扁钢加固到混凝土结构外层，通过型钢或者扁钢的力学特点来完成加固改造。在此过程中，钢材和混凝土之间可以使用粘结剂进行技术处理。外包型钢法加固技术与加大截面法加固技术相比，稳定性更高，且不会占用过多的建筑空间，适用性更好。但外包型钢法加固技术容易受到外界因素影响，出现腐蚀、锈蚀问题，所以，在使用前，要做好环境检查和分析，避免因技术选用错误导致改造加固失效。

4.3 置换混凝土法加固技术

置换混凝土法加固技术有着严格的使用要求。在加固改造前，需要详细勘察、检测建筑结构中的混凝土结构，掌握原有混凝土质量和性能，使用高强度、高性能的混凝土代替存在缺陷和问题的原有混凝土结构，从而达到加固改造目的。从置换混凝土法加固技术的本质来看，该技术属于直接加固法，操作简单，效果明显。但具有一定的局限性，由于混凝土自身特点，只能用于混凝土柱、混凝土梁等位置。所以，在实际施工过程中，施工单位应掌握被改造建筑结构的实际情况，合理应用置换混凝土法加固技术。

4.4 增加支点法加固技术

增加支点法加固技术主要是增加建筑结构内部支撑点降低建筑结构的位移和跨度，属于提高建筑结构承载力的技术，是现阶段应用较为广泛的加固技术之一。一般情况下，增加支点法加固技术使用在受到冲击较小的构件位置，如梁、板等。在实际施工过程中，由于建筑结构中各类构件差异较大，所以，在使用该技术时，要注意避免构件异常受力出现结构问题。根据应用方法和位置区别，增加支点法加固技术可以分为弹性支撑加固技术和刚性支撑加固技术，施工中要明确技术特点，科学选用。

4.5 粘贴碳纤维布法加固技术

粘贴碳纤维布加固法是现代科技的产物，已受到施工单位的青睐，具有明显的技术优势。粘贴碳纤维布法主要是使用碳布粘接剂将碳纤维布粘贴在原有结构件的混凝土表面上，使其形成一个整体的负荷截面，以提高承载力和延性，属于直接加固法范围。该方法的技术优势主要包括：材料轻便、强度高、操作简单、施工效果好等。在实际应用中，可有效地提高建筑结构的安全性和耐久性，并且不会影响外观，该技术具有很好的发展前景。