既有建筑結構加固設計技術探討

李 智

(中鐵三局集團太原勘測設計研究院有限公司，山西太原 030001)

0 引言

由于目前既有建筑房屋建設工程的抗震設防水平低，引起了社會各界對建筑抗震設計的廣泛關注。為保證既有建筑達到“大震不倒，中震可修，小震不壞”。我們將采取可行性加固方案，對既有建筑進行可行的加固方案。

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的加固技術不斷的產(chǎn)生，目前既有建筑結構形式主要為框架結構以及磚混結構(預制板結構)，由于很多20世紀80年代以前擬建的學校、醫(yī)院均依據(jù)的是舊的規(guī)范，一部分還是預制板結構，作為公共建筑，因為拆遷再建和加固繼續(xù)使用相比較，加固更能夠體現(xiàn)出它速度快，見效快的優(yōu)點。

首先結構加固的依據(jù)是結構可靠性鑒定，我們將再根據(jù)鑒定結果定出可行的結構加固方案，加固方案的優(yōu)劣直接影響加固效果。下面我們將從框架結構和磚混結構(預制板結構)介紹幾個我們常用的加固方法。

1 框架結構的加固方法

1．1 加大截面法

加大截面法就是在既有建筑鋼筋混凝土外側受壓區(qū)噴射混凝土現(xiàn)澆層，增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構件正截面抗彎，斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。根據(jù)建筑物鑒定報告，并根據(jù)板梁的鑒定報告，采用單面板加固和雙面板加固。加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法，加固后，可提高構件承載力和水平力剛度。

加大截面加固法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗，適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空間有一定的減小。

1．2 增補受拉鋼筋法

增補受拉鋼筋法就是在混凝土梁的受拉部位增設受拉鋼筋，增大梁的承載能力，這種方法又可以分為半焊接法、全焊接法和粘接法。

半焊接法就是利用鋼筋和混凝土相結合的方法，施工時，鑿開構件梁的保護層，增設受拉鋼筋，并將增設受拉鋼筋與原受力筋焊接共同作用，再噴射一層一定厚度的混凝土，噴射混凝土既起到了保護受拉鋼筋的作用，同時還起到了與增設鋼筋共同抗拉的作用。

全焊接法就是只利用鋼筋一種材料，將鋼筋裸露在被加固構件外，只與原梁鋼筋焊接，充分發(fā)揮鋼筋的抗拉作用。由于原有的梁的受力特點，可能存在原有的受拉鋼筋沒有完全發(fā)揮其作用，通過焊接增補原有受拉鋼筋的抗拉能力，原有鋼筋又能為增補筋起到錨固作用。

粘接法就是增設筋不與原有鋼筋焊接，僅綁筋鋪設，并噴射一定厚度的混凝土，主要依靠混凝土與原梁的粘貼力，達到構件梁的承載力，這種情況，主要用于原有梁內(nèi)受拉鋼筋受腐蝕比較嚴重和梁變形嚴重。

1．3 粘貼鋼板法

粘貼鋼板法就是用結構專用膠將Q235鋼或16Mn鋼粘貼在混凝土外側的一種加固方法?！敖Y構膠”通常是以環(huán)氧樹脂為基料，再加入適量的固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成。粘貼鋼板法施工速度快、構件尺寸薄，外觀影響小，用鋼量少，能大幅度地提高構件的抗拉性，抑制了裂縫的發(fā)展，但這種加固方法不得使用在對防火要求高的車間有高溫和潮濕的地方，只能承受受拉和受彎的靜荷載。

在使用粘貼鋼板法時，應注意粘結劑的強度高于混凝土本體強度，可以使加固與原構件形成一個整體，受力較均勻，不會在混凝土中產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。

1．4 貼碳纖維布法

貼碳纖維布法就是用專門配制的樹脂膠類將碳纖維布貼在混凝土的外側，與混凝土共同作用，增強構件的抗彎抗剪性能，提高柱延性(抗震能力)。這種方法廣泛地適用于建筑梁、板、柱、墻等等的加固，以及橋梁、隧道、煙囪、筒倉等其他土木工程的加固補強。

由于貼碳纖維布法施工方法簡單，施工速度快，施工材料密度小，質(zhì)量較輕，耐久性能好，耐酸、堿、鹽以及大氣環(huán)境腐蝕，施工后碳纖維貼片對構件重量的增加幾乎可以忽略不計，不會對構件施加額外的荷載。因此，它比其他加固技術具有更加廣泛的應用價值。

在貼碳纖維布法施工過程中應注意以下幾點，以保證其加固質(zhì)量可靠。

1)首先應確?；炷琳迟N面干凈，無粉塵，將加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等等劣化混凝土清理干凈，并露出混凝土結構層。

2)加固表面應無棱角，均磨成圓弧狀，圓弧半徑不應小于20mm。如果遇到坑洼嚴重的地方，用專用修復材料將表面修復平整，進行灌縫或封閉處理。

3)嚴禁斜切碳纖布，保證裁后的碳纖維方向與粘貼部位的方向一致。如果碳纖維布需要搭接時，必須滿足規(guī)范要求:不小于100 mm。

4)滾壓碳纖布必須從一端向另一端滾壓，不宜在一個部位反復碾壓，滾壓中讓膠滲透纖維布，做到浸潤飽滿。如果反復碾壓，會使得膠不飽和，并脫離加固面層。

2 磚混加固法

1)對磚混結構的墻體的加固以采用水泥砂漿、鋼筋網(wǎng)片和混凝土板墻鋼筋網(wǎng)片加固為主，施工方法采用噴射混凝土法施工。對于層數(shù)較少，抗震驗算相差不多的建筑采用水泥砂漿鋼筋網(wǎng)片法。對于層數(shù)較多(4層～6層)、高度超高的建筑則采用混凝土板墻鋼筋網(wǎng)片法。

2)對空心樓板及房屋橫墻間距過大的問題處理。根據(jù)不同的樓蓋，屋蓋形式確定的加固方案，對原空心樓板的樓蓋、屋蓋，采用現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)片疊合層可以解決樓層剛度低，整體性差的弱點，使之滿足規(guī)范對橫墻間距的要求。在施工中應注意:

a．裝配式樓(屋)蓋當不允許在房屋外圍設置圈梁時，則可直接在樓板和屋面板上增澆鋼筋混凝土疊合層，以形成裝配式整體樓(屋)蓋。疊合層加固兼有提高樓板承載力的作用。

b．疊合層厚度40 mm，混凝土強度等級C20。疊合層鋼筋網(wǎng)規(guī)格為Φ6@200～300。

c．鋼筋網(wǎng)宜穿墻配置，以形成連續(xù)板。

共有兩種做法:

以等代粗筋Φ12@900鑿洞穿墻與鋼筋網(wǎng)連接;或于內(nèi)墻根部錨設∠75×5角鋼與鋼筋網(wǎng)焊接。

3)磚混結構中的單個構件，對于獨立磚柱，通常采用外包混凝土法、外包角鋼法等;而對于獨立混凝土柱，采用外包混凝土加大截面法和粘鋼法等，對混凝土大梁采用粘鋼法和貼碳纖維布法等方法;柱采用混凝土加大面積法加固時，可以提高構件的豎向承載力和水平力剛度，當采用外包角鋼時，只能提高構件柱子的豎向承載力。

4)對抗震構造措施，圈梁，構造柱設置不滿足規(guī)范的處理。一般采用外包構造柱，外包圈梁或內(nèi)置構造柱、鋼拉桿等方法可以解決抗震構造措施。但是由于采用上述辦法，既影響既有建筑的立面，又減少室內(nèi)的使用面積，同時，施工周期長，費用大，難以在短期內(nèi)完成加固工程，不能適應本工程施工速度快、工期短的要求。所以我們擬在墻體采用混凝土板墻鋼筋網(wǎng)片加固后，在混凝土板墻中樓層標高處同時設置混凝土暗梁，在縱橫墻交接處設置暗構造柱，這樣既能滿足規(guī)范對磚混結構，圈梁、構造柱設置的要求，又能滿足施工進度的要求。同時，又不影響建筑立面及室內(nèi)使用面積和空間。

5)對混凝土柱、混凝土梁地基基礎的加固。當磚墻體采用水泥砂漿、鋼筋網(wǎng)片或混凝土板墻加固時，樓板采用細石混凝土鋼筋網(wǎng)片疊合層加固后，建筑物自重將會增加15%～20%左右，對建筑物的基礎、柱、梁將產(chǎn)生加大荷載的影響，有的甚至會造成地基基礎、柱、梁等結構構件承載力不足的負面結果，考慮到加固效果，經(jīng)濟效益，施工簡便易行等因素，擬采用壓力注漿，基礎加寬法等加固地基基礎。

3 結語

一個優(yōu)秀的加固方案，主要體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術先進、經(jīng)濟效果好、加固質(zhì)量高四個方面，良好施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一，加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把是否施工作業(yè)方便作為必要條件，沒有良好的施工性是抗震加固工程的一大障礙;對同一個加固工程，施工技術的先進與否是能否保證施工進度的關鍵，這對于施工工期有特殊限制的加固工程顯得尤為重要;制定加固方案的時侯，必須要針對每棟建筑的特點，所存在的問題，有針對性的選擇加固方法，所選擇的加固方案要確實能解決問題，并且還要考慮經(jīng)濟實用性，這樣才真正的具有實際意義。