近現(xiàn)代建筑加固維修方法初探

摘要：近現(xiàn)代建筑是珍貴的城市資源，但這部分建筑由于建成年代久遠(yuǎn)等原因，存在不同程度的結(jié)構(gòu)安全問題，需要進(jìn)行加固、維修。在對建筑的結(jié)構(gòu)形式、完損狀況、損壞原因進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，以墻體加固、混凝土樓板加固、木結(jié)構(gòu)加固為例，對近現(xiàn)代建筑加固維修方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：近現(xiàn)代，建筑，加固，方法

中圖分類號：F293 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1001-9138-（2016）08-0071-75 收稿日期：2016-07-31

隨著社會各界保護(hù)意識的增強(qiáng)，很多近現(xiàn)代建筑得到了有效保護(hù)、合理利用，但仍有部分建筑由于建造時的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，建筑材料強(qiáng)度低、后期超負(fù)荷使用等原因，存在不同程度的結(jié)構(gòu)安全問題，需要進(jìn)行加固、維修。因而需要對近現(xiàn)代建筑的加固維修技術(shù)進(jìn)行不斷探索。

1 損壞情況分析

1.1 結(jié)構(gòu)形式

近現(xiàn)代建筑由于建造年代不同和設(shè)計功能差異，結(jié)構(gòu)形式多樣。

1.1.1 磚木結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)形式自傳入中國后，就廣泛推行開來，一直是近代中小型建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。

1.1.2 磚混結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)初開始，磚混結(jié)構(gòu)逐步興起，主要用于辦公建筑、金融建筑、文化建筑、交通建筑、娛樂建筑等。1902年建造的哈爾濱中東鐵路管理局辦公樓，1905年建造的青島提督公署都采用這種結(jié)構(gòu)。

1.1.3 框架結(jié)構(gòu)

隨著材料和技術(shù)的進(jìn)步，從20世紀(jì)初期多層建筑開始采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。1908年建造的上海電話公司大樓、1916年建造的上海天祥洋行大樓為起點(diǎn)、1939年建造的天津利華大樓都采用這種結(jié)構(gòu)。

1.2 完損狀況

參照《房屋完損等級評定標(biāo)準(zhǔn)》對近現(xiàn)代建筑的安全性能進(jìn)行評定。主要包括基本完好房、一般損壞房、嚴(yán)重?fù)p壞房、危險房四類。

基本完好，這類房屋結(jié)構(gòu)基本完好，少量構(gòu)部件有輕微的損壞，主要表現(xiàn)為墻體局部堿蝕，個別混凝土構(gòu)件保護(hù)層脫落等。

一般損壞，這類房屋結(jié)構(gòu)有一般性損壞，部分構(gòu)部件有損壞或變形，主要表現(xiàn)為墻體大面積堿蝕，混凝土構(gòu)件老化開裂、混凝土局部脫落、鋼筋銹蝕，木地板局部塌陷，木龍骨、木屋架局部糟朽等。

嚴(yán)重?fù)p壞，這類建筑的結(jié)構(gòu)有明顯變形或損壞，主要表現(xiàn)為墻體堿蝕、風(fēng)化嚴(yán)重、墻體結(jié)構(gòu)性開裂，木結(jié)構(gòu)建筑的木柱糟朽嚴(yán)重，混凝土構(gòu)件蜂窩現(xiàn)象嚴(yán)重、鋼筋銹蝕嚴(yán)重，小肋空心磚樓板的空心磚脫落、鋼筋銹蝕嚴(yán)重，木屋架、木龍骨糟朽嚴(yán)重，瓦屋面溜坡，外挑陽臺下垂變形，外廊外傾失穩(wěn)等多種現(xiàn)象。

危險房屋，這類房屋承重構(gòu)件已屬危險構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定和承載能力，隨時有可能倒塌，主要表現(xiàn)為主要承重構(gòu)件嚴(yán)重糟朽、斷裂，墻體嚴(yán)重風(fēng)化、堿蝕、開裂，明顯傾斜等。

1.3 損壞原因

針對近現(xiàn)代建筑的安全現(xiàn)狀，進(jìn)行認(rèn)真分析，其損壞的原因主要包括以下情況。

1.3.1 長期使用過程中建筑自然老化

這些建筑經(jīng)過多年使用，各部位自然老化嚴(yán)重，如外檐墻體嚴(yán)重風(fēng)化；油氈、木制防潮層自然老化，失去防潮效果；木構(gòu)件糟朽等。

1.3.2 房屋建造時的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，建筑材料強(qiáng)度低

建筑建造時的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，大多數(shù)建筑沒有抗震設(shè)施，而且由于當(dāng)時的建筑材料強(qiáng)度低，很多建筑在建造時用海河土、草磚作為砌筑材料；部分混凝土構(gòu)件澆注時配比不合理、振搗不到位，造成混凝土密實(shí)度差等。

1.3.3 維修不及時

部分建筑由于屋面漏雨得不到及時維修，致使木屋架、土板嚴(yán)重糟朽；地下室防水失效、長期積水，導(dǎo)致首層樓板的木龍骨、木地板嚴(yán)重糟朽。

1.3.4 外界干擾對建筑造成損壞

在城市建設(shè)和發(fā)展過程中，建筑室外地面不斷提升，當(dāng)高于建筑原有的防潮層標(biāo)高時，即造成了建筑的防潮層失效，墻體堿蝕；另外由于歷史風(fēng)貌建筑的基礎(chǔ)普遍較淺，建筑周邊的基建、市政工程建設(shè)開挖地面，大型車輛經(jīng)過時的振動，都會對建筑的地基產(chǎn)生擾動，造成建筑的損壞。

1.3.5 使用不當(dāng)對建筑造成損壞

在建筑使用過程中，由于使用不當(dāng)，如一戶使用的住宅變成多戶使用，住戶在原來的走道、門廳等處私搭亂蓋廚房、居室，在居室內(nèi)增設(shè)夾層，致使建筑造成不同程度的損壞。如原來設(shè)計為住宅的改為公共建筑，荷載加大，但結(jié)構(gòu)未加固，致使建筑造成損壞。

2 維修技術(shù)

以墻體加固、混凝土樓板加固、木結(jié)構(gòu)加固為例，對近現(xiàn)代建筑加固維修方法進(jìn)行研究。

2.1 墻體加固

近現(xiàn)代建筑墻體基本為磚砌體結(jié)構(gòu)，使用的磚有硫缸磚、紅機(jī)磚、紅草磚、青磚等，粘結(jié)材料主要為海河土、白灰和白灰砂漿，少數(shù)為水泥砂漿。

2.1.1 主要損壞原因及維修技術(shù)研究

2.1.1.1 主要損壞原因

一是磚、砂漿等砌筑材料強(qiáng)度低，造成墻體抗壓強(qiáng)度偏低，不能滿足現(xiàn)今規(guī)范要求。二是墻體因長時間使用經(jīng)過風(fēng)化、凍融、腐蝕等多種因素，造成墻體大面積破壞，嚴(yán)重影響其結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性。三是墻體所支撐荷載過大或墻體基礎(chǔ)下沉，造成墻體大面積開裂，存在極大安全隱患。

2.1.1.2 維修技術(shù)研究

需要結(jié)合墻體的位置、損壞情況，經(jīng)分析比較，采取針對性的加固措施。對于墻體抗壓強(qiáng)度偏低的，主要采用掛鋼筋網(wǎng)抹灰的方式加固；對于墻體嚴(yán)重堿蝕、鼓閃損壞嚴(yán)重，無法修復(fù)的，主要采用墻體掏砌的方式加固；對于墻體裂縫較多，但寬度不大或墻體交接處豎向開裂的，主要采用混凝土板帶加固的方法；對于建筑墻體穩(wěn)定性差，建筑抗震等級低的情況，主要采用增設(shè)混凝土構(gòu)造柱、圈梁的方式加固。

2.1.2 修繕方案

2.1.2.1 掛鋼筋網(wǎng)抹灰

主要分為單面掛網(wǎng)抹灰和雙面掛網(wǎng)抹灰兩種作法。

第一種是單面鋼筋網(wǎng)抹灰。

主要施工工藝：為保證加固層與原有墻體結(jié)合牢固，使之共同受力，施工前先把原有墻面抹灰鏟除，磚縫剔深10mm，用鋼絲刷將墻面刷干凈，自上而下灑水濕潤。在墻體植筋，綁扎鋼筋網(wǎng)，并在墻面掛置牢靠，綁扎豎（縱）筋在內(nèi)，水平（橫）筋在外，手工抹水泥砂漿。如工程量較大，也可采用空壓機(jī)噴射細(xì)石混凝土或水泥砂漿做法。

效果分析：該方法施工難度不大、造價較低，并且能夠有效提升墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，適用于保留較好的墻體結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是墻體厚度增加，內(nèi)檐凈距將減少6-10cm。

第二種是雙面鋼筋網(wǎng)加固。

主要施工工藝：在綁鋼筋前墻體施工同“單面鋼筋網(wǎng)抹灰”，綁扎鋼筋掛置方法為：在墻上鑿孔，孔內(nèi)粉末碎塊須清除干凈，并用水清洗，先在孔內(nèi)灌滿砂漿，插入拉結(jié)筋，將孔內(nèi)砂漿擠壓補(bǔ)實(shí)，達(dá)到一定強(qiáng)度后綁鋼筋網(wǎng)。手工抹水泥砂漿，須抹兩至三遍，第一遍要求揉均刮糙，第二至第三遍再壓實(shí)抹平， 不得有空鼓、裂逢、露筋現(xiàn)象，施工完后要注意澆水養(yǎng)護(hù)。

效果分析：雙面鋼筋網(wǎng)抹灰加固施工能夠較大提升建筑墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，該做法適用于內(nèi)外檐均有條件實(shí)施的墻體結(jié)構(gòu)。相比單面鋼筋網(wǎng)抹灰能夠更大的保證墻體的抗壓、抗剪性能。

2.1.2.2 墻體掏砌加固

主要施工工藝：掏砌磚墻應(yīng)橫向分段并間隔的方式，可以由兩端向中間，也可以由中間向兩端對稱進(jìn)行，掏砌段的長度一般為750mm-1000mm。每段墻體的掏拆應(yīng)由上而下逐層進(jìn)行。掏拆后的墻洞均應(yīng)清整干凈、澆水濕潤。掏砌混水墻宜用滿丁滿條組砌方法；掏砌清水磚墻應(yīng)沿用原墻的組砌方法。砌筑時其丁磚必須用整磚，370mm厚以上的磚墻丁磚交錯搭接，確保新砌墻的整體性。

效果分析：通過墻體掏砌替換局部損壞墻體，能消除墻體薄弱部位，提高墻體的整體承壓及地震狀況下的抗剪性能，進(jìn)一步保證整片墻體乃至整體結(jié)構(gòu)的受力性能。同時，也改善了建筑物的使用環(huán)境。這種方案工程量小，但有一定操作難度。

2.1.2.3 混凝土板帶加固

主要施工工藝：混凝土板帶厚度為一皮磚高度，長度為600mm。寬度為墻體厚度減120mm?；炷翉?qiáng)度等級為C20細(xì)石膨脹鋼筋混凝土。按照配比進(jìn)行細(xì)石膨脹混凝土攪拌，并進(jìn)行澆筑，應(yīng)飽滿密實(shí)。

效果分析：墻體轉(zhuǎn)角部位因應(yīng)力集中容易產(chǎn)生破壞，尤其是房屋的四角，在地震力作用下兼受扭轉(zhuǎn)等復(fù)合應(yīng)力，易產(chǎn)生裂縫甚至破壞，在轉(zhuǎn)角位置設(shè)置混凝土板帶能夠加強(qiáng)兩側(cè)墻體的拉結(jié)，提高墻體的整體性，增強(qiáng)剛度。在平面墻體部位設(shè)置混凝土板帶能夠阻隔墻體裂縫的發(fā)展，增強(qiáng)墻體穩(wěn)定性。

2.1.2.4 增設(shè)混凝土構(gòu)造柱、圈梁

主要施工工藝：在墻體交接處增設(shè)內(nèi)置混凝土構(gòu)造柱，在樓板標(biāo)高處增設(shè)內(nèi)置混凝土圈梁。首先分段剔除墻體并下設(shè)鐵板凳進(jìn)行支頂；然后放入綁扎好的鋼筋；最后澆筑SCM混凝土灌漿料。

效果分析：圈梁和構(gòu)造柱連接形成縱向和橫向構(gòu)造框架，加強(qiáng)縱、橫墻的聯(lián)系，抵抗震動荷載和傳遞水平荷載。圈梁起到水平箍的作用，可減小墻、柱的壓屈長度，防止和減輕墻體由于地基不均勻沉降等因素引起的裂縫，起到改善房屋總體抗震能力的作用。

2.2 混凝土樓板加固工程

部分歷史風(fēng)貌建筑的樓板為小肋空心磚樓板或鋼筋混凝土樓板。

2.2.1 主要損壞原因及維修技術(shù)研究

2.2.1.1 損壞原因分析

建造時施工工藝落后、材料質(zhì)量差，加之長時間使用，致使鋼筋銹蝕嚴(yán)重，混凝土剝落，承重構(gòu)件破損嚴(yán)重。

2.2.1.2 維修技術(shù)研究

無論小肋空心磚結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，維修難度都比較大。對于無保留價值的樓板一般采用拆除后重新澆筑混凝土的工藝進(jìn)行改造；對于有保留價值的樓板，采取對原樓板破損部位進(jìn)行修補(bǔ)，在下方增設(shè)承重樓板的加固方法。

2.2.2 修繕方案

2.2.2.1 拆除后重新現(xiàn)澆混凝土樓板

主要施工工藝：整體拆除原先樓板；整體支模板，與墻面交接處增設(shè)鐵板凳；綁扎鋼筋，澆筑砼。梁與梁相交，梁與柱相交，支撐梁在相交處均設(shè)附加箍筋。

效果分析：用現(xiàn)澆混凝土樓板替代原有樓板，提高了樓板的承載能力，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。施工量較大，但工藝簡單。

2.2.2.2 下方增設(shè)混凝土樓板

主要施工工藝：首先將原樓板板底抹灰剔除，不能損壞原樓板；然后在肋部植筋，并與新澆筑樓板的鋼筋進(jìn)行綁扎，使用無收縮水泥澆筑樓板。

效果分析：采用下部增設(shè)混凝土樓板加固的方法，提高了樓板的承載能力，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。同時也有效保護(hù)了樓板面層極具保留價值的裝飾材料。該方法施工難度較大。

2.3 木結(jié)構(gòu)加固工程

磚木結(jié)構(gòu)是近現(xiàn)代建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，其屋架、樓板等承重構(gòu)件大多為木質(zhì)。

2.3.1 主要損壞原因及維修技術(shù)研究

2.3.1.1 主要損壞原因

糟朽：木構(gòu)件糟朽主要是由于環(huán)境陰暗潮濕的造成木構(gòu)件自身腐朽，多出現(xiàn)在構(gòu)件入墻部位，此部位為荷載集中剪力部位，為構(gòu)件薄弱點(diǎn)。

蟲蛀：主要為白蟻對木材蛀蝕。其表現(xiàn)為木構(gòu)件色澤表面呈灰白色且不光滑而粗糙，用小錘敲打發(fā)出“孔、孔”沙啞聲且無彈性。

下?lián)献冃危合聯(lián)辖Y(jié)構(gòu)承載力不足，并且上部荷載長期垂直壓力引起下?lián)献冃巍?/p>

木構(gòu)件劈裂：木構(gòu)件使用多年，由于木料的材質(zhì)特性加之空氣溫濕度變化的影響，出現(xiàn)延木料紋理方向的裂縫，影響構(gòu)件的受力。

2.3.1.2 維修技術(shù)研究

對于木構(gòu)件糟朽、蟲蛀、斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞的應(yīng)按原材質(zhì)更換木構(gòu)件；對于木梁及木龍骨局部槽朽、蟲蛀、斷裂的，可采用打夾板加固的方法；對于木屋架的下弦等受拉構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重風(fēng)裂、下?lián)献冃蔚惹闆r的，可進(jìn)行碳纖維加固；對于木檁或木屋架存在明顯風(fēng)裂的，可采用鐵箍加固的方法。

2.3.2 修繕方案

2.3.2.1 更換木構(gòu)件

主要施工工藝：更換前，先進(jìn)行支頂并且適當(dāng)減輕荷載。根據(jù)設(shè)計圖紙放出木屋架的大樣。再進(jìn)行加工制作，加工后進(jìn)行防腐及面層油漆粉刷，更換構(gòu)件。

效果分析：對嚴(yán)重?fù)p壞的木構(gòu)件進(jìn)行更換，能夠徹底消除安全隱患。提高木結(jié)構(gòu)體系的承載能力，但施工量較大，有一定的施工難度。

2.3.2.2 打夾板加固

主要施工工藝：截去木梁、木龍骨的損壞部位，換上與截去部位材質(zhì)、尺寸相同的新木材，用木夾板、螺栓加固，梁、龍骨新舊料截面接縫應(yīng)嚴(yán)實(shí)、順直，螺栓擰緊固定。

效果分析：在不整體更換木構(gòu)件的情況下，對局部損壞部位進(jìn)行替換并用夾板固定的維修方法，能夠有效增強(qiáng)木構(gòu)件的受力性能，且工程量小，施工簡便。

2.3.2.3 碳纖維加固

主要施工工藝：按照設(shè)計方案對基底進(jìn)行修補(bǔ)、打磨處理，涂刷碳纖維膠粘結(jié)劑，粘貼碳纖維片并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

效果分析：采用此法加固能夠提高桿件的抗拉及抗剪能力，從而達(dá)到加固木屋架的目的。這種加固維修方案對基底處理、粘接等施工工藝要求較高。

2.3.2.4 鐵箍加固

主要施工工藝：采用扁鐵制成鐵箍，對承重木構(gòu)件進(jìn)行雙面加固。鐵箍間距500mm，鐵箍端部鉆Ф10孔，采用普通螺栓固定。

效果分析：對木檁或木屋架存在明顯風(fēng)裂的情況，用扁鐵箍對構(gòu)件進(jìn)行加固，可對其截面產(chǎn)生約束作用，限制木構(gòu)件裂縫的延伸與發(fā)展，并確保構(gòu)件的承載能力不降低。這種加固方案施工簡便，且耐久性強(qiáng)。

作者簡介：

張俊東，天津市保護(hù)風(fēng)貌建筑辦公室副主任，高級工程師。