分析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固存在問(wèn)題及技術(shù)

郭志威

【摘要】從現(xiàn)代建筑使用的角度來(lái)說(shuō)，受到自然災(zāi)害因素和工程建設(shè)因素等的影響，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，影響著建筑使用的安全性和功能性，因此需要進(jìn)行加固處理。目前來(lái)說(shuō)，可用于建筑結(jié)構(gòu)加固的方法比較多，不過(guò)每種加固方法的適用性不同，需要結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇加固技術(shù)，保障建筑得到有效加固?，F(xiàn)結(jié)合具體研究，總結(jié)加固技術(shù)措施和方法，共享給相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代建筑;結(jié)構(gòu);加固技術(shù)

現(xiàn)階段，建筑處于快速發(fā)展的階段，建造模式和方法不斷發(fā)生變化，出現(xiàn)了新型結(jié)構(gòu)，比如裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)等。基于建筑結(jié)構(gòu)形式和類型日益豐富的背景下，為了適應(yīng)加固工作需求，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)加固要求，創(chuàng)新和優(yōu)化加固技術(shù)手段，有著重要的意義。

1、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固原因

造成建筑需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的原因較多，具體如下：1）自然災(zāi)害。對(duì)于沿海地區(qū)的建筑，受到臺(tái)風(fēng)和其他自然因素的影響，面臨著結(jié)構(gòu)性能損害的威脅。若建筑結(jié)構(gòu)被臺(tái)風(fēng)破壞或其他因素影響，引發(fā)地基下沉等系列問(wèn)題，則要進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的加固。2）混凝土工程建設(shè)質(zhì)量不合格。當(dāng)前的建筑，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，混凝土澆筑工藝的應(yīng)用貫穿整個(gè)建設(shè)過(guò)程。若工藝參數(shù)或者材料質(zhì)量把控不嚴(yán)格，則很容易引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，水灰比處于40-80%的干性混凝土以及塑性混凝土，配制時(shí)的用水量可以借鑒表1-表2數(shù)據(jù)。3）設(shè)計(jì)不規(guī)范。若設(shè)計(jì)方案未能考慮使用環(huán)節(jié)的額外負(fù)載，或建筑使用時(shí)增加了承重和砌墻等，均會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，需要進(jìn)行加固處理。4）結(jié)構(gòu)腐蝕問(wèn)題。長(zhǎng)期處于裸露的環(huán)境中，當(dāng)受到各類化學(xué)物質(zhì)的嚴(yán)重腐蝕時(shí)，比如鋼鐵構(gòu)件等，自身的性能將會(huì)下降。5）建造工藝或者建設(shè)材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，也會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)加固。

2、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固常用的技術(shù)

2.1 深層裂縫灌漿加固技術(shù)

對(duì)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的內(nèi)部深層裂縫進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理與滲透水止漏，恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性，也是多次在水壩、高層建筑底板等大體積混凝土結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的一項(xiàng)成熟技術(shù)。目前已實(shí)施灌漿處理中最深裂縫達(dá)2m，隨機(jī)取樣的鉆芯檢驗(yàn)表明灌漿后混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)度及強(qiáng)度均滿足要求。房屋結(jié)構(gòu)糾偏及地基、基礎(chǔ)加固技術(shù)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)由于各種原因（如基礎(chǔ)沉降、地基基礎(chǔ)施工）引起的局部或整體偏斜，采用應(yīng)力解除法、截樁法、頂升法等技術(shù)，利用信息反饋法施工實(shí)施糾偏。

2.2 托換加固技術(shù)

是指對(duì)原有影響建筑使用功能的承重結(jié)構(gòu)采用改變受力建筑加固體系的方法進(jìn)行的功能改造，目的是獲得更大的理想使用空間。結(jié)構(gòu)托換采用的方法一般為型鋼托換、鋼筋混凝土托換、桁架托換等。

2.3地基基礎(chǔ)托換技術(shù)

是指因城市修建的地鐵或地下隧道不可避免地從樓房底下穿過(guò)，為了避免拆除重建必須對(duì)地面上的樓房進(jìn)行樁基托換。該技術(shù)主要是對(duì)地下隧道穿過(guò)需切斷的樓房樁基，先在其承臺(tái)附近采用梁式轉(zhuǎn)換層將此部份樁基承受的上部荷載傳遞到隧道外側(cè)的新建樁基礎(chǔ)上，由托換梁—新加樁組成的托換結(jié)構(gòu)體系代替。同時(shí)為了確保被托換樓房在斷樁和隧道通過(guò)后不產(chǎn)生開(kāi)裂、傾斜等破壞，采取了托換梁預(yù)應(yīng)力張拉、千斤頂預(yù)頂、樁底注漿等技術(shù)，樁基托換可應(yīng)用微型嵌巖鋼管灌注樁、砼界面連接技術(shù)等多項(xiàng)專利技術(shù)。

2.4 柱外包（粘）型鋼加固技術(shù)

該技術(shù)是將角鋼、鋼板箍通過(guò)膠栓和灌注高強(qiáng)無(wú)機(jī)粘結(jié)材料與原混凝土柱可靠地連結(jié)成一個(gè)整體，該方法在新增角鋼截面提高柱子承載力的同時(shí)，還因新增鋼板箍的橫向約束作用，使原混凝土柱產(chǎn)生良好的三軸應(yīng)力狀態(tài)，因而可以大幅度提高柱子的承載力。

2.5 外貼鋼板加固技術(shù)

用粘結(jié)劑粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)、加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能大大提高其原設(shè)計(jì)承載力和抗破壞能力。這是因?yàn)檎迟N鋼板后，提高了原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋量，相應(yīng)就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗彎、抗剪等方面的力學(xué)性能，而這些性能是靠結(jié)構(gòu)膠粘劑的良好粘結(jié)性能，把鋼板與混凝土牢固地粘結(jié)在一起，形成整體，有效地傳遞應(yīng)力，共同工作來(lái)保證的。

2.6 外粘碳纖維布加固技術(shù)

通過(guò)配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼與構(gòu)件表面，使碳纖維片材承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。纖維布具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕和抗疲勞等優(yōu)異物理學(xué)性能，以及良好的粘合性和廣泛的適用性，用碳纖維布取代鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年來(lái)國(guó)際上興起的一門(mén)新技術(shù)。

2.7 加大截面加固技術(shù)

也稱為外包混凝土加固技術(shù)，它是增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，也可用來(lái)修補(bǔ)裂縫等，這種加固技術(shù)適用范圍較廣，可加固板、梁、柱、基礎(chǔ)和屋架等。根據(jù)不同的加固目的和要求，此技術(shù)又可分為加大斷面為主的加固，和加配筋為主的加固，或者兩者兼?zhèn)涞募庸?。加大截面為主的加固，為了保證補(bǔ)加混凝土正常工作，亦需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋。加配筋為主的加固，為了保證配筋的正常工作，需按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)造要求適當(dāng)增大截面尺寸。加固中應(yīng)將鋼筋加以焊接，作好新舊混凝土的結(jié)合。

2.8 植筋加固技術(shù)

"植筋"技術(shù)又稱鋼筋生根技術(shù)，在原有混凝土結(jié)構(gòu)上鉆孔，注結(jié)構(gòu)膠，把新的鋼筋旋轉(zhuǎn)插入孔洞中。此技術(shù)廣泛用于設(shè)計(jì)變更，增加梁、柱、懸挑梁、板等加固和變更工程。該技術(shù)是針對(duì)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上開(kāi)洞時(shí)為避免錘擊等破壞性常規(guī)施工方法造成結(jié)構(gòu)損傷而提出的，同時(shí)對(duì)洞口周邊加固方法。開(kāi)孔成洞技術(shù)已在高層建筑樓板、剪力墻、核心筒上進(jìn)行了大量應(yīng)用。

2.9 置換混凝土加固法

原來(lái)的建筑，若出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況，或者要增強(qiáng)基礎(chǔ)承受力，則可以運(yùn)用置換混凝土加固法。從方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)角度來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)確保建筑物凈空不變完成結(jié)構(gòu)加固，不過(guò)整個(gè)混凝土作業(yè)期間，要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行凝固以及保養(yǎng)，因此技術(shù)的適用范圍受到限制[1]。

3、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化策略

3.1 案例概述

以某建筑結(jié)構(gòu)加固改造項(xiàng)目為例，屬于辦公樓，受到地理位置以及自然環(huán)境因素的影響，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了部分損壞的情況，若拆除重建，則會(huì)消耗巨大的資金和資源，因此選擇加固處理措施。建筑的基本情況如表3所示。建筑原結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)性能檢測(cè)，確定整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相對(duì)穩(wěn)定，實(shí)施改造處理，既要滿足后期的改造為大型辦公室的需求，同時(shí)要保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)結(jié)合具體實(shí)踐，分析技術(shù)的應(yīng)用。

3.2 加固方案

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，確定運(yùn)用型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。采用的型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，其主要是將型鋼埋入鋼筋混凝土內(nèi)，屬于獨(dú)立型結(jié)構(gòu)型式，因?yàn)樘砑恿诵弯摬牧希l(fā)揮型鋼的強(qiáng)度以及延性優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)型鋼、鋼筋以及混凝土三位一體工作，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體的承載能力和抗震能力。加固工程中應(yīng)用，主要通過(guò)改變?cè)瓉?lái)的建筑結(jié)構(gòu)，使用鋼筋等緊固件，實(shí)現(xiàn)和建筑構(gòu)件的連接，同時(shí)在鋼材與構(gòu)件之間利用膠體黏粘，實(shí)現(xiàn)加固處理的目標(biāo)。此建筑中，因?yàn)閴w與承重梁部分的鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)低，因此要開(kāi)展加固處理[2]。使用鋼材，對(duì)要實(shí)施加固的部分進(jìn)行處理，計(jì)算確定加固作業(yè)需要的鋼材量以及承受壓力，再對(duì)鋼材與結(jié)構(gòu)開(kāi)展剪切以及焊接，形成整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)樓房的穩(wěn)定性，達(dá)到加固處理的作用。技術(shù)要點(diǎn)：（1）做好鋼材添加量的計(jì)算;（2）計(jì)算鋼材承受力;（3）處理鋼材與加固結(jié)構(gòu)位置;（4）焊接和粘結(jié)處理。

3.3 加固處理的把控措施

3.3.1 做好原建筑的性能檢測(cè)

從現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固處理實(shí)踐來(lái)說(shuō)，為了保證加固方案的合理性和科學(xué)性，需要做好前期的檢測(cè)，獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行加固處理方案的制定。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的檢測(cè)，多運(yùn)用回彈法和鉆芯法等[3]。其中，鉆芯法的運(yùn)用，獲得的混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和直觀性很強(qiáng)，通過(guò)建筑主體的檢查，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓力實(shí)驗(yàn)，或進(jìn)行送檢實(shí)驗(yàn)室，能夠獲得精準(zhǔn)的樣芯，為加固方案的制定，提供高質(zhì)量的依據(jù)。

3.3.2 做好加固施工的質(zhì)量控制

首先，要制定完善的加固方案。結(jié)合現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固的要求和需求，提出多種加固處理方案，做好方案的對(duì)比分析，優(yōu)選適宜的方法，為后續(xù)施工作業(yè)的開(kāi)展提供依據(jù)和指導(dǎo)，保障加固作業(yè)開(kāi)展的效率和效益[4]。

其次，要做好加固處理環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控。督促加固施工作業(yè)人員嚴(yán)格按照加固處理工藝流程和要點(diǎn)，落實(shí)各項(xiàng)加固處理作業(yè)，確保整個(gè)加固處理工作得到有效保障，實(shí)現(xiàn)加固處理的目標(biāo)。重點(diǎn)圍繞加固作業(yè)材料和機(jī)械設(shè)備等的應(yīng)用，采取相應(yīng)的處理措施，確保整個(gè)加固作業(yè)開(kāi)展的有序性和規(guī)范性，保障結(jié)構(gòu)性能達(dá)標(biāo)。

最后，做好加固處理質(zhì)量的檢驗(yàn)和檢查，把關(guān)加固處理的效果。完成加固施工作業(yè)后，組織質(zhì)量檢驗(yàn)人員，按照建筑結(jié)構(gòu)加固質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)性能實(shí)施檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施，保障作業(yè)的質(zhì)量，避免存在質(zhì)量問(wèn)題，影響著加固的效果[5]。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固作業(yè)的開(kāi)展，主要是針對(duì)建筑存在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題實(shí)施處理。為了保障加固處理的效果和質(zhì)量，要做好建筑性能的檢驗(yàn)和分析，掌握建筑結(jié)構(gòu)的基本情況，制定完善的加固處理方案，落實(shí)到實(shí)踐，確?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固達(dá)標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

郭志偉，男，生于1985年，工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。