房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)探究

孫 闖

（遼寧省市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000）

城市化建設(shè)速度的加快推動了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多樣化的建筑樣式涌現(xiàn)而出，促使人們更加關(guān)注建筑的安全質(zhì)量。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響著建筑后續(xù)使用的安全性，而現(xiàn)實(shí)中因人為破壞和自然災(zāi)害等因素的影響會對建筑的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生破壞，降低其使用年限，并容易出現(xiàn)安全隱患，為了能夠有效應(yīng)對各種因素的危害性影響，則需從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加強(qiáng)整體質(zhì)量，對建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，提升其穩(wěn)定性和安全性，優(yōu)化其使用性能，從而保障使用者的生命和財(cái)產(chǎn)安全，并推動建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的必要性

隨著房屋建筑規(guī)模的擴(kuò)大以及建筑結(jié)構(gòu)形式的多樣化，在房屋建筑建造中要進(jìn)一步加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)注，從當(dāng)前房屋建筑的普遍問題分析中可以了解到多數(shù)建筑在長期使用后都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的情況，如地基下沉、抗震能力差等，極大程度上影響了房屋建筑的使用壽命，對此就必須對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和加固設(shè)計(jì)來提升其整體質(zhì)量與穩(wěn)定性，延長使用年限。通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理加固設(shè)計(jì)，有利于增強(qiáng)建筑整體結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，有效解決其中存在的安全隱患問題，讓房屋建筑的使用壽命得到延續(xù)，并為人們提供安全穩(wěn)定的活動空間。通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)加固設(shè)計(jì)，能夠讓房屋建筑的功能被充分利用，人們可以在保障安全的前提下完成各項(xiàng)使用需求，大大提升其使用效益。此外，通過對房屋建筑的加固設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)應(yīng)對自然災(zāi)害的能力，如可以提升抗震性能，降低地震災(zāi)害影響，保障人身安全。[1]做好房屋建筑結(jié)構(gòu)加固工作也是建筑建造規(guī)定的關(guān)鍵要求，科學(xué)合理設(shè)計(jì)加固方案，按照建筑規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)確定加固方法，能夠確保所建造設(shè)計(jì)的房屋建筑符合國家和地區(qū)的建筑質(zhì)量要求。當(dāng)建筑投入使用后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況定期進(jìn)行檢測和鑒定，及時發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定性問題，并及時采取針對性加固處理手段，更好地保障房屋建筑的安全質(zhì)量。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本原則

在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格遵循幾點(diǎn)基本原則：一是整體性原則，這是展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)建造效果的關(guān)鍵，因房屋建筑各個結(jié)構(gòu)之間是相互關(guān)聯(lián)的，一個部位的動態(tài)變化會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的變動，產(chǎn)生整體性的影響。若某一部件出現(xiàn)問題后只單一對其進(jìn)行修復(fù)是不行的，需充分考慮到與之相關(guān)聯(lián)的其他構(gòu)件，對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，明確各結(jié)構(gòu)的安全威脅，再采取措施對建筑進(jìn)行加固，能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，確保其安全穩(wěn)定；二是合理性原則，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)要保證科學(xué)合理，當(dāng)某部分構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時就會影響該部位的受力情況，在加固設(shè)計(jì)中要通過科學(xué)的受力計(jì)算分析和評估選擇合適的加固方法，與建筑整體設(shè)計(jì)相適應(yīng)，這樣經(jīng)過加固后的構(gòu)件才會更加穩(wěn)固，并發(fā)揮整體穩(wěn)定作用。同時，也要注重經(jīng)濟(jì)合理性，即所選用的結(jié)構(gòu)加固方式應(yīng)盡量保證高性價比，與其他部位結(jié)構(gòu)的材料性能相一致，平衡其成本投入，切實(shí)維護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益；三是必要性原則，對于房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)是必要的，因房屋建筑在投入使用后必然會受到自然因素如風(fēng)、雨、雪等因素的影響，在長期使用后會出現(xiàn)墻面開裂、老化等情況，對此就要求在建筑應(yīng)用過程中定期開展結(jié)構(gòu)加固維護(hù)，提高建筑整體穩(wěn)定性能，延長其使用年限。而對于損壞嚴(yán)重的建筑結(jié)構(gòu)更要采取加固手段進(jìn)行維修，只有切實(shí)做好房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，才能讓人們在其中安全的生活工作。[2]

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法

3.1 嚴(yán)控建筑施工材料的選擇與使用

施工材料是房屋建筑建造的基礎(chǔ)，施工材料的質(zhì)量與房屋建筑整體質(zhì)量密切相關(guān)，因此在結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中也要充分考慮到對施工材料的合理選擇與使用，確保各種所需施工材料的規(guī)格、尺寸、數(shù)量等都符合建筑施工標(biāo)準(zhǔn)，從而建造出質(zhì)量更好的房屋。對于房屋建筑的加固施工，通常會應(yīng)用鋼材材料，在選擇鋼材時要了解房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)形式，確定所需鋼材的強(qiáng)度和剛度，滿足結(jié)構(gòu)部位的荷載需求和受力需求，以防止后期出現(xiàn)彎曲變形、塌陷等問題，獲得更穩(wěn)固的加固效果。另外，也常用到一些碳纖維材料，對此類型材料的選擇則還要考慮到房屋建筑的具體用途、環(huán)境溫度與濕度等因素，選擇合適的材料應(yīng)用于加固施工中，發(fā)揮其固定作用。[3]選擇好合理施工材料后應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的施工程序逐步開展加固，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)圖紙完成任務(wù)，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

3.2 增加截面加固法

目前所建造的各種房屋建筑還是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，對此結(jié)構(gòu)最有效的加固方法之一就是增加截面，在原結(jié)構(gòu)上繼續(xù)進(jìn)行混凝土的澆筑并置入鋼筋，以擴(kuò)大構(gòu)件截面面積強(qiáng)化承載力，達(dá)到較好的加固效果。相較于傳統(tǒng)加固施工方法，增加截面的加固方式能夠進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)連接的穩(wěn)固性，并增強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度以及承載能力。應(yīng)用這一加固法時需把握好幾個關(guān)鍵點(diǎn)：一是新增加的混凝土截面厚度需控制在50mm以上，噴射澆筑以此為標(biāo)準(zhǔn)，若為人工澆筑則提高標(biāo)準(zhǔn)到60mm以上；二是在進(jìn)行加固之前需對原構(gòu)件的截面采取措施進(jìn)行處理，將截面混凝土進(jìn)行打毛，并同時將界面膠均勻涂刷，這樣能夠優(yōu)化加固效果；三是要確保所澆筑混凝土的強(qiáng)度在C13以上，合理配比混凝土進(jìn)行攪合，可增添一些細(xì)石或添加劑，做好截面處理和截面施工，發(fā)揮其有效加固作用。需要注意的事項(xiàng)是，若采用四邊增大截面方式時必須確保箍筋的完全封閉性，焊接牢固后才能防止出現(xiàn)銜接不當(dāng)問題，避免影響其穩(wěn)固性。

3.3 外粘碳布加固法

碳布就是碳纖維布，其材料由樹脂構(gòu)成，將其應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)加固中是現(xiàn)代房屋建筑中十分常見的措施，因其本身材料的特殊性，表現(xiàn)出抗高溫、抗腐蝕、質(zhì)量輕、粘合性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，合理使用在結(jié)構(gòu)加固施工中能夠有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，獲得較好的加固效果。在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固中將其以U型箍方式進(jìn)行粘貼，粘貼間隔盡量控制為規(guī)律性均勻間隔，在U型箍上端使用縱向壓條進(jìn)行錨固，如果結(jié)構(gòu)梁的高度超過了60cm則還需在其腰部補(bǔ)充縱向壓條，增強(qiáng)抗剪力，提高固定效果。碳布的疊加也需控制在4層之內(nèi)，端箍的寬度要大于梁底，控制在20cm以上，中間箍的寬度也要大于梁底，控制在10cm以上，這樣可以確保其加固效用的發(fā)揮。應(yīng)用外粘碳布加固法要注意防火性，雖然其材質(zhì)具有一定的抗高溫性，但通常還需粘結(jié)劑配合使用，對此要求溫度必須控制在60℃以下，這時就要采取防火手段，運(yùn)用水泥砂漿對碳布外層進(jìn)行涂抹，由此解決溫度過高問題。

3.4 外粘鋼板加固法

外粘鋼板加固法也是房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中常用的一種加固措施，其是指使用型鋼對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行外層包裹，增加構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，達(dá)到加固結(jié)構(gòu)的效果。該加固方法的操作施工比較簡單，加固效果也比較好，但是其成本較高，在一些建造成本有限的項(xiàng)目中不太適用。對此加固方法的應(yīng)用要注意控制角鋼厚度、綴板截面以及加固量等，其中鋼板的厚度要視情況而定，若為人工方式涂膠則控制厚度為5mm以內(nèi)，若為壓力注膠方式則控制厚度為10mm以內(nèi)，角鋼厚度為5mm以上；綴板截面需大于40mm×4mm，受拉區(qū)的加固量最多為3層，受壓區(qū)的加固量最多為2層。因外粘鋼板加固法對原結(jié)構(gòu)樓板有所損傷，需根據(jù)房屋建筑實(shí)際加固需要謹(jǐn)慎適用此設(shè)計(jì)施工方法。

3.5 化學(xué)植筋加固法

化學(xué)植筋是指將混凝土、墻體巖石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化鉆孔后將植筋膠注入其中，并插入鋼筋使之緊密結(jié)合，以此達(dá)到較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)連接效果。此加固方法的具體操作流程為先依照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行彈線定位，確定植筋位置，檢驗(yàn)合格后選擇符合施工規(guī)格的鉆頭進(jìn)行垂直鉆孔，使用毛刷、脫脂棉、酒精等對鉆孔進(jìn)行清洗，在確?？變?nèi)干燥后進(jìn)行注膠，所使用的注膠工具通常是手動注射器，過程中需注意防止空氣的進(jìn)入，并在注入到80%時立刻將清理好的鋼筋置入，采用旋轉(zhuǎn)推進(jìn)方式把鋼筋植入到鉆孔底部，完成加固處理。因植筋膠的凝固需要一定的時間，為確保其加固施工效果，在其完全固化之前應(yīng)避免對其造成干擾，確保其定位精準(zhǔn)性。另外，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是所用鋼筋必須是符合質(zhì)量、規(guī)格要求，且經(jīng)過除雜處理的。

3.6 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法的應(yīng)用是以增加建筑結(jié)構(gòu)承載力而實(shí)現(xiàn)的，所用到的構(gòu)件有鋼拉桿、型鋼等。具體實(shí)踐運(yùn)用是將鋼拉桿構(gòu)件進(jìn)行受力調(diào)整，在預(yù)應(yīng)力作用、荷載作用的共同作用下，增加軸向拉力，讓其抗彎性能增強(qiáng)，當(dāng)外界荷載發(fā)力時能夠起到抵抗效用，從而就防止了構(gòu)件的彎曲變形，提高了承載力，達(dá)到加固的目的。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力加固法時要選擇合適可行的施工設(shè)備與設(shè)施，根據(jù)構(gòu)件布局和受力結(jié)構(gòu)的理論分析確定規(guī)范的施工工序，之后施工人員需嚴(yán)格按照規(guī)范開展工作，確保發(fā)揮承載力作用，強(qiáng)化加固的效果。需要注意的一點(diǎn)是，預(yù)應(yīng)力加固法在施工時對溫度有一定的要求，最合適的施工溫度環(huán)境為60℃。

3.7 承重結(jié)構(gòu)加固法

對房屋建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于提高其整體承載能力，因此可采用承重結(jié)構(gòu)加固法，提高房屋建筑的機(jī)械強(qiáng)度，防止出現(xiàn)威脅房屋穩(wěn)定性的現(xiàn)象。結(jié)合當(dāng)前房屋建筑發(fā)展實(shí)際，最常見且應(yīng)用較多的承重結(jié)構(gòu)加固方法是水泥砂漿面層加固和鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固，兩種加固方法都是從房屋建筑面層出發(fā)而實(shí)施的。應(yīng)用水泥砂漿面層加固方法，施工人員需開展全面的墻體檢查，若墻體存在裂縫則先補(bǔ)后施工，經(jīng)處理后對墻面進(jìn)行清理并用水浸濕，接著再使用水泥砂漿進(jìn)行加固。把配比好的水泥砂漿趁著墻面還濕潤時直接涂抹到外層，多次少量涂抹，控制單次涂抹厚度在1.5cm左右，總涂抹厚度控制在2cm以上、3cm以下，在完全涂抹完成后再對墻面進(jìn)行灑水，這樣可以獲得更堅(jiān)實(shí)的加固效果。應(yīng)用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固方法，與上述施工工序基本相同，主要區(qū)別在于要同時鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格規(guī)格為1.5cm×1.5cm較為合適，鋼筋直徑控制在0.4cm～0.8cm之內(nèi)，水泥砂漿鋪設(shè)厚度為2.5cm～4cm，鋼筋厚度則為>1cm。結(jié)合房屋建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際選擇合適的承重結(jié)構(gòu)加固方法，獲得有效加固效果。[4]

3.8 防水工程加固

影響房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性很大的一個原因是漏水問題的存在，長時間的滲水會對房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)剛性、強(qiáng)度降低，繼而安全質(zhì)量水平下降，危及住戶安全和財(cái)產(chǎn)安全。對此，則需要通過采取防水施工方式對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。通常所采用的防水措施分為兩種，一種是剛性防水，一種是柔性防水。剛性防水施工過程是將準(zhǔn)備好的水泥、砂石與添加劑、高分子聚合物等按照一定比例混合，然后將混合好的材料涂刷在建筑外墻上，尤其是出現(xiàn)滲水問題的地方，如使用膨脹水泥制成的防水砂漿、硅酸鹽水泥制成的防水砂漿等都是較為常見的剛性防水材料，其具有更密實(shí)的孔隙，以及抗拉性，能夠?qū)崿F(xiàn)有效防水，發(fā)揮加固作用。柔性防水施工過程是對滲水部位的原來地面進(jìn)行找平，一般使用水泥砂漿完成，等待水泥砂漿干透后，用聚氨酯防水涂料或者橡膠改性瀝青防水材料等對其進(jìn)行涂刷，不同空間的層面涂刷要求不同，如廚房一般需求0.5m以上，衛(wèi)生間則一般要求1.2m左右。剛性防水施工和柔性防水施工完成后都需要對其做閉水試驗(yàn)，檢測施工效果并改正。

4 房屋建筑加固施工中需注意的問題

在對房屋建筑進(jìn)行加固施工時應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)問題：一是選擇專業(yè)性更強(qiáng)的施工隊(duì)伍，由專業(yè)人員對房屋建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行評估分析，立足于實(shí)際確定科學(xué)合理的施工方案，之后嚴(yán)格按照施工工序和施工圖紙完成加固施工，確保其加固質(zhì)量；二是選擇合適的施工材料，加固所使用的施工材料要與之前建筑施工所用材料相一致，相關(guān)配比比例、施工設(shè)施也要符合要求，避免對建筑原結(jié)構(gòu)造成不良影響；三是完成房屋建筑加固施工后需定期實(shí)施檢測，并采取保養(yǎng)措施，檢查加固后房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保加固效果的長效性。

5 結(jié)語

綜上所述，房屋建筑加固設(shè)計(jì)是保障其整體安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵，對于建筑使用性能和建筑成本投入都起到積極作用，通過科學(xué)合理的房屋建筑加固設(shè)計(jì)能夠切實(shí)提升房屋安全指數(shù)，并利于延長其使用壽命，維護(hù)人們的人身財(cái)產(chǎn)安全。在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，應(yīng)嚴(yán)格把控施工材料的選擇與應(yīng)用，合理采用增加截面加固法、外粘碳布加固法以及外粘鋼板加固法等加固施工技術(shù)，構(gòu)建安全穩(wěn)固的房屋居住環(huán)境。