對舊建筑進行結(jié)構(gòu)加固，該用什么樣的方案？
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，人們對建筑的要求也越來越高，建筑物的裂損現(xiàn)象不僅美觀度降低，嚴重的話甚至影響著人們的正常生產(chǎn)和生活。建筑物中裂縫的存在預示著結(jié)構(gòu)承載力可能不足，過大的裂縫會促使鋼筋生銹而降低結(jié)構(gòu)耐久性，會造成房屋滲漏影響建筑物美觀，影響人們生活。
哪些建筑物需要進行結(jié)構(gòu)加固
比如上世紀六七十年代建成的教學樓、住宅樓工程，隨著運行時間的推移，有些工程設(shè)施老化失修，有些工程設(shè)施由于受當時客觀條件的限制，存在著設(shè)計考慮不周、規(guī)范標準低的缺陷，所以需要對這些建筑物進行除險加固。
1）質(zhì)量較差。
為對原建筑作結(jié)構(gòu)質(zhì)量鑒定，在原結(jié)構(gòu)的一些主要受力構(gòu)件部位鑿開部分抹灰層后發(fā)現(xiàn)：主要受力構(gòu)件的砼質(zhì)量較差，有較多蜂窩、麻面等缺陷，局部位置有露筋且已銹蝕，砼的整體密實度比較松散。因此，必須先對結(jié)構(gòu)進行補強。
2）補強項目多，施工難度大。
要補強的柱每層有30根，9層共270根，補強要求是從基礎(chǔ)處開鑿，各樓面柱角鑿通，直接到10樓面（原屋面），再與加層結(jié)構(gòu)連接； 梁補強主要是對支承新增.臺電梯井壁的梁進行補強，經(jīng)放線后打鑿掉新增電梯井位置的樓板砼，保留住該位置的各層間梁，新增電梯井壁座在梁面上，梁經(jīng)用角鐵及扁鐵焊接加固后成為新增電梯井壁的支座。
建筑物結(jié)構(gòu)加固的分類和方法
1）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固主要是地基承載力的建筑物進行加固，其主要方法有：
1．抬墻梁法。采用預制的鋼筋混凝土梁或鋼梁穿過原建筑的基礎(chǔ)梁下。置于原基礎(chǔ)兩側(cè)的樁或墩基礎(chǔ)上，支承新增結(jié)構(gòu)荷載。抬墻梁的平面位置應(yīng)避開一層門窗洞口，不能避開時，應(yīng)對抬墻粱上的門窗洞口采取加強措施，并應(yīng)驗算梁支承處磚墻的局部承壓強度。
2．墩式加固法。是直接在基礎(chǔ)下分段挖空至持力層澆筑墩式混凝土基礎(chǔ)，Z后使分段基礎(chǔ)聯(lián)成一整體，承受增層結(jié)構(gòu)荷載。
3．當原建筑基礎(chǔ)底面積不足時，可采用基礎(chǔ)加寬法。對條形基礎(chǔ)可采用一側(cè)加寬或兩側(cè)加寬，對柱基可沿基礎(chǔ)四邊加寬，加寬時可每隔1000～1500mm設(shè)置一根鋼筋混凝土減荷梁。
2）混凝土結(jié)構(gòu)加固
1．加大截面加固法。
該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時問長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2．置換混凝土加固法。
該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點；適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。
3．植筋技術(shù)法。
這是一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)；可植入普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程。
4．預應(yīng)力加固法。
該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響；適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固，但在無防護的情況下，不宜用于混凝土收縮與變大的結(jié)構(gòu)。
5．裂縫修補技術(shù)。
根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護方法進行修補，使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術(shù)；適用于已有建筑物中各類裂縫的處理，但對受力性裂縫，除修補外，尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。
3）鋼結(jié)構(gòu)加固
1．改變鋼結(jié)構(gòu)計算圖形的加固法。
是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法；改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般方法為：增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算：加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等，以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性；增設(shè)支撐或輔助桿件，使結(jié)構(gòu)的長細比減小以提高其穩(wěn)定性；在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負荷。
2增設(shè)支點加固法。
增設(shè)支點加固法是通過增設(shè)支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設(shè)支點后，減小了跨度，從而能較大幅度地提高承載能力，并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。增設(shè)支點加固法優(yōu)點是簡單可靠，缺點是使用空間會受到一定影響。
3．有粘結(jié)外包型鋼加固法。
外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊，外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法，即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體，加固后的構(gòu)件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。
4．粘貼纖維增強塑料加固法。
除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。注意的是，加固工程完成后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板，從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。如錨固區(qū)粘貼面積少于90%，非錨固區(qū)粘貼面積少于70%，則此粘貼無效，應(yīng)剝下重新粘貼。對于重大工程，為真實檢驗加固效果，尚需抽樣進行荷載試驗，一般僅作標準使用荷載試驗，即將卸去的荷載重新全部加上，其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計使用要求。
加固案例：
全方位加固
某希望小學教學樓加固工程中，項目局部四層，建筑面積1500平方米。工程加固原因是原有施工過程中水泥混凝土的強度不符合設(shè)計要求并不能滿足使用要求，對原有的教學樓的梁、板、柱進行加固，柱的加固采用增大截面，在原有框架柱四周增加7.5CMC35水泥混凝土，梁的加固采用無粘15.24的結(jié)預應(yīng)力鋼絞線（張拉力為0.5），外部再采用黏貼鋼絲網(wǎng)粉刷砂漿；板采用黏貼T300的碳纖維。
工程在加固過程中實行全方位、全過程質(zhì)量管理，確保了工程合格率為100%，優(yōu)良率80%以上，確保了整體工程竣工驗收達到優(yōu)良標準。
柱的加固
經(jīng)對原設(shè)計圖紙復核后得知，原設(shè)計基礎(chǔ)是按建12層考慮的，當時由于資金問題暫建9層，現(xiàn)經(jīng)復核基礎(chǔ)承載力可滿足加建至15層的要求，垂直受力構(gòu)件（砼柱）經(jīng)補強后也能滿足加建至15層的要求。
柱補強設(shè)計：柱身先打鑿抹灰層后用角鐵L80X80X8包住柱的四角，另用扁鐵-60X8@500預留灌漿管后抹1:2水泥砂漿封閉，在水泥砂漿強度達到80%時用環(huán)氧樹脂進行壓力灌漿，使柱的加固材料能與原結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，形成整體共同受力。
新增電梯井周邊的構(gòu)件加固
該新增電梯位于舊電梯井旁邊，其位置正好有一個長方形房間，只要在一邊增設(shè)一條梁與原有房間的三條梁即可組成新的電梯間梁結(jié)構(gòu)體系，打穿該位置樓板，再在梁上增建電梯井壁板即可形成新的電梯井。 9層以下要與舊電梯井作特殊連接，10層及以上隨新增加層施工；新電梯井基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，樁頂設(shè)承臺及地梁，按常規(guī)施工至首層后，采取以下的流程進行施工：舊樓的柱、電梯井、層間樓面梁作加固處理綁扎、焊接井壁鋼筋鋼筋驗收井壁模板安裝澆砼上一層電梯井結(jié)構(gòu)施工。
由于舊梁上增建了電梯井壁板，故舊梁需作補強，補強做法詳見圖。舊梁加固補強施工工藝如下： 首先按軸線及設(shè)計要求鉆孔安裝好各部位的膨脹螺栓，并將梁的扁鐵箍焊接，按圖所示將各部位角鐵、扁鐵、鋼筋按規(guī)范及設(shè)計要求焊接牢固。加固材料尺寸需要每層實量，凡與角鐵有接觸的電梯井砼墻鋼筋的端部均要焊接牢固。
加層新、舊柱接頭部位處理技術(shù)
加層的柱子全部按舊樓柱子位置布置，接頭采用鋼骨架連接方法，先將九層加固舊柱的柱四角角鐵伸出原有天面1000mm，再配以角鐵、扁鐵和鋼筋組成鋼骨架接頭，然后利用鋼骨架接頭接駁上層柱子鋼筋往上施工加層的砼柱和框架結(jié)構(gòu)。 施工前先將舊屋面要加層的部位打鑿并清理好原有的構(gòu)筑物、隔熱層等，然后按以下的流程進行施工： 鑿穿屋面在九樓有柱的四角焊接新增柱的角鐵箍柱筋綁扎、焊接鋼筋驗收柱及樓面梁、板模板安裝澆灌柱砼!安裝樓面梁、板鋼筋澆灌樓面梁、板砼保養(yǎng)及進入上一層結(jié)構(gòu)施工。
加層新、舊柱接頭施工工藝如下：
按新加層設(shè)計圖紙軸線、柱位線放出柱網(wǎng)柱位后鑿低柱位80mm安放L80X80X8角鐵柱箍，有屋面梁的在柱位部分鑿到露出面筋，角鐵柱箍先與屋面舊梁面筋焊接，形成新加層10樓面的柱腳箍截面； 在加固9樓柱角鐵安裝的同時，將角鐵從柱頂伸出新增10樓（原屋面）1000mm，并與10樓柱腳角鐵箍焊接。10樓面的柱筋全部設(shè)計為U型柱筋，與伸出的角鐵及角鐵箍焊接牢固； 為加強柱腳的穩(wěn)固，再用300mm高的U形筋（直徑規(guī)格與柱中筋相同）與柱中筋焊接，為防止柱頭箍筋加密部位難以綁扎，焊接兩道扁鐵-60X6成十字形與柱筋、角鐵焊接。
總之，建筑物結(jié)構(gòu)加固與改造工程是人類歷史發(fā)展的客觀需要。它符合科學發(fā)展觀所倡導的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。就目前來看，上述結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待在實踐中進一步探索，隨著建筑科學技術(shù)的不斷進步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固方法將會有更大拓展。
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