基于民用建筑结构加固的设计改造

杨勇 刘萍萍

摘要：钢结构基础加固工程设计技术作为民用建筑工程设计的重要技术组成部分，对不断提高大型民用建筑的结构安全性和稳定性起着重要的指导作用。本文首先介绍了民用建筑结构加固的设计和施工的基本原则，然后详细阐述了民用建筑结构基础加固的设计和施工的具体方法，为企业的相关工程技术和结构设计改造提供一定的理论参考。

关键词：结构设计;民用建筑;加固改造

民用的现代建筑通常被视为一种特殊的建筑商品，在建设完成并投入使用后，应保证其能够使用几十年甚至作为永久性建筑存在。然而，随着我国经济社会的不断发展，对各种民用建筑结构的安全性能的设计要求也在不断变化。一些大型的民用建筑加固工程主要是由于住宅用户生活需要的变化;而对于一些小规模的民用建筑改造项目，其主要原因可能是通过不断改变建筑外观和室内装饰，以跟上居住时代的发展趋势，从而充分满足我国现代住宅建筑的城市规划，或满足新一代现代住宅业主生活功能的要求。大型的民用建筑加固工程的一些原因也可能是由于其建筑质量本身存在一定的安全风险，或者建筑在投入使用后的有效寿命已经到期，可能需要重新安装、加固或维修。因此，探讨大型民用建筑主体建筑结构进行加固设计的基本问题，对民用建筑结构加固工程的初步改造具有重要的理论和客观的现实指导意义。

1结构加固设计改造原理

1.1混凝土加固材料的使用

为了有效地提高早期结构在后续加固中的应力应变和早期应力收缩滞后，结构钢加固的钢筋一般应选用大一级钢筋，并对比其进行加固的Ⅱ钢筋应力比大、极限小、变形量小。为了有效减少钢筋材料的使用，应考虑采用高强度钢筋，通过早期预应力加固处理，有效提高钢筋的早期应力收缩水平。为了保持两种无缝组合钢筋结构材料具有较高的无缝连接度和性能，同时能实现新旧复合材料在应力下的协调工作，还要在选择钢筋混凝土与钢筋混凝土的材料压缩性的同时，尽量保证原材料组分间无缝结合良好、早期粘结强度高;灌浆用化学粘结剂等用于灌浆的化学材料一般应保证其应力收缩小、附着力和强度高、耐腐蚀性强、填充能力好。

1.2加固结构的受力特性

与普通无筋钢结构体系相比，加筋钢结构往往具有不同的受力稳定特性。

（1）加固结构通常是二次加固结构的组合，新旧加固结构之间往往存在协调、弹性一致性的问题，使得加固工作出现问题。接触面施工做法的处理和建筑结构施工做法的设计是保证新旧建筑结构协调的重点。

（2）二次钢筋混凝土结构通常是二次钢筋混凝土应力组合结构，在二次钢筋混凝土结构未被原混凝土结构第一次接受应力之前，其受力状况特别好，但在二次钢筋混凝土结构中其整体承载力较低，而整体应变应力水平和结构表面的横截面应力水平都会较高。然而，新加固结构的一部分只能在二次荷载的共同作用下承受应力。此时，整体基础设施新增作用应力和新增应变的增加很可能是新增累积效应比原有结构加固应力和新增应变强度滞后，当原有的钢筋结构应力超限累积设置新的附加应力时，钢筋结构的强度可能还是比较低的，在原有结构尚未出现严重破坏的情况下，可加固结构的能量尚未完全超过规定的强度，此时应力已达到极限。

1.3新旧结构的协同工作

在新旧基础加固结构中，机械应力在使用过程中存在一定的特殊性，就是加固结构出现特殊情况或整个面受到了严重损坏，在旧的和新的加固结构中，机械接口往往同时产生剪力、拉力、弯曲和压缩应力，尤其是经常产生水平偏应力分量的构件。接触点表面应力的有效流动和传递是保证新旧结构协调利用的重要环节。轴承应力在接触面上的横向传递通常不是一个重要的因素，重要的点在于轴承的张力和表面的剪力。由于直接结构面离散性和间接结合强度，接触面的压缩拉伸和剪力性能以及间接粘结面的压缩剪切性能，往往不能同时满足直接拉伸与压缩剪切承载力的综合要求。

2加固改造的步骤

（1）积极收集相关信息。调查主要是了解工程的具体情况（包括：施工设计图纸、完成的设计资料、使用过程中的维修工艺日志、使用和维修环境等），以及工程准备、安装和改造的具体内容（包括使用过程中的功能和条件，等等）。

（2）现场调查和测试。及时收集主要建筑材料（现场）的设计资料和其他主要建筑结构的设计资料。

3加固改造方法

3.1混凝土结构加固改造

（1）增大物体横截面的方法。特点：本产品采用原材料制造，加大结构件截面，大大提高整体承载力。适用范围：梁、柱、板、墙等一般建筑构件。

（2）了解外钢模板的加固方法。特点：钢筋混凝土框架构件缠绕在钢筋型钢周围，可与其他混凝土构件协同工作，提高整体承载力。实践主要分为干地或湿地。限制使用范围：由于高度限制或需要大幅度提高整体承载力时，适当增加构件截面高度。当钢是由各种化学材料制成的灌浆时，钢基体的表面温度不应高于60℃℃.当室内环境有强腐蚀性介质时，必须有可靠的环保和防腐措施。

（3）研究预应力结构的加固方法。特点：一是采用新型预应力钢结构拉杆或钢支撑杆来加固原有的基础结构基础，使原有的基础结构需要承受的大部分荷载可以传递并连接到结构上进行加固。使用寿命范围：该产品能有效提高机械承载力、刚度和机械抗裂性。同时这种钢筋结构占用场地空间小，主要产品适用于梁、板、屋架等。不宜用于建筑温度通常高于60℃的高温环境导致建筑结构中混凝土墙体的收缩力逐渐增大。

（4）添加支点操作。特点：可根据构件高度增加多支点，有效减少空间长度和结构变形的计算，提高整体承载力。高刚度高强度弹性矩形支点结构有两种。适用范围规格：适用于室内净空或限制施工的梁、板、桁架等。

（5）粘贴不锈钢板的方法。特点：钢筋混凝土墙面可粘贴不锈钢板，有效提高整体承载力。适用范围规格：本产品适用于箱体弯曲、承压等结构件（梁、板）。不适合在相对温度通常高于60℃的高温环境中使用℃。当此类环境条件具有强腐蚀性和水性时，应采取可靠的环保处理措施。

3.2砌体结构加固改造

（1）对于建筑砌体，水泥问题的主要原因可能是建筑砌体基础的承载力和结构稳定性明显不足。水泥加固施工方法主要有转扣柱法和砖网基水泥加固法（2）墙体砖柱砖对应的墙体钢筋处理方法主要有采用增加大截面钢筋法和采用大钢筋外包装加固方法。砖墙、砌体结构常见裂缝需要根据实际情况进行分析处理。对于墙体温度变化引起的脆性裂缝，可考虑两种方法：填充和加固密封，以及基础钢筋和锚固。由于脆性裂缝较薄，裂缝孔数较大，脆性裂纹继续发展稳定后，可考虑钢筋灌浆缝和加固锚固方法。而由于墙体结构的强度等原因以及脆性裂缝引起的一般要求首先对结构承载力或结构稳定性性能不足的裂缝问题进行综合处理，再进行处理，解决裂缝发展问题。

结语

民用的现代建筑通常被视为一种特殊的建筑商品，在建设完成并投入使用后，应保证其能够使用几十年甚至作为永久性建筑存在。然而，随着我国经济社会的不断发展，对各种民用建筑结构的安全性能的设计要求也在不断变化。目前，主体加固主要是针对基础结构和主体承载能力相对不足的主体构件，而对主体结构构件的整体合理把握和诊断与判别能力相对较弱。要注意房屋局部相邻构件的加固对房屋相邻局部构件乃至房屋整体建筑结构的直接影响。否则，加固或改造的需要最终会适得其反。另外，随着钢筋钢构件整体承载力的提高，要着重注意防火等级可能会明显降低等诸多问题。

参考文献：

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