廣東建業(yè)檢測(cè)鑒定有限公司

　　建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造是指既有建筑在全壽命使用期內(nèi)，在科學(xué)的檢測(cè)鑒定基礎(chǔ)上，采取合理的維修加固措施，或通過(guò)結(jié)構(gòu)改造，以提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，滿足建筑物的正常使用功能，保證建筑節(jié)能與環(huán)保，延長(zhǎng)建筑物安全使用壽命。其中既包括了對(duì)既有建筑達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限后的加固，也包括了對(duì)既有建筑的性能維護(hù)，還包括部分新建筑的使用功能改造以及設(shè)計(jì)、施工造成的損害補(bǔ)救等等，對(duì)此開(kāi)展研究，有利于落實(shí)黨中央提出的科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，符合建筑“四節(jié)”即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材工作的要求。

　　1．建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造行業(yè)的發(fā)展前景

　　據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)既有建筑物的總量（包括城鎮(zhèn)房屋建筑、工業(yè)建筑等）約400多億平方米。一些專家估計(jì)，約有30～50％的建筑物出現(xiàn)安全性失效或進(jìn)入功能退化期，既有建筑物的加固是一新興的學(xué)科與行業(yè)，具有令人矚目的發(fā)展前景和潛力，上世紀(jì)末美國(guó)勞工部門(mén)預(yù)測(cè)，建筑維修加固改造業(yè)在21世紀(jì)仍是世界各國(guó)受歡迎的九大行業(yè)之一。目前，美國(guó)維修加固改造現(xiàn)有建筑物的費(fèi)用已高達(dá)近六萬(wàn)億美元，1980年美國(guó)建筑維修改造工程已占其全部工程的三分之一。丹麥用于維修加固改造與新建工程投資比例為6：1。1983年，瑞典用于維修改造的投資占建筑業(yè)總投資的50％，中國(guó)比上述發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展晚，同濟(jì)大學(xué)朱伯龍教授預(yù)言：“對(duì)建筑業(yè)來(lái)說(shuō)，21世紀(jì)將是建筑改造的世紀(jì)”。

　　隨著人們生活水平的提高，對(duì)房屋建筑提出了更高的要求，土地是的資源，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)不允許無(wú)限度地鋪攤子占用大量耕地搞建設(shè)。舊城改造、舊建筑物的維修加固、拓展應(yīng)用是城市建設(shè)的必然選擇之一。通過(guò)對(duì)建筑物的加固改造來(lái)增層、擴(kuò)建、改變用途，使舊建筑煥發(fā)新活力。工程中的缺陷可能源自于劣質(zhì)的材料或施工中的疏忽，甚至是設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤、有害環(huán)境的侵蝕或混凝土等材料的老化，這些缺陷的處理需要結(jié)構(gòu)維修和加固，對(duì)舊建筑不符合抗震設(shè)防要求的也需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震加固。

　　作為新興行業(yè)，其發(fā)展的障礙主要是技術(shù)儲(chǔ)備不足而新手眾多，迫切需要開(kāi)展研究與實(shí)踐工作，以提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。淄博市建筑設(shè)計(jì)研究院成立了結(jié)構(gòu)工程維修加固改造研究課題組，結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展對(duì)建筑物維修、加固改造成套技術(shù)的研究，在近十年的研究實(shí)踐中，逐漸學(xué)習(xí)、探索、總結(jié)、歸納了一系列常用的一般建筑物維修加固改造的方法與技術(shù)。在對(duì)這一課題的研究過(guò)程中，先后發(fā)表關(guān)于建筑物維修改造加固技術(shù)及應(yīng)用的論文七篇，獲市自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)成果獎(jiǎng)三項(xiàng)，完成建筑物維修加固改造設(shè)計(jì)工程實(shí)踐二十余項(xiàng)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　2．建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造的程序

　　通過(guò)本課題的研究，結(jié)合不同工程實(shí)際，總結(jié)一般建筑結(jié)構(gòu)維修加固的程序如下.按照科學(xué)的程序進(jìn)行，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造不走彎路，避免漏項(xiàng)，制定合理的方案，取得較好的效益。

　　2.1 收集維修加固改造建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)資料

　　收集被維修加固改造建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料，主要包括設(shè)計(jì)資料和施工資料、設(shè)計(jì)施工變更資料、建筑用材料資料、竣工和驗(yàn)收資料、使用過(guò)程的有關(guān)情況、發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題、業(yè)主新的使用要求等。

　　2.2 建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的質(zhì)量鑒定、材料性能的檢測(cè)

　　對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行完損性和安全性鑒定，從而為維修加固改造提供依據(jù)。完損性主要是指建筑結(jié)構(gòu)目前的破損狀態(tài)，以外觀檢查為主；安全性主要是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的安全程度，以內(nèi)力分析和截面驗(yàn)算為主；在地震區(qū)，對(duì)舊建筑結(jié)構(gòu)尚應(yīng)進(jìn)行抗震性能鑒定。

　　對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所用材料有懷疑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)材料的有關(guān)性能檢測(cè)，以獲得材料的實(shí)際強(qiáng)度等性能的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

　　檢測(cè)和鑒定應(yīng)由具備相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)和鑒定單位完成，并出具檢測(cè)報(bào)告和鑒定意見(jiàn)書(shū)，檢測(cè)報(bào)告和鑒定意見(jiàn)書(shū)做為建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造的依據(jù)之一。

　　2.3 制定建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造的方案

　　制定建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造方案應(yīng)綜合考慮各種相關(guān)因素，主要依據(jù)是建筑結(jié)構(gòu)的使用功能要求，有關(guān)的國(guó)家行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，可能實(shí)施的維修加固改造施工條件等。

　　維修加固改造方案的制定是一項(xiàng)高技術(shù)的系統(tǒng)工作，應(yīng)進(jìn)行方案的對(duì)比和優(yōu)化，選擇產(chǎn)出投入比較高、簡(jiǎn)便易行、質(zhì)量易于保證、環(huán)境效益較好的方案實(shí)施。

　　2.4 建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造的設(shè)計(jì)

　　根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造方案進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，此時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題主要是新舊建筑結(jié)構(gòu)的連接及協(xié)同工作，應(yīng)考慮施工的可行性，盡量詳細(xì)地提出施工注意事項(xiàng)和施工先后順序。

　　2.5 建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造的施工

　　施工應(yīng)由具備相應(yīng)專項(xiàng)施工資質(zhì)的隊(duì)伍完成，施工前應(yīng)制定詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)和安全措施，切實(shí)保證施工期間人員和建筑物的安全，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)與原設(shè)計(jì)不符情況和安全異常情況應(yīng)及時(shí)通知業(yè)主和設(shè)計(jì)單位，采取處理措施。

　　2.6 建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)督和竣工驗(yàn)收

　　施工過(guò)程應(yīng)委托有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理單位進(jìn)行監(jiān)理，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)經(jīng)常去施工現(xiàn)場(chǎng)了解施工情況，解決施工中存在的問(wèn)題，并參加相關(guān)部位的分部分項(xiàng)驗(yàn)收和竣工驗(yàn)收，對(duì)重要工程或工程的關(guān)鍵重要部位應(yīng)在加固施工完成后進(jìn)行一些現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

　　竣工后應(yīng)提醒業(yè)主定期對(duì)加固改造部位檢查工作狀態(tài)，次檢查時(shí)間不大于10年。平時(shí)使用過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采取措施。

　　3．建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計(jì)的基本原則

　　3.1 建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)由人士承擔(dān)

　　建筑結(jié)構(gòu)是否需要加固，應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，專家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)提出鑒定意見(jiàn)書(shū)。鑒定意見(jiàn)書(shū)可以做為結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。由于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而復(fù)雜，況且還要考慮業(yè)主的種種要求，因此，承擔(dān)維修加固改造設(shè)計(jì)的人員除具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外，還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗(yàn)才能夠全面系統(tǒng)地分析問(wèn)題，提出較為合理的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案。

　　3.2 維修加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時(shí)與的關(guān)系

　　當(dāng)某些構(gòu)件不滿足要求時(shí)必須進(jìn)行加固，但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會(huì)被忽視，加固設(shè)計(jì)人員應(yīng)從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系安全的角度來(lái)考慮。當(dāng)個(gè)別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時(shí)，可進(jìn)行局部加固；結(jié)構(gòu)整體不滿足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固。臨時(shí)加固的要求可以適當(dāng)降低一些。

　　一般而言，結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固或部分構(gòu)件加固后，并不意味著該結(jié)構(gòu)整體承載能力就一定提高或是安全的，其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理、構(gòu)件之間的連接是否可靠、原有的構(gòu)造措施是否得當(dāng)與有效等，這些就是結(jié)構(gòu)整體性或結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵，因此，結(jié)構(gòu)工程師在承擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行檢查與評(píng)估，以研究是否需作相應(yīng)的加強(qiáng)，而不能僅僅關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部或部分構(gòu)件。

　　建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造應(yīng)盡量少停產(chǎn)，在不影響或少影響工作和生活的條件下進(jìn)行。盡量保留原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，減少拆除的工作量，保留的部分應(yīng)有足夠的安全性和耐久性，并具有利用價(jià)值。加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施工場(chǎng)地、各種管線、相鄰建筑、相鄰道路等的影響，考慮施工的可行性與方便。

　　3.3 維修加固改造的實(shí)施必須有科學(xué)的先后順序

　　通常應(yīng)先治理后加固，由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動(dòng)、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，在加固時(shí)，應(yīng)采取有效的治理對(duì)策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時(shí)機(jī)，使之不致對(duì)加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。

　　結(jié)構(gòu)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸�。一般而言，�?yīng)先加固后拆除；先加固后開(kāi)洞；先基礎(chǔ)后柱、梁和板；先重要構(gòu)件，后次要構(gòu)件，后做好保護(hù)與防護(hù)。

　　3.4 加固改造設(shè)計(jì)還應(yīng)注意復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，做好抗震加固設(shè)計(jì)

　　地震區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固，除應(yīng)滿足承載力要求外，還應(yīng)復(fù)核其抗震性能。結(jié)構(gòu)加固后不應(yīng)存在因局部加強(qiáng)或剛度突變而形成新的薄弱部位，同時(shí)還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大或變化而導(dǎo)致地震作用效應(yīng)增大或變化的影響。

　　在進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)還注意以下一些問(wèn)題：結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的分布要均勻，避免出現(xiàn)新的薄弱層；豎向構(gòu)件要連續(xù)，保證傳力途徑明晰；增加構(gòu)件或加固原有構(gòu)件，均要考慮減少整個(gè)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的可能性；加強(qiáng)薄弱部位的抗震構(gòu)造；要使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更加合理，防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，消除不利于抗震的強(qiáng)梁弱柱、強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)等不良受力狀態(tài)；考慮建設(shè)場(chǎng)地的影響，加固后的結(jié)構(gòu)要選擇地震反應(yīng)力小的結(jié)構(gòu)體系；對(duì)原有的不合理結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑等應(yīng)盡量進(jìn)行改良。

　　3.5 應(yīng)采用成熟的結(jié)構(gòu)維修加固改造技術(shù)，這些技術(shù)也正是本課題組研究的主要內(nèi)容

　　在結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)時(shí)，要注意選用新材料、新工藝、應(yīng)用成熟的新技術(shù)。但此時(shí)應(yīng)注意，要采用經(jīng)過(guò)正式鑒定的技術(shù)和產(chǎn)品，并根據(jù)具體情況確定采用新技術(shù)的可行性；對(duì)于其它一些新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)慎重研究和試驗(yàn)確定可靠后方可采用。

　　加固方法的選擇應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果，結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因（如完好情況下的加固及受損狀態(tài)下的加固）結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等，并按加固效果可靠、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理原則，綜合分析確定。特別注意，靜力加固必須考慮結(jié)構(gòu)的二次受力問(wèn)題，加固重點(diǎn)側(cè)重于承載力的提高；抗震加固一般不考慮二次受力，加固重點(diǎn)側(cè)重于結(jié)構(gòu)的延性和整體性。

　　3.6 消除加固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象

　　為適應(yīng)加固結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象而較為充分地發(fā)揮后加部分的潛力，加固結(jié)構(gòu)所用鋼材，一般應(yīng)選用比例極限變形較小的低強(qiáng)度（I、II級(jí)）鋼材；為提高二次組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的粘結(jié)性能，保證新舊兩部分能整體工作共同受力，加固結(jié)構(gòu)所用水泥及混凝土要求收縮性小，好微膨脹，與原構(gòu)件的粘結(jié)性好，早期強(qiáng)度高。對(duì)加固結(jié)構(gòu)所用化學(xué)灌漿材料及膠粘劑，要求粘結(jié)強(qiáng)度高，可灌性好收縮性小，耐老化，無(wú)毒或低毒。

　　加固結(jié)構(gòu)的新加部分，因應(yīng)力、應(yīng)變滯后而不能充分發(fā)揮其效能，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)工作的應(yīng)變應(yīng)力值較高時(shí),對(duì)于受壓構(gòu)件和受剪構(gòu)件，往往會(huì)出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與后加部分先后破壞的各個(gè)擊破現(xiàn)象，致使結(jié)構(gòu)加固效果很不理想或根本不起作用，相反，加固時(shí)若進(jìn)行卸荷，情況則不同。卸載加固，由于應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以降低乃至消失，破壞時(shí)新舊兩部分就可同時(shí)進(jìn)入各自的極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)總的承載力可顯著提高。

　　卸荷加固結(jié)構(gòu)的截面承載力計(jì)算，原則上仍按二次受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行，但當(dāng)卸荷達(dá)到一定程度，可近似簡(jiǎn)化按一次受力組合結(jié)構(gòu)計(jì)算，特別是以鋼筋為主要承力的受拉、受彎及大偏心受壓構(gòu)件。

　　卸荷可以是直接卸荷，也可以是間接卸荷。直接卸荷，是全部或部分地直接搬走作用于原結(jié)構(gòu)上的可卸荷載；間接卸荷，用反向力施加于原結(jié)構(gòu)，以抵消或降低原有作用效應(yīng)。直接卸荷直觀、準(zhǔn)確，但可卸荷載量有限，一般只限于活荷載；間接卸荷量值無(wú)限，甚至可以使作用效應(yīng)出現(xiàn)負(fù)值。間接卸荷有楔升卸荷和頂升卸荷，前者以變形控制，后者以力控制。預(yù)應(yīng)力加固法與卸荷合而為一，是將結(jié)構(gòu)所受荷載，通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段部分地轉(zhuǎn)移到新加結(jié)構(gòu)的一種方法。

　　4．國(guó)際《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367—2013的主要內(nèi)容

　　4.1 國(guó)家工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于1990年發(fā)布了協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CECS25：90（以下稱舊規(guī)范），該規(guī)范執(zhí)行了十多年，對(duì)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)與施工起到了很好的技術(shù)指導(dǎo)作用，促進(jìn)了混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，國(guó)家建設(shè)部把舊規(guī)范經(jīng)過(guò)修訂，擴(kuò)充新內(nèi)容，上升為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50367—2013（以下稱新規(guī)范），并于2013年起執(zhí)行。

　　4.2 新規(guī)范提出了七種加固方法和三種配套使用的加固技術(shù)，分別是“加大截面加固法”、“置換混凝土加固法”、“外加預(yù)應(yīng)力加固法”、“外粘型鋼加固法”、“粘貼纖維復(fù)合材料加固法”、“粘貼鋼板加固法”、“增設(shè)支點(diǎn)加固法”、和“植筋技術(shù)、錨栓技術(shù)、裂縫修補(bǔ)技術(shù)”。另在附錄中還推薦了“鋼絲繩網(wǎng)片－聚合物砂漿加層加固法”、“繞絲加固法”兩種加固方法和“已有混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋阻銹方法”一種加固技術(shù)。

　　4.3 新規(guī)范進(jìn)一步明確了加固設(shè)計(jì)一般規(guī)定、設(shè)計(jì)計(jì)算原則以及加固方法及配套使用的技術(shù)。特別應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的使用年限應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位共同商定，一般情況下宜按30年考慮。使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。

　　5.結(jié)語(yǔ)

　　建筑結(jié)構(gòu)的維修加固應(yīng)按照合理、科學(xué)的程序進(jìn)行,其設(shè)計(jì)應(yīng)遵守本文提出的原則.建筑結(jié)構(gòu)維修加固改造課題組研究的重點(diǎn)是在國(guó)家行業(yè)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下,選擇合適的加固方法和加固技術(shù),綜合應(yīng)用各種技術(shù)手段,賦予危舊建筑結(jié)構(gòu)新的活力.