民用建筑加固改造的结构设计

【摘 要】随着当代建筑行业的逐渐发展,建筑行业逐渐兴起.由于建筑工程的增加,建筑的加固改造成了施工过程中的主要技术手段且发挥着重要作用.基于此,本文对房屋的加固工程改造的结构设计进行了探讨,与大家共同商榷.

【关 键 词】结构设计；民用建筑；加固改造

随着现代社会的经济快速发展,民用建筑已成为特别建筑.因为它要被使用几十年或者永远的保留下来,但现在社会发展对建筑产生了新的外观要求.为此,目前建筑工程加固的建筑也在逐渐增多,这次改进不仅改善了房屋户型,有的也对建筑的楼层进行了添加,改善了其使用性能.为了使建筑跟进潮流的现代城市相匹配,实现城市规划和房屋使用的新标准.也有一些建筑是由于长久失修导致房屋质量出现问题需要进行维修或维护使房屋得到相关的性能改造.所以,对房屋的加固改造对建筑工程具有重要的建筑意义

1加固改造鉴定步骤

已建工程在加固改造前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定.一般步骤是：（1）收集资料.调查了解该项目的状况（包括：设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等）和准备改造的内容（使用功能、条件等）.（2）现场调查、测试.在现场收集建筑材料资料（主体结构和维护结构材料的损伤情况等）和建筑结构（结构变形、裂缝等）资料.（3）根据项目实际情况和要求的加固改造方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对加固改造方案加以验证.（4）加固改造工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作.

2加固改造的有效措施

2.1根基的加固

房屋的基础加固实施比较困难和复杂.建筑物经过几年的自然降已经达到了沉降的相对稳定,这时在进行加固的时候,肯定会造成原有基础的附近土壤松动,从而影响了新的加固基础的根基稳定状态.基础加固一般有两个方面,一方面是在原有的基础上增添原有基础的横截面积以达到接层以后的抗压力,这种加固方法一般适用于独立型建筑的加固基础.另一方面就是在原有基础的旁边增设基础,在通过构件的相互转换将承载压力传至到各个基础上去,来分担原有建筑的荷载.桩基础经常采用这种加固方式.

在对建筑的加固基础的过程中,要尽量避免对原有建筑的基础的破坏,这是由于原有基础仍然要受到原有建筑的承载压力.同时也要根据现场的实际情况对结构主体产生的破坏和主体容易滑动的地方采取临时加固的措施.在进行加固过程的设计时应该考虑接层以后新基础的沉降会不会对建筑的主体产生影响,并建议加固基础时采用减小沉降的相关地基处理方法,可以在地基的局部应用换土、压实等办法已达到降低沉降的目的.

2.2原有构件的加固措施

建筑的加固结构框架的加固部位大多是指梁和柱.柱不符合承载力的要求,主要是因为柱轴压比不符合规范要求,即横截面积或者是混凝土的标号不符合标准.在建筑的加固过程中主要是对柱的截面积来实现的.一般来说有两种方法,一种是在通过在原来混凝土上面包裹一层混凝土,使它们成为一个整体,以实现柱面积的增加来实现目的.另外一种就是在原有钢筋混凝土的外表面用钢结构进行加固,从而分担原钢筋混凝土的上部压力荷载.加固使用的梁一般不满足承载力的要求,这是由于梁的下部配筋不能满足荷载作用下的要求.而且在加固的过程中和柱的加固方法类似都是在原有混凝土的表面增加混凝土的截面积来增大荷载能力.加固过程也可以运用钢结构对梁进行加固,增强其抗弯抗剪能力.在加固过程中对墙体承载力和抗震构造而加固的一般采用砖混结构加固,砖混结构墙体的质量好坏可以直接影响整个建筑的抗震的是否牢固.

2.3混凝土结构的加固改造

当前建筑行业应对混凝土结构进行加工改造的方法主要包括了一下几点,笔者进行了详细地分析.（1）外包钢加固法.该方法的特点在于：将型钢设置在混凝土构件的附件,使其和混凝土协调工作,以提升承载力.主要方式包括了干式、湿式两大类.主要适用于：构件截面加大受限制,需大幅度增加高承载力.在使用化学灌浆外包钢时需将型钢表面的温度控制在60℃以下,对于具有腐蚀性介质的环境需要制定相应的防护措施.（2）加大截面法.该方法的特点在于,利用不断加大原结构材料的构件截面来提升建筑的承载力.主要适用于普通构建,如：梁、柱、板、墙等.（3）增设支点法.该方法的特点为：通过增加支点数量,实现构件的减少来计算长度和变形,提升承载力.主要分为刚性、弹性支点两种,主要适用于：净空不受限的梁、板、桁架等.（4）预应力加固法.该方法的特点为：结合预应力的钢拉杆及撑杆作用,对原结构实施加固改造,从而将原结构承受的荷载转至加固结构上.主要适用范围：需要提升承载力、刚度、抗裂性,且保证较小的占用空间,在于梁、板、屋架等方面的施工较为常用.（5）绕丝法.该方法的特点为：将钢丝包混凝土构件附近,使其与混凝土协调工作,提升承载力.主要适用于混凝土结构构件斜截面承载力较弱,以及要对受压构件施加横向约束力的条件下.（6）碳纤维织物加固.此方法的特点为：将碳纤维织物粘贴在混凝土表面来提升承载力.主要适用于一般的结构加固改造施工中,其优势在于抗腐蚀、耐潮湿等,但要采取必要的防火处理.在计算碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力时,需要参照平截面检测定的混凝土梁受弯基本理论,运用等效钢筋面积法来保证计算结果的有效性,当等效钢筋面积计算结果出来后,可利用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式展开计算.（7）粘贴钢板法.该方法的特点为：将钢板粘贴在混凝土表面来提升承载力.主要适用于：受弯、受拉构件(梁、板).通常在60℃以上的环境中不采用此方法,若处于腐蚀性介质环境时需要采取一定的防护措施.

2.4钢结构加固改造

钢结构加固改造是较为常见的加固方式,其主要分成以下两大类型：（1）加大构件截面.钢梁和钢柱的加固当否能够利用焊接或高强度螺栓连接来完成.对施工条件进行了全面的分析,需要对施工条件、加固构件的应力分布时等要素进行研究,重点分析由于焊接加固引起的残余应力和变形对加系数K（轴心受力的实腹构件：K等于0.8；偏心受力和受弯构件以及格构式构件：K等于0.9）.（2）转变结构计算简图.这种加固方式是运用添加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构；通过添加支撑改变构件长细比来加强稳定及承载能力；将铰接转化成刚接,降低构件计算长度.

2.5砌体结构加固改造

2.5.1砖砌体中常见的问题有砖砌体承载力及稳定性达不到要求,可通过扶壁柱法和钢筋网水泥法进行加固改造.

2.5.2适用于砖柱的加固方法包括了增大截面法、外包型钢法两大类.在砖砌体结构中出现裂缝问题后应该根据实际情况制定处理措施.具体为：因温度引起的裂缝,可利用填缝封闭和加筋锚固方法；若裂缝形状小且数量多,可在裂缝稳定时期进行灌浆补强；若裂缝由结构因素引起,需要先进行加固处理,再解决裂缝问题.

3加固更改设计时的软件工具

在进行加固改造之前,应该对加固的现场进行资料的收集和现场的取物调查,最后再对加固的方案进行结构检验.对于大型建筑工程在进行结构验算的时候应该运用结构软件进行计算分析,要确定数据准确无误,否则会对原来的结构带来安全隐患.一般砌体构造和混凝土构造运用PKPM、TBSA；钢构造运用3D3S、Xsteel、PS2000（门式钢架）、网状构造运用MST2000、CAD2000.而采用其他一些限元计算软件的时候应该注意构建参数以及荷载状况的设置等

4加固改造设计中应注意的问题

在加固改造工程中界面处理好坏,将直接影响加固设计效果,如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题,这将关系到结构改造的安全性问题.为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视,适当增大安全储备.

针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面,采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术,务必使加固面结合接触紧密,达到设计要求.加固改造工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载,在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系.对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力.事实上地基在长期荷载作用下,其容许承载力相应也会提高.根据相关资料,提高系数K可依据改造前后基底应力之比（p1/p2）参考选用（见下表）.

5结语

现在加固的构件主要还是针对构造和承载能力薄弱的构件,在对建筑加固完成以后要考虑到加强以后的构件对加强部位以致整个结构整体的影响.否则有时加固改造后会适得其反.例如：对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布；对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固,使得该层墙体的刚度大幅度增加,形成与相邻楼层的刚度差,对结构的抗震不利.此外还有加固后构件的承载能力提高,防火等级大幅度下降等问题.在建筑物进行加固的同时要从建筑的整体有总体上的把握,加固以后要符合现代结构设计理念和现代的建筑规程要求.