既有建筑改造中的结构加固与功能提升研究

摘要：城市建设进入更新阶段后，越来越多既有建筑因年久失修或功能落后被列入改造计划。结构加固和功能提升作为其核心任务，不仅决定建筑的安全使用周期，也影响其适应新功能的能力。本文从结构安全风险出发，系统阐述常见加固对象及技术原则，深入探讨既有建筑在功能空间、绿色节能、智能系统和人居环境方面的优化路径，为城市建筑更新提供技术支持与可持续参考依据，推动既有资源再利用向高质量发展转型。

关键词：结构加固；功能提升；既有建筑

一、既有建筑改造中的结构加固需求分析

（一）建筑结构安全隐患的成因类型

既有建筑随着使用年限的延长，其原始设计所依据的规范与现行标准间存在显著差距，加之结构材料老化、施工误差累积、后期荷载变化等多重因素影响，导致建筑结构面临多种类型的安全风险。部分建筑在设计初期未充分考虑地震或风荷载效应，或未设防相应水平，造成在实际使用过程中抗灾能力偏低。钢筋锈蚀、混凝土碳化、节点疲劳等问题在长周期作用下导致构件承载能力下降，局部甚至出现开裂、变形或剥落等现象。在部分商业建筑中，由于使用功能变化、设备荷载叠加、结构改动不规范，造成结构整体受力体系发生破坏，诱发二次隐患。这些复杂因素的叠加加剧了对结构加固干预的紧迫性，也对改造技术提出更高要求。

（二）典型加固对象的识别与分类标准

加固对象的精确识别和分类是开展结构改造工程的基础前提。在实践过程中，需对建筑整体和构件局部进行系统性诊断，通过结构检测、荷载回顾、现场勘查等多种手段综合判断其劣化程度及承载能力。常见需加固部位包括楼板裂缝扩展区域、柱脚腐蚀脱落部位、屋面梁因长期荷载下产生变形的部位、基础因地基不均匀沉降造成开裂区域等。分类标准不仅包括功能性如承重构件、围护结构，还应细化到损伤特征、变形形式、荷载变化及构造节点等维度。科学分类后，有利于匹配最合适的加固方法，例如碳纤维布补强、粘钢加固、外包型钢、增大截面等，并有助于统筹施工周期、预算投入与建筑可维护性，提升加固工程的可控性和持久性。

（三）现行加固设计原则与力学控制要点

结构加固设计是一个高度技术化的过程，其核心在于确保新旧结构体系之间的协调性与整体性。设计应满足建筑物在使用期内的安全承载需求、正常变形控制、耐久性能以及构造可实施性，避免“过加固”或“弱补强”。在受力机制设计中，应充分考虑新增构件对原有结构荷载路径的改变，防止新构件未充分参与受力或造成局部应力集中。此外，还需确保材料弹性模量与旧构件的匹配度，防止因刚度差异导致新旧交界面失效。在施工技术方面，应避免影响原有结构的整体稳定性，选用低扰动、低湿作业的工艺路径，强化节点锚固连接。在安全系数选择上，应根据建筑用途、改造后荷载类型及抗震设防要求制定合理裕度，形成既节省资源又保障结构性能的加固方案，实现技术、经济、可维护性的平衡统一。

二、既有建筑改造中的功能优化与再利用路径

（一）建筑功能空间重构的适应性策略

既有建筑面临空间布局不合理、使用流线不畅、结构构造与现代功能冲突等多重制约，其功能重构需在保持结构安全的基础上进行多角度调整。不同建筑类型在空间组织上的优化需求各异，如办公建筑更强调开敞通透、流线清晰，住宅建筑则注重私密性与便利性。改造策略需在结构可行性前提下进行空间整合与重组，例如局部拆除非承重墙、增设活动隔断或开敞连廊等，以提高空间利用率与视觉尺度。同时，需配合暖通、电气、排水系统的同步调整，确保建筑新功能在运行中保持高效与安全。功能空间重构还应强化无障碍设计、适老化改造、儿童友好等人本理念，使改造后的建筑具备更加多元和包容的使用特性，实现从功能老化到空间再生的跃迁。

（二）绿色节能技术在功能提升中的集成应用

绿色节能技术的集成已成为既有建筑功能升级的标志性方向之一，其不仅提升建筑运营效率，更直接回应“双碳”目标下的节能减排要求。在建筑外围护系统方面，通过更新保温材料、外墙涂料、门窗系统，有效降低传热系数，提高围护结构的热稳定性。在空调与通风系统方面，可引入新风热回收设备、变频控制系统，优化能耗结构并改善室内舒适度。在照明方面，通过自然采光优化设计与高效LED系统联动，降低照明负荷同时提升照明品质。绿色节能还应与建筑智能化系统联动，如设定运行参数自动调节空调负荷、智能开窗通风、实时能耗反馈等，构建可感知、可响应、可调节的绿色运行机制。

（三）智能化系统赋能建筑功能多元升级

智能化系统的引入不仅提升建筑的科技含量，更为使用者提供了便捷、高效、安全的交互体验。既有建筑智能化升级应依据建筑类型、使用人群、功能需求进行系统性评估与规划设计。在办公建筑中，可配置智能门禁、能耗管理平台、远程会议系统，实现空间管理与人员流动的动态调控；在住宅类建筑中，可部署智能安防、智能照明、家庭中控等系统，满足居住者对个性化与便利性的追求。在实施过程中需解决原有布线系统不足、网络覆盖盲区、空间结构限制等技术难点，通过采用无线通信、模块化布设、局部穿墙加强等方式提高智能系统部署效率。系统选型方面，应注重平台兼容性与扩展能力，避免未来升级受限。运维层面应设置数据备份、网络安全策略、故障报警机制，保障系统长期运行的稳定性与安全性。

（四）功能提升中的人居环境改善途径探析

人居环境作为建筑功能提升的终极目标，其改造效果直接影响到居住者、使用者的生理与心理健康。既有建筑普遍存在采光不足、通风不畅、噪音污染、环境控制落后等问题，需在功能提升过程中系统应对。改善策略应以综合性能提升为导向，如通过开设采光井、优化立面设计增加自然光照；增设机械送排风系统配合自然通风策略，提升空气更新频率；使用吸声材料与结构隔音处理缓解噪声干扰；引入恒温恒湿技术与PM2.5净化系统提升热湿舒适度与空气质量。改造过程中还应重视色彩、材质、尺度等设计细节，营造积极友好的视觉与触觉环境。人居环境优化不仅是物理空间的改善，更需融入使用者行为模式与心理需求的研究，实现以人为本的全面提升，使既有建筑不再是空间的堆砌，而成为可感知、可栖居、可互动的生活场域。

结束语：既有建筑的改造工程蕴含着巨大的更新潜力和社会价值。结构加固保障其安全运行，功能提升拓展其使用内涵，是实现建筑“可持续生命”的关键环节。在推动城市有机更新的大背景下，应坚持结构安全与功能提升并重，深化加固技术研发，优化功能设计策略，推动绿色节能与智能化系统集成，真正实现建筑的物理再生与价值再造。各方应在实践中不断总结经验，提升改造效率与品质，推进城市存量建筑向高质量、智能化、人本化方向发展。

参考文献

[1]杨燕.既有建筑加固改造设计要点研究[J].建筑结构，2023，43（02）：137-141.

[2]张洁.城市既有建筑功能提升与可持续更新策略探讨[J].建筑节能，2023，51（04）：82-86.