既有建筑改造中的结构加固与功能提升研究

摘要：在城市存量建筑逐步增多的背景下，既有建筑改造成为提升建筑使用效率与安全性能的重要手段。结构加固技术确保建筑承载力达标，是改造的核心基础，而功能提升则在满足现代使用需求的前提下优化空间与性能表现。本文聚焦既有建筑改造中的结构加固策略、功能整合方法与协同路径，探索结构安全与功能更新的统一设计原则，旨在为改造实践提供系统的技术指导与理论支撑。

关键词：既有建筑；结构加固；功能提升

一、既有建筑结构改造的核心逻辑与技术基础

（一）建筑现状评估对改造策略的制约作用

既有建筑的结构改造需以准确的现状评估为基础，评估范围涵盖承载体系构成、材料老化状况、变形裂缝特征及使用历史等多方面内容。评估过程不能仅依赖图纸资料与目测判断，还需结合实地检测与数据回归分析，从力学性能、构造节点与连接体系层面形成科学诊断。现状评估结果不仅决定是否实施结构加固，还会直接影响加固技术路径、加固部位及结构节点布置方案。若忽略基础评估或信息不充分，容易导致设计与实际偏差过大，从而影响结构安全与改造效果的统一性。

（二）结构体系类型对加固方式的适配关系

不同类型的结构体系对加固方式有本质差异，不能简单套用统一的加固模板。框架结构因其节点灵活性强，常采用外包钢构件或碳纤维复合加固以提升延性与承载力；剪力墙结构则更侧重于墙体局部加厚与开口调整以恢复整体稳定性。砖混结构在抗震能力不足的情况下，宜选用钢拉杆配合钢网喷浆的方式增强整体刚度与连接性能。在加固过程中，加固材料的刚度与原有结构的适配程度也决定了整体受力协同能力，错误匹配可能导致应力集中与新裂缝扩展的问题。

（三）改造需求对结构与功能协调的影响因素

建筑改造往往伴随使用性质、功能布局或荷载标准的变化，这些变化对结构体系提出新的适应性要求。在原结构基础上进行功能转换，需要评估结构安全储备是否足以支撑新增使用工况，如楼面荷载变化、电梯井道穿插、开间调整等改造内容。结构变更与功能布局调整之间需建立动态协调机制，避免因空间使用优化而破坏结构整体性，或因结构强化造成空间约束。改造设计的核心在于兼顾使用提升与安全保证，确保每一项功能优化措施在结构层面具备可行性支撑。

二、既有建筑加固与功能提升的协同路径探析

（一）基于荷载重构的结构加固设计方法

在建筑改造过程中，荷载体系往往发生重构，原结构承载路径与受力模式会被不同程度地改变。设计方案需通过荷载传递分析识别新增荷载作用点与路径变异区域，采用精细化分析工具对局部及整体结构响应进行评估。加固设计应以恢复结构安全储备为核心目标，兼顾新旧构件间的力学协调。针对新增开洞或构件截面削弱部位，应采用外包型钢、加厚截面或构造植筋等方式增强局部承载力，并保证整体构件变形能力相对均衡。对于荷载重新分布引发的基础不均匀沉降风险，还应通过桩基托换或地基注浆处理形成有效补强。荷载重构引发的结构变化需在方案设计阶段系统纳入，加固手段必须与荷载传递路径相一致，避免形成新的结构薄弱区域。

（二）功能空间重塑中的构造节点重组策略

在进行功能提升设计时，空间重塑往往要求对原有结构构造节点进行调整，特别是柱梁交汇部位、楼板开孔位置及楼梯间结构构造，均需在改造设计中作出合理重组。节点重组不仅需保持力的连续性，还要实现结构功能与建筑功能的高度融合。例如，在扩大空间开间的过程中，原有梁柱可能无法满足新使用需求，应通过增设暗梁或托换构件，使新的功能区域形成独立而稳定的承重单元。在空间连通区域，如中庭或通高大厅的形成过程中，需通过框架支撑与刚性连接，保持楼层结构的整体稳定。构造节点重组还应考虑节点耐久性与维护便捷性，避免施工过程中对原构件造成过度扰动，从而保障结构系统在改造完成后的长期使用安全与结构协调完整。

（三）建筑使用功能提升中的垂直交通优化路径

既有建筑常因早期设计标准限制，在垂直交通系统设置方面存在电梯缺失、楼梯间狭窄与安全疏散不达标等问题。为适应现代使用需求，在改造中引入电梯与消防楼梯系统成为常规手段。设置电梯井或扩充楼梯间涉及多个结构构件的切割、托换与加固，需综合考虑位置选取、井道布设与结构安全的协同关系。宜选择结构薄弱干扰最小的区域开设电梯井，避免核心筒区与主要剪力墙区域，减少对抗侧刚度的影响。在楼板或屋面开洞过程中，应采取边缘加强、梁端加固与构造柱设置等方式，确保局部应力不发生突变。楼梯间扩建则应结合疏散通道优化路径，构建防火分区与安全出口的完整体系。通过对垂直交通系统的精细化布设与加固构造强化，提升建筑运行效率与人员安全水平，实现功能性与结构性的高度融合。

（四）结构改造施工过程中的材料兼容性控制技术

在结构加固施工中，新旧材料之间的力学行为差异与物理性能不匹配，极易成为结构耐久性与安全性隐患的诱因。为确保改造效果，新型材料与原结构材料之间的兼容性控制成为关键环节。采用碳纤维布、钢板、化学植筋等材料时，需根据原混凝土强度等级、钢筋布置与表面处理状况进行参数适配，确保加固材料在设计应力作用下能够协同变形。在界面处理方面，需采用机械打毛、化学涂层或界面剂涂覆等方式提高附着力，防止粘结失效。在湿接缝构造中，灌浆料与原混凝土应具备相近的弹性模量与膨胀系数，避免温度变形不一致引发开裂问题。对于多种加固材料混合使用的情况，还需构建材料响应数据库，预测组合构件的长期性能表现。通过施工前实验验证与全过程质量控制，确保材料在服役期间不因老化、脱落或性能退化而削弱加固效果，实现结构改造的高可靠性与功能持久性目标。

结束语：既有建筑改造作为城市更新与建筑再利用的重要方式，其结构加固与功能提升需协同推进、互为支撑。通过科学评估原结构状况，合理配置加固技术路径与空间功能重构方案，构建结构安全与功能完善并重的综合性设计体系，可有效延长建筑使用寿命，提升空间利用效率与安全保障能力，为高质量建设与可持续发展提供有力支撑。

参考文献

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