老旧建筑改造施工中结构加固技术的创新应用与安全性评估

摘要 本文聚焦老旧建筑改造施工中结构加固技术的创新应用与安全性评估。深入剖析传统加固技术的局限性，系统阐述新型复合材料加固、预应力加固等创新技术的原理与优势，并探讨其在老旧建筑改造中的应用要点。同时，构建科学的安全性评估体系，包括多指标检测、有限元模拟分析等方法，以保障加固后建筑结构的安全性与可靠性，为老旧建筑改造工程提供技术参考与理论支撑。

关键词 老旧建筑改造；结构加固技术；创新应用；安全性评估

一、引言

随着城市化进程的加速，老旧建筑改造已成为城市更新的重要组成部分。老旧建筑由于建成年代久远，普遍存在结构老化、抗震性能不足、承载能力下降等问题，难以满足现代使用需求。对其进行改造与加固，不仅能延长建筑使用寿命，还能实现资源的有效利用，具有显著的经济与社会效益。结构加固技术作为老旧建筑改造的核心，其创新应用与安全性评估直接关系到改造工程的成败。近年来，新材料、新技术的不断涌现为结构加固带来了新的发展机遇，但同时也对安全性评估提出了更高要求。因此，深入研究老旧建筑改造施工中结构加固技术的创新应用与安全性评估具有重要的现实意义。

二、老旧建筑改造施工中结构加固技术的创新应用

（一）新型复合材料加固技术

1、碳纤维增强复合材料（CFRP）加固

碳纤维增强复合材料具有高强度、高弹性模量、重量轻、耐腐蚀等优异性能，在老旧建筑结构加固中得到广泛应用 。CFRP 加固主要通过环氧树脂胶将碳纤维布或板粘贴在混凝土、钢结构等构件表面，使其与原结构协同工作，从而提高构件的承载能力和延性。在老旧混凝土梁、板的抗弯加固中，粘贴 CFRP 布可有效提高其受弯承载力；在柱的抗震加固中，采用 CFRP 布环向包裹，能增强柱的约束作用，提高其抗震性能。相较于传统的钢筋混凝土加固方法，CFRP 加固施工便捷，对原结构损伤小，不增加结构自重，且能适应各种复杂的建筑外形。

2、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）加固

芳纶纤维具有高强度、高韧性、耐高温、耐化学腐蚀等特点，是一种性能优良的加固材料。AFRP 加固原理与 CFRP 类似，但其韧性更好，适用于承受动态荷载和冲击荷载的老旧建筑结构加固。在桥梁、工业厂房等结构的加固中，AFRP 能有效提高结构的抗疲劳性能和抗冲击能力，延长结构使用寿命。同时，芳纶纤维的绝缘性能使其在有电气要求的建筑加固中具有独特优势。

（二）预应力加固技术

1、体外预应力加固

体外预应力加固是在原结构外部设置预应力筋，通过张拉预应力筋对原结构施加反向荷载，从而改善结构的受力状态，提高结构的承载能力  。该技术适用于大跨度的老旧建筑梁、板结构加固，如体育馆、仓库等。体外预应力筋可采用钢绞线或碳纤维筋，具有施工方便、对原结构影响小、可进行二次张拉等优点。通过合理设计预应力筋的布置形式和张拉控制应力，能有效降低原结构的应力水平，减少裂缝开展，提高结构的刚度和耐久性。

2、预应力碳纤维板加固

预应力碳纤维板加固技术结合了碳纤维材料的高性能和预应力技术的优势，先对碳纤维板施加预应力，再将其粘贴到原结构表面。这种加固方式能充分发挥碳纤维板的高强度特性，提高加固效果。在老旧建筑的抗震加固中，预应力碳纤维板可有效增强结构的耗能能力，减小地震作用下结构的变形和损伤。与普通碳纤维板加固相比，预应力碳纤维板加固能更好地控制结构裂缝的产生和发展，提高结构的长期性能。

（三）新型灌浆加固技术

1、高流动性灌浆料加固

高流动性灌浆料具有流动性好、强度增长快、微膨胀等特点，适用于老旧建筑基础加固、梁柱节点加固等。在基础加固中，通过将高流动性灌浆料注入基础与地基之间的空隙，可填充空洞、提高基础承载力；在梁柱节点加固中，利用其高流动性可确保灌浆料充分填充节点区域，增强节点的连接性能，提高结构的整体稳定性。此外，高流动性灌浆料的微膨胀特性可避免因收缩产生的裂缝，保证加固效果。

2、纳米复合灌浆材料加固

纳米复合灌浆材料是将纳米材料与传统灌浆材料相结合，通过纳米颗粒的改性作用，提高灌浆材料的性能。纳米材料的加入可显著改善灌浆材料的强度、耐久性、渗透性等性能。在老旧建筑裂缝修复中，纳米复合灌浆材料能更好地渗透到细微裂缝中，形成牢固的粘结，提高裂缝的修复效果。同时，其优异的耐久性可有效防止裂缝再次出现，延长建筑结构的使用寿命。

三、老旧建筑改造施工中结构加固的安全性评估

（一）多指标检测评估

1、材料性能检测

对老旧建筑原结构材料性能进行检测是安全性评估的基础。采用回弹法、超声回弹综合法等非破损检测技术，对混凝土强度进行检测；利用金相分析、硬度测试等方法，评估钢材的强度、韧性等性能。对于加固材料，严格检测其力学性能、粘结性能等指标，确保材料质量符合要求。通过对材料性能的准确检测，为后续的结构计算分析提供可靠依据  。

2、结构几何尺寸与变形检测

运用全站仪、水准仪等测量仪器，对老旧建筑结构的几何尺寸和变形情况进行精确测量。检测构件的截面尺寸、垂直度、平整度等几何参数，以及结构的沉降、倾斜、裂缝宽度和长度等变形指标。通过对这些数据的分析，判断结构的损伤程度和变形趋势，评估结构的安全性。例如，结构的过大沉降和倾斜可能导致结构受力不均，增加结构破坏的风险。

（二）有限元模拟分析

利用有限元分析软件，建立老旧建筑结构加固前后的三维模型，对结构进行力学分析和安全性评估。在模型建立过程中，准确模拟结构的材料性能、几何尺寸、边界条件等参数。通过对结构施加各种荷载工况，如恒载、活载、风载、地震作用等，分析结构的内力分布、变形情况和应力水平。对比加固前后结构的力学性能指标，评估加固效果，判断结构是否满足安全性要求。有限元模拟分析能够直观地展示结构的受力和变形状态，为结构加固设计和安全性评估提供科学依据。

（三）可靠性评估

采用可靠性理论对老旧建筑加固后的结构进行评估，考虑结构的荷载效应、抗力性能等不确定性因素。通过建立结构可靠性评估模型，计算结构的可靠度指标，如失效概率、可靠度系数等，定量评估结构的安全性和可靠性。结合结构的使用功能、重要性等级等因素，确定结构的可靠性等级，为老旧建筑改造加固后的使用和维护提供决策依据。

四、结论

老旧建筑改造施工中，结构加固技术的创新应用为提升建筑性能提供了有效手段，新型复合材料加固、预应力加固、新型灌浆加固等技术凭借其独特优势，在老旧建筑改造中发挥着重要作用。同时，科学合理的安全性评估是保障老旧建筑改造加固后结构安全可靠的关键，通过多指标检测、有限元模拟分析和可靠性评估等方法，能够全面、准确地评估结构的安全性。在未来的老旧建筑改造工程中，应不断推动结构加固技术的创新发展，完善安全性评估体系，以实现老旧建筑改造的高质量发展，为城市更新提供有力支撑。

参考文献

[1] 张晓明，李华，王强。碳纤维增强复合材料在老旧建筑加固中的创新应用研究 [J]. 建筑结构学报，2023， 44 （8）： 156 - 163.

[2] 刘勇，陈刚，赵亮。体外预应力加固技术在老旧建筑改造中的应用与分析 [J]. 工业建筑，2024， 54 （3）： 123 - 128.

[3] 周伟，吴敏，孙红。老旧建筑结构加固后的安全性评估方法研究 [J]. 土木工程学报，2025， 58 （1）： 110 - 117.