既有建筑结构加固改造的关键技术与效果评估

一、既有建筑结构加固改造的前期检测与需求分析

（一）结构性能检测技术

结构性能检测是建筑工程加固改造的前提，主要包括材料性能检测、构件状态检测和整体稳定性检测三个方面。其中，在材料性能检测中采用的无损检测方法：回弹法、碳化深度测定可快速测定混凝土强度，超声回弹综合法提高了混凝土强度测量的准确性；钢筋锈蚀电位法通过对结构钢筋的电位差测定，测得其具体锈蚀情况，采用这一方法可迅速找到具体的锈蚀部位。使用环境激励获得结构的振动响应，运用模态识别提取数据中的频率和振型参数信息，从而检测结构的刚度与损伤，例如自振频率变化可表明结构存在裂缝。

（二）加固改造需求定位

需求定位需从结构安全、功能升级和规范适配3 个方面综合判定。结构安全需要结合检测结果是否满足承载力不足、变形超限等情况，例如：对于超过规范限值范围的混凝土梁出现裂缝、对于柱子抗压承载力达不到现规范荷载的要求，则首选安全导向型加固。功能升级既有建筑由于使用功能发生变化（比如住宅改成办公，单层厂房改成多层仓储），需要增加其荷载、增大空间利用效率，在对其进行加固改造时需要考虑结构承载力的提升及空间利用率，不应出现过度加固导致空间占用情况。规范适配随着《建筑抗震设计规范》(GB50011—20162022 年版 ) 及《建筑抗震设计规范》(GB50007—2011)(2019 年版 ) 等标准的更新，一些现有建筑不能满足新的抗震设防烈度或抗震措施要求，因此需要通过检测对比已知的原结构抗震能力与现行规范之间的差别，明确结构需要重点抗震加固的位置及具体技术方向。

二、既有建筑结构加固改造的关键技术体系

（一）混凝土结构加固技术

混凝土结构加固内容缩写 混凝土结构在既有建筑中较常见，其加固以提高构件承载力、控制损伤为前提。粘贴纤维复合材料（FRP）加固技术应用广泛，通过在混凝土构件表面粘贴碳纤维、玻璃纤维，结合二者高强特性增强构件抗弯、抗剪承载力，具有工艺简便、重量轻、占用空间小的特点，适用于空间或自重控制要求高的部位。外包钢加固法适用于承载力严重不足的混凝土柱、梁，在构件外侧包覆角钢或钢板，利用钢材强度弥补混凝土缺陷，加固后需保证界面紧密结合。增大截面法为传统加固方法，通过在原构件增设新混凝土并配筋以增大截面，适用于伤损严重、需大幅提高构件刚度的情况，缺点是增加构件体积、延长工期，需提前部署。

（二）钢结构加固技术

钢结构在工业厂房、大跨度建筑中应用广泛，加固重点是修复损伤、增强连接与整体稳定性。焊缝补强针对开裂等问题，清理缺陷后用匹配焊材补焊，严控参数，适用于关键连接部位；螺栓连接加固通过增栓、换高强螺栓或扩孔，施工灵活，常用于平台与支撑节点；附加支撑体系在薄弱处增设斜撑等，优化受力，如大跨度桁架加中间支撑减杆件计算长度，适合荷载增加致稳定性不足的场景。

（三）抗震专项加固技术

随着抗震规范更新，很多既有建筑的抗震性能没有达到抗震要求，所以必须进行抗震加固。消能器安装技术是在结构重要部位设置黏滞或金属屈服类消能器来消耗结构的能量使结构达到减震的目的，例如：可以将黏滞阻尼器设置在框架结构的梁端来减少层间位移角。节点加强技术主要是针对框架梁柱节点薄弱部位采取外包混凝土、粘贴 FRP 等方式提高节点的抗剪和延性，例如：钢筋混凝土框架节点外包型钢混凝土就是一种较好的方式。构件延性优化技术主要是通过增加构件的截面尺寸或加大配筋等手段增大构件的塑性变形能力。比如，混凝土柱子的对称配筋、钢构件的设置塑性铰区都可以起到这样的作用。

三、既有建筑结构加固改造的效果评估方法

（一）静力性能评估

静力性能评价是检测加固效果的基础，在 PKPM 软件上建立加固前后模型，输入参数、组合荷载计算内力和控制截面承载力，对比规范限值以判定合格与否；要把握梁挠度、柱轴压比等变形控制项，避免其超过规范值，对于混凝土梁在标准组合下的挠度小于跨度的 1/250；裂缝宽度 <0.2mm 。

（二）动力性能评估

动力性能评估可通过结构动力特性变化，间接反映加固对结构刚度、质量分布及耗能能力的改善效果。采用环境激励法或锤击法采集加固后动力响应信号，经频域分析、时域拟合提取自振频率、振型、阻尼比等参数，并与加固前对比：低阶自振频率提升表明整体刚度增强，振型分布均匀说明质量与刚度分布更合理，阻尼比增大则意味着耗能与抗震性能提升。此外，通过输入 El Centro 波、Taft 波等典型地震波进行弹塑性动力时程分析，依据层间位移角、塑性铰发展等指标，验证抗震加固技术是否符合现行规范要求。

（三）长期性能评估

长期性能评估内容缩写 长期性能评估旨在保障加固后结构长期性能稳定，因材料老化、外界环境侵蚀会导致加固效果衰减，需按结构所处环境（如潮湿、腐蚀性、高温环境）制定针对性长期监测计划。混凝土结构可埋设碳化深度传感器与钢筋锈蚀监测仪，定期监测碳化速率及钢筋锈蚀程度以判断耐久性；FRP 加固构件需监测 FRP 与混凝土界面粘结性能，防止界面老化或脱粘致加固失效；钢结构应定期检查焊缝、螺栓连接的腐蚀及螺栓松动情况，避免影响结构安全。同时需建立长期性能数据库，记录各时间点数据，依数据趋势预测结构变化规律，若发现性能衰退加快或突发损坏，需及时补充加固、养护措施以保障结构安全。

四、结论

既有建筑结构加固改造可以解决建筑老化问题、满足建筑物的功能需求和提高结构的安全性能，所以其加固改造应形成一套技术体系，在前期的检测阶段中要通过对建筑物采用无损检测与动力特性分析法检测后，针对建筑物实际情况制定合理的加固方案；针对不同的结构（混凝土结构 / 钢结构）和不同类型的加固（增加安全性 / 功能性 / 防震适应性），选择粘贴 FRP、外包钢、安装消能器等方式，确保技术适配性与经济性；效果评估需从静力、动力、长期性能三个维度展开，全面验证加固效果的有效性与持续性。未来，既有建筑结构加固改造技术需进一步向智能化、绿色化方向发展，结合 BIM 技术实现加固方案的可视化设计与施工模拟，采用新型环保加固材料降低工程对环境的影响。本文梳理的关键技术与效果评估方法，可为当前既有建筑结构加固改造工程提供实践参考，助力推动既有建筑可持续利用，为城市更新与建筑安全保障提供技术支撑。

参考文献

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