既有建筑改造中的结构加固施工技术研究

一、引言

在城市发展历程中，既有建筑承载着丰富的历史文化与社会记忆。近年来，城市更新行动蓬勃开展，对既有建筑进行改造升级，以满足现代功能需求、提升安全性与耐久性，成为城市可持续发展的重要举措。结构加固作为既有建筑改造的基础与关键，旨在增强结构承载能力、改善结构性能，确保建筑在后续使用期内安全可靠。随着建筑技术的不断革新，结构加固施工技术也日益丰富多样，如何根据既有建筑实际状况精准选择并高效实施加固技术，是当前建筑领域研究的重点方向。

二、既有建筑常见结构问题分析

2.1 结构老化与损伤

既有建筑历经长期使用，受自然环境侵蚀、材料老化等因素影响，结构构件出现不同程度损伤。混凝土结构中，混凝土碳化、钢筋锈蚀致使构件强度降低，出现裂缝、剥落等现象；砌体结构则表现为墙体风化、砂浆粉化，导致砌体整体性和承载能力下降。例如，早期建造的一些砖混结构住宅，外墙砌体长期受雨水冲刷，砂浆粘结力减弱，砖块松动，严重影响结构稳定性。

2.2 抗震性能不足

早期建筑设计规范抗震要求相对较低，部分既有建筑未进行有效抗震设防或抗震构造措施不完善。在地震作用下，结构易发生破坏，如框架结构节点连接薄弱，导致梁柱节点失效；砌体结构缺乏圈梁、构造柱等抗震构造，墙体在地震中易倒塌。汶川地震中，大量既有建筑因抗震性能不足遭受严重损毁，造成巨大生命财产损失，凸显了既有建筑抗震加固的紧迫性。

2.3 使用功能改变引发的结构问题

随着社会发展，既有建筑使用功能常需调整，如将办公楼改造为商业综合体，或对住宅进行加层扩建。使用功能改变往往带来结构荷载增加、布局调整等问题，原结构难以满足新的承载需求。例如，在住宅加层改造中，新增楼层荷载使基础承载压力增大，若基础未进行相应加固，可能导致建筑不均匀沉降，引发上部结构开裂。

三、结构加固施工技术

3.1 增大截面加固法

3.1.1 技术原理

增大截面加固法通过在原有结构构件表面增设混凝土或钢筋混凝土层，增大构件截面面积及配筋量，从而提高结构承载能力。新增部分与原结构协同工作，共同承受荷载，增强结构刚度与稳定性。

3.1.2 施工流程

施工前，需对原结构进行全面检测评估，确定加固部位及尺寸。对原构件表面进行处理，凿毛、清洗，以保证新旧混凝土良好粘结。绑扎新增钢筋，并与原钢筋可靠连接，支设模板。浇筑新增混凝土，严格控制配合比、浇筑工艺及振捣质量，确保混凝土密实度。养护期间，采取适当保湿、保温措施，保证混凝土强度正常增长。

3.1.3 技术要点

原结构表面处理至关重要，粗糙度应满足规范要求，以提供足够粘结力。新增钢筋布置应合理，锚固长度符合设计规定，确保传力可靠。混凝土浇筑时，注意防止漏振、过振，避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷。养护时间根据气温、水泥品种等因素确定，一般不少于规定天数，以保证混凝土强度达到设计要求。

3.2 粘贴纤维复合材加固法

3.2.1 技术原理

利用高性能纤维复合材（如碳纤维布、芳纶纤维布等），通过专用粘结剂粘贴于结构构件表面，纤维复合材与原结构共同受力，发挥高强度特性，提高结构抗拉、抗弯及抗剪能力。纤维复合材轻质高强、耐腐蚀，能有效改善结构性能，且对结构自重增加较小。

3.2.2 施工流程

首先对加固部位结构表面进行清理、打磨，去除油污、疏松层等，保证表面平整。根据设计要求裁剪纤维复合材，均匀涂抹粘结剂于结构表面及纤维复合材上，将纤维复合材准确粘贴就位，用专用工具滚压，排除气泡，使粘结剂充分浸润纤维复合材，确保粘结牢固。待粘结剂固化后，进行质量检验，必要时可进行表面防护处理。

3.2.3 技术要点

纤维复合材质量是关键，应选用符合国家标准的产品，确保强度、弹性模量等性能指标达标。粘结剂的性能与施工工艺直接影响加固效果，需严格按照产品说明进行配制与使用。粘贴过程中，要保证纤维复合材平整、无褶皱，与结构表面紧密贴合，粘结面积不低于设计要求。施工环境温度、湿度应满足粘结剂固化条件，避免在恶劣气候下作业。

3.3 外包钢加固法

3.3.1 技术原理

外包钢加固法是在原结构构件四周包以型钢，通过焊接或粘结等方式使型钢与原结构形成整体，共同承担荷载。该方法能显著提高结构承载能力和抗震性能，尤其适用于加固混凝土柱、梁等构件。

3.3.2 施工流程

对原结构表面进行处理，去除污垢、疏松层，保证与型钢贴合紧密。根据设计要求制作型钢骨架，现场安装就位，调整位置偏差。采用焊接或化学灌浆等方法将型钢与原结构牢固连接，确保传力路径顺畅。对型钢表面进行防锈处理，可涂刷防锈漆或采用其他防护措施，延长使用寿命。

3.3.3 技术要点

型钢材质与规格应符合设计要求，确保强度和刚度满足加固需求。连接方式的选择与施工质量是外包钢加固的核心，焊接时要保证焊缝质量，控制焊接变形；化学灌浆连接时，灌浆料的性能及灌注工艺要严格把控，确保型钢与原结构协同工作。防锈处理应到位，定期检查型钢表面状况，及时修复防护层破损处，防止钢材锈蚀影响加固效果。

3.4 预应力加固法

3.4.1 技术原理

通过对结构构件施加预应力，产生与外荷载相反的内力，抵消部分或全部外荷载作用，从而提高结构承载能力、减小变形。预应力加固可采用体外预应力索或内部预应力筋等方式，有效改善结构受力状态，适用于大跨度结构或对变形控制要求较高的建筑。

3.4.2 施工流程

根据结构特点与加固目标设计预应力方案，确定预应力筋布置、张拉控制应力等参数。安装预应力筋或索，固定锚具，确保预应力筋位置准确。采用专用张拉设备进行张拉，按照设计程序分级加载，控制张拉应力与伸长量，使其符合设计要求。张拉完成后，对预应力筋进行锚固，封锚处理，防止预应力损失。

四、结论

既有建筑改造中的结构加固施工技术是一项复杂且关键的系统工程，关乎城市更新质量与建筑可持续发展。面对既有建筑多样的结构问题，需深入了解各类加固技术原理、流程及要点，结合工程实际合理选择与应用。随着科技进步，新的加固技术与材料不断涌现，如智能加固技术、高性能复合材料等，为结构加固提供了更多选择与可能。在未来研究与实践中，应持续关注行业前沿动态，加强技术创新与应用推广，完善结构加固设计理论与施工工艺，注重加固效果评估与长期监测，确保既有建筑在改造后能安全、可靠地服务于社会，为城市更新与可持续发展贡献力量。

参考文献

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