房屋改造加固设计要点

房屋改造加固设计要点邓中亚【摘要】Buildingduetodisrepair,catastrophes,changesthestructureperformance,therefore,mustbebeforemodificationreliabilityevaluation,accordingtotheappraisalopinionsforrenovationanddesign.Onlyseriousdetection,scientificappraisal,thecarefuldesign,carefulconstruction,toensuretheusesafetyofmodifiedstructure.Thispaperilustratesthemethodofstrengtheningconcretestructuretransformation,andtoemphasizethedesignkeypoints.%建筑物由于年久失修、遭遇灾害，其结构性能会发生变化，因此，改造前必须对其进行可靠性鉴定，依据鉴定意见进行改造加固设计。只有做到认真检测、科学评估、周密设计、精心施工，才能确保改造后建筑结构的使用安全。本文详细说明了混凝土结构改造加固的方法，并强调了设计要点。【期刊名称】《建筑与文化》【年(卷)，期】2016(000)002【总页数】2页(P234-235)【关键词】房屋改造;房屋加固;结构加固;改造设计;加固设计【作者】邓中亚【作者单位】中铁电气化局集团有限公司设计研究院【正文语种】中文1前言由于经济的发展和消费能力的提高，人民群众对住房消费需求持续火热，房地产呈现出蓬勃发展的态势，与此同时，为提高居住质量，旧房改造也越来越引起关注。另外，一些公共建筑、工业建筑由于年久失修或用途变化，也需要进行加固改造。市场之巨大、任务之艰巨可想而知。房屋加固的主要目的是提升房屋的结构性能，即提高承载力和抗变形能力，是从结构安全性方面考虑满足使用要求；房屋改造的目的是提升或改变房屋的建筑功能，即增加面积和改变使用性质，是从适用性、经济性、舒适性、节能、环保等方面考虑满足使用要求。2加固分类房屋加固可分为抗震加固、补强加固和改造加固（由房屋改造引起）三种情况。抗震加固和改造加固最为常见，通常改造和加固同时进行。抗震加固，对未进行抗震设计或抗震设防达不到规定标准的房屋进行的加固处理。补强加固，由于遭受火灾、超载、地基不均匀沉降等原因造成房屋强度下降，或由于设计失误、施工质量问题导致的房屋强度下降，需要进行加固处理。改造加固，由于房屋使用性质改变而导致荷载增加，或为了增加使用面积，在层高较大的部位或在屋顶上进行加层，导致结构强度不能满足要求，而进行的加固处理。3可靠性鉴定3.1收集资料收集既有房屋的相关资料，对改造的可行性进行分析。收集的资料包括：房屋的设计图纸、设计变更、施工工作记录、施工验收和工程地质勘察等资料，必要时还应进行补充勘察；使用期间的维修、加固资料，事故处理报告，房屋遭受灾害情况资料；建筑结构现状缺陷，环境条件，用途与荷载等变更情况。改造后用途及荷载状况；水文、抗震设防要求；房屋所在地通常的改造加固做法。3.2鉴定检测内容房屋经过多年使用，建筑结构或多或少发生了一些变化，为了解房屋结构当前的安全性、适用性和耐久性是否满足要求，在改造加固前必须由有资质的单位对结构进行检测和鉴定，对其可靠性做出正确的评价。检测时可根据房屋结构实际情况和特点确定重点内容，砌体结构着重检测砖的强度、砌体砂浆强度、砌体结构强度、砌筑质量与构造、砌体结构的损伤与变形等涉及结构性能的项目。钢筋混凝土结构着重测定混凝土的强度、钢筋的放置与数量、结构和构件变形及钢筋的锈蚀等。结构鉴定的目的是根据检测的结果，依据现行国家和行业标准对结构进行验算、分析，找出薄弱环节，评价其安全性和耐久性，提出改造、加固的建议。鉴定评估报告是改造加固设计的依据。鉴定的目的不同，鉴定依据的标准有所不同，结构加固前，应根据建筑类别，分别按现行《工业建筑可靠性鉴定标准》《民用建筑可靠性鉴定标准》等进行可靠性鉴定。当与抗震加固同时进行时，还应按现行《建筑抗震设计规范》或《建筑抗震鉴定标准》进行抗震能力鉴定。3.3鉴定检测程序（1） 现场查勘：开挖检查房屋的基础状况；检查上部结构及主体构件的使用情况。（2） 现场检测：主要检测基础、上部承重结构、围护系统承重部分强度。砌体结构，依据《砌体工程现场检测技术标准》检测和推定砂浆强度、砖的强度或砌体的工作应力、弹性模量和强度。根据检测的用途和目的选择检测方法，尽量选择非破损检测方法。砂浆强度、砖的强度通常采用回弹法检测。混凝土结构，目前采用《建筑结构检测技术标准》，该标准是建筑结构检验与测试的通用标准。由中国建筑科学研究院主编的《混凝土结构现场检测技术标准》已完成征求意见稿，新标准给出的检测方法针对性更强。抗压强度是混凝土检测的关键指标，检测方法很多，多数方法由于是间接推断误差较大，通常与钻芯法配合使用;钢筋检测包括钢筋数量、位置、保护层厚度和钢筋的锈蚀情况；结构和构件变形检测是以设计图为依据，对照现场实际情况进行核查；对混凝土的碳化深度和腐蚀程度也应进行检测。（3） 复核验算：按照现行规范和计算手段，结合实际检测结果，对基础及上部主要承重构件、墙体的承载力进行复核验算。（4） 鉴定结论：根据鉴定标准及有关现行国家规范，分别对基础、上部承重结构、围护系统承重部分的安全性进行评定，然后进行综合评定，做出安全性鉴定意见。4加固设计根据鉴定评估报告对结构目前实际的安全性、适用性、耐久性做出的分析，结合其改造内容，论证其改造的可行性，确定改造方案，并对其重新计算，对因改造而引起的不满足要求的结构构件进行加固处理。针对每个建筑物的不同情况选择最佳的加固方案最为关键。4.1选择加固方案考虑的主要因素（1）房屋现状。房屋结构、建造年代、完好状况、抗震设防等级、改造前用途及荷载状况、房屋场地地质及水文状况等；（2）改后功能。改后用途、改造内容、结构变动情况、荷载状况、对抗震设防的要求等；（3）预期效果。既定功能实现情况、加固材料与原结构协同性、结构的整体承载能力改善状况、结构的既有损伤修补情况、建筑立面影响情况；（4）施工水平。施工队伍技术水平、机械装备等。尽量采用当地较常使用，施工方法易于掌握，施工质量能够保证的加固方法。采用新技术、新材料、新工艺时，应先试点，验收合格后展开；（5）施工条件。施工场地、施工季节、周边情况等；（6）施工工期。为减少对既有建筑内部人员正常工作和周边居民生活的影响，应采用施工周期相对较短且施工噪音较小的方案；（7）工程造价。既要考虑加固本身的费用，还要考虑恢复和装饰需要的投入。4.2设计原则（1）改造加固设计应该由有资质的设计单位承担；（2）结构可靠性指标满足要求；（3）先加固，后改造。对高温、高湿、低温、冻融、化学腐蚀、振动、温度应力、地基不均匀沉降等因素引起的原结构损坏，应在加固设计中提出有效的防治对策，通过加固消除结构体系存在的问题，消除潜在的危险性；（4）改造加固设计所采用的材料应尽可能轻质，以减小地震反应和避免对原有基础进行加固处理；屋顶加层尽量采用轻质结构，以减少对下部房屋使用的影响，原有下部结构减少或不进行加固；（5）改造加固设计应采用传力明确、构造简单、不损伤或少损伤原有构件、施工方便、费用低的方案，应综合考虑经济技术效果，避免不必要的拆除或更换；（6）因加固增设的构件与原有房屋构件应有可靠的锚固和拉结措施，确保其共同工作。有抗震设防要求时，遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计原则；（7）加固工程选用的水泥、混凝土、钢材、纤维材料、加固用胶粘剂、混凝土裂缝修补材料、钢筋阻绣剂等均应符合《混凝土结构加固技术规范》的要求;（8）对改造后的房屋结构及地基基础进行验算。地震区结构、构件加固，除应满足承载力要求外，尚应复核其抗震能力。不应存在因局部加强或刚度突变而形成的新薄弱部位；同时还应考虑结构刚度增大而导致地震作用效应增大的影响。4.3结构加固方法（1）结构补强层加固法。将原结构表面凿除，然后浇筑一定厚度的补强层以增大板厚及主梁有效高度，从而提高结构整体承载能力；（2）增大截面加固法。通过增大构件截面面积或增配钢筋以提高钢筋混凝土梁、柱的强度、刚度；（3）增设支点加固法。通过增设支点，减小受弯构件的计算跨度，从而提高结构的承载水平;（4）外粘型钢加固法。对钢筋混凝土梁、柱外包型钢或扁钢焊成的构架，并灌注结构胶粘剂，使钢构架和被加固构件粘结成整体共同受力。适用于不允许显著增大原构件截面尺寸，但要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固；（5）夕卜粘钢板加固法。用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位使钢板与加固混凝土结构形成整体，以提高结构承载能力；（6）粘贴碳纤维布（板）加固法。利用粘结剂把碳纤维布（板）材粘贴于混凝土结构或构件表面形成复合材料体，通过碳纤维布（板）与结构的协同工作达到对结构补强加固及改善受力性能;（7）注浆加固法。采用压力设备将树脂类胶粘剂或密封剂灌注于结构损伤部位，常用于混凝土结构的裂缝修补；（8）锚喷混凝土加固法。上世纪60年代发展起来的隧道施工支护方法，近年来在危、旧混凝土桥梁加固中得以应用，建筑加固中主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修；（9）混凝土植筋技术。用于螺杆、螺栓、螺纹钢筋等在混凝土结构中的生根，植入深度应满足规范要求的锚固长度。4.4直接加层法（1） 基本条件：①不改变结构承重体系和平面布局；②仅加一层，且经过数年原承重结构与地基的承载力和变形能满足加层的要求，或经过加固处理后，可直接加层；③当地的抗震设防烈度仅为6度，或无抗震设防要求。（2） 设计要求：①地基承载力计算。原房屋经过长期使用，未出现任何异常现象，计算时可将原地基承载力适当提高，满足要求时可直接加层；②地基承载力不足时，可加大原基础底面积；③原屋面板作为加层后的楼面板使用时，应验算承载力和变形，当不能满足要求时应采取加固措施；④楼梯间及楼梯设计符合要求；⑤其他结构及构件加固应符合规范要求。4.5设计要点（1）改造加固设计与新建筑的结构设计有很大区别，在验算现有构件的承载力时应按《建筑结构荷载规范》的规定考虑楼面活荷载的折减；钢筋混凝土现浇楼板的梁，核算其受弯承载力时，跨中应考虑现浇板有效受压翼缘宽度，跨中和梁端受压区钢筋的双筋梁作用；框架梁核算端部承载力和裂缝时的弯矩值应取柱边值而不应取柱中值；各构件的混凝土强度应按检测的实测值换算为设计值取用。采用计算软件作整体内力分析后，必须对构件作局部验算，避免对实际不需要做加固处理的构件也进行加固；（2）混凝土结构房屋加固后的使用年限，《混凝土结构加固技术规范》中明确指出：应由业主和设计单位商定；一般情况下，宜按30年考虑，到期后若重新进行可靠性鉴定认为该结构正常工作，仍可继续延长其使用年限；对于使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构、构件淌应定期检查其工作状态。检查时间间隔由设计院确定，但第一次检查时间不应迟于10年。如因业主要求或该工程的特殊性需要有更长的使用年限，设计应采取加强措施；（3）对于原来未进行抗震设计、设防烈度低或按旧规范抗震设计的混凝土房屋结构，多数在改造加固设计时很难达到现行规范的要求。因此，应按《建筑抗震加固技术规程》对其作抗震加固,并按《建筑抗震设计规范》的要求，根据具体情况作适当加强；（4）进行改造加固设计时，应与承担施工的单位进行配合，根据施工单位的经验和水平确定合理的设计方案。如果在设计时尚未确定施工单位，那么在完成设计后，施工开始前应就设计中构造做法和施工要求与施工单位作交底和讨论，必要时调整方案和修改设计，以确保工程质量和降低造价；（5）为满足构件抗弯承载力和受剪承载力，采用粘贴钢板或粘贴碳纤维布（板）加固是常用且有效的加固方法，这两种方法的共同点是通过结构胶受剪使钢板或碳纤维布（板）与原构件共同工作。结构胶在60OC以上强度会降低，遇明火会燃烧，因此加固部位必须进行防火处理，粘贴钢板还需要防锈蚀和设置锚栓。由于钢材与混凝土线膨胀系数不同，受温度影响，采用粘贴钢板加固的工程，偶有出现钢板鼓起而脱胶现象，因此，采用粘贴碳纤维布（板）加固更可取；6）对加固过程中可能出现的倾斜、失稳、过大变形或坍塌的混凝土结构，应在加固设计文件中提出相应的临时性安全措施，并明确要求施工单位严格执