即使不做加固設(shè)計(jì)，也應(yīng)該了解的加固設(shè)計(jì)常識(shí)

    縱觀世界大戰(zhàn)后世界主要發(fā)達(dá)國家建筑業(yè)發(fā)展歷程，其可分為三個(gè)主要階段：大規(guī)模新建階段、新建與改造并重階段、大量舊建筑維修與修復(fù)階段。我國于1949年建國后，開始了大規(guī)模的新建階段，該階段在90年代和20世紀(jì)前十年達(dá)到頂峰；隨著時(shí)間的推移，建國初期及改革開放前后建造的建筑已經(jīng)接近甚至超過設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。

    鑒于我國的基本國情，目前我國建筑業(yè)應(yīng)處于新建與改造并重階段并逐步向第三階段發(fā)展，大量建筑已存在明顯的安全隱患，急需對其進(jìn)行加固改造設(shè)計(jì)。此外，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活方式的改變，一大批舊建筑使用功能需要變更，舊城改造成為建筑業(yè)發(fā)展的另一熱點(diǎn)，具有巨大的發(fā)展前景。

    然而，建筑物的加固改造并非想象的那樣簡單，建筑物加固改造導(dǎo)致的安全事故逐年增多，房屋加固改造的現(xiàn)狀令人擔(dān)憂。2019年5月16日，上海市長寧區(qū)昭化路148號(hào)近定西路發(fā)生一起廠房坍塌事故，該區(qū)域原為一家4S修理廠，計(jì)劃改造為“光之里”商業(yè)藝術(shù)中心，項(xiàng)目不僅牽涉到建筑使用功能的變更，還要在其上加蓋兩層。事故發(fā)生的原因我們不能完全定性，但足以引起我們對于加固改造類項(xiàng)目的重視。

    下面筆者就帶大家了解下建筑結(jié)構(gòu)加固改造方面的基本知識(shí)：

1、建筑加固改造的原因

    導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行加固改造的原因很多，大體可分為設(shè)計(jì)原因、施工原因和后期原因。設(shè)計(jì)原因表現(xiàn)為項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，如計(jì)算簡圖不符、荷載缺失或漏算、配筋不足等；施工原因表現(xiàn)為施工單位錯(cuò)誤理解施工意圖導(dǎo)致的施工錯(cuò)誤、偷工減料、施工質(zhì)量差等引起的結(jié)構(gòu)安全隱患；后期原因則是常見的原因，主觀意義上表現(xiàn)為需要變更使用功能，客觀原因則表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)材料老化、建筑經(jīng)歷偶然災(zāi)害等。

各階段加固改造原因分析圖

    此外，由于絕大多數(shù)加固改造工程相對自身新建時(shí)已經(jīng)經(jīng)歷了一段時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)，絕大多數(shù)工程都會(huì)經(jīng)歷規(guī)范的變更，筆者在做的項(xiàng)目就是去年剛建成業(yè)主就需要變更功能的加固項(xiàng)目，在加固改造過程中需要考慮很多規(guī)范的調(diào)整，如《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等；而該項(xiàng)目地處的寧波市在設(shè)計(jì)時(shí)為6度區(qū)，按照新的地震區(qū)劃已調(diào)整為7度；這些調(diào)整，原則上對于無需進(jìn)行加固改造設(shè)計(jì)的項(xiàng)目沒有影響，但建筑一旦需要加固改造，這些因素將是結(jié)構(gòu)加固的重中之重。

2、建筑結(jié)構(gòu)加固改造的基本流程

（1）檢測鑒定

    由專業(yè)檢測鑒定單位搜集資料、現(xiàn)場調(diào)查、查閱原設(shè)計(jì)圖紙等，進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，對尚未改造的結(jié)構(gòu)自身的使用情況進(jìn)行檢測，包括結(jié)構(gòu)的損傷、裂縫、鋼筋或鋼材的銹蝕以及變形等；對結(jié)構(gòu)所處的使用環(huán)境進(jìn)行檢測，判斷其所處的外部環(huán)境以及荷載效應(yīng)是否與原設(shè)計(jì)相符。根據(jù)檢測鑒定結(jié)果出具項(xiàng)目的檢測鑒定報(bào)告。

（2）加固設(shè)計(jì)方案的制定

    我們知道，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則是“技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、保證質(zhì)量”。建筑結(jié)構(gòu)的加固改造也應(yīng)遵循此項(xiàng)原則，合理的加固改造方案應(yīng)做到既滿足建筑使用功能，又滿足結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)合理性以及施工時(shí)的可操作性等。

（3）加固改造設(shè)計(jì)

    房屋加固改造設(shè)計(jì)不僅包括被加固構(gòu)件的承載力驗(yàn)算、構(gòu)造處理和施工圖繪制，還應(yīng)包括改造后新的結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)滿足相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范要求。房屋加固改造設(shè)計(jì)要做到新增結(jié)構(gòu)和舊結(jié)構(gòu)的協(xié)同受力，不但要滿足新加構(gòu)件自身的構(gòu)造要求，還要考慮到新增結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造。

（4）施工組織設(shè)計(jì)及加固改造施工

    由有相應(yīng)資質(zhì)的施工單位根據(jù)加固改造設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行加固改造施工，并由監(jiān)理單位進(jìn)行施工過程監(jiān)督，必要時(shí)應(yīng)對加固施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。

（5）加固改造工程施工驗(yàn)收

    按加固施工驗(yàn)收規(guī)范，由各方對加固改造工程進(jìn)行驗(yàn)收，然后投入使用。

    加固改造設(shè)計(jì)的基本流程詳見下圖：

3、建筑結(jié)構(gòu)加固改造的常用設(shè)計(jì)方法

（1）結(jié)構(gòu)加固改造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

    現(xiàn)階段，我國已出臺(tái)了或試行了以下建筑結(jié)構(gòu)加固改造標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)改造項(xiàng)目均已有據(jù)可依。

（2）直接加固法（抗）

    包括增大截面法、外包纖維材料加固法、置換混凝土加固法、外包鋼加固法、施加預(yù)應(yīng)力加固法以及增加輔助結(jié)構(gòu)等其他加固方法。通過上述方法直接提高結(jié)構(gòu)的承載能力、改善使用性能并延長使用壽命。

柱增大截面典型大樣及實(shí)景圖

梁外包纖維材料典型大樣及實(shí)景圖

柱外包型鋼典型大樣及實(shí)景圖

預(yù)應(yīng)力法加固典型構(gòu)造

各類直接加固法的適用條件及特點(diǎn)如下：

（2）間接加固法（疏）

與直接加固法相對應(yīng)的是間接加固法，間接加固法是通過提高結(jié)構(gòu)的整體性能和剛度等達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的，包括增設(shè)構(gòu)件法、增設(shè)支點(diǎn)法、提高整體性法、改變剛度比法、卸載加固法等，當(dāng)工程項(xiàng)目由于地震區(qū)劃變化導(dǎo)致地震作用變大時(shí)，也可考慮增設(shè)阻尼器等減隔震加固措施。需根據(jù)具體的工程實(shí)例選用。直接和間接加固可類比于治理水患時(shí)“封堵”和“引流”的做法。

增設(shè)支點(diǎn)加固示意圖2

約束屈曲支撐立面示意圖

4、結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)說明中需要注明的施工注意事項(xiàng)

    加固改造工程區(qū)別于新建項(xiàng)目，其施工過程需考慮已有結(jié)構(gòu)拆除及改造過程中荷載傳遞路徑等的影響，需在設(shè)計(jì)文件中注明以下施工注意事項(xiàng)：

（1）加固施工需采取措施避免或減少損傷原結(jié)構(gòu)構(gòu)件；

（2）施工中，發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工不符或結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷時(shí)應(yīng)告知加固設(shè)計(jì)單位采取有效處理后，方可施工。

（3）加固材料的選用需符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

（4）加固改造設(shè)計(jì)及施工圖表達(dá)參見的相關(guān)資料；

（5）各種加固方法采用的施工工藝流程及要求，如粘鋼加固的工藝流程為：表面處理→配膠→粘貼→固定及加壓→檢驗(yàn)→防腐處理；

（6）其他施工事宜。

    建筑結(jié)構(gòu)加固改造是建筑師揮灑創(chuàng)意新的沃土，而身為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，結(jié)構(gòu)加固改造也是可以實(shí)現(xiàn)自我成長的新的技術(shù)領(lǐng)域。

    這篇文章，筆者主要介紹了當(dāng)前我國建筑結(jié)構(gòu)加固改造的社會(huì)背景、加固改造的原因、基本流程、常用結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法以及施工注意事宜，希望通過本文，可以為剛接觸此類型項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)師或者剛?cè)肼毜脑O(shè)計(jì)萌新建立基本的概念體系，以后遇到此類項(xiàng)目不至手足無措。