民用建筑结构的加固改造设计

民用建筑结构的加固改造设计

戴招军

身份证号码：430626197809216710

摘要：民用建筑结构的加固设计在老旧小区更新、既有建筑功能优化升级的工程中占据关键地位。随着时间推移，既有民用建筑由于长期缺乏维护和必要的修缮，造成了一定的安全隐患和使用不便，急需对原有结构进行排查和加固改造处理，数据显示，此类工程的数量在持续增长。尤其在生活水平不断提升的背景下，人们对高质量生活环境的追求日益增强，导致对老旧小区改造及既有建筑加固的设计任务不断增加。通过结构加固能显著提升既有建筑的安全及整体稳定性，因此，一些地方政府提倡对老旧民用建筑进行革新改造，以延长其使用年限，提升居住的舒适度，更好地适应人民的生活需求。对既有民用建筑结构改造设计的重视，对建筑业的长远发展具有重大影响。

关键词：民用建筑结构；加固改造；设计

1结构加固设计改造原理

在进行结构加固改造工程之前，首要步骤是对既有建筑进行全面的诊断和评估，以预测可能的强化效益。根据建筑改造的需求和目标，需要选择经济实用的强化策略。从技术层面看，建筑的改造强化涉及多种策略：（1）从结构概念入手，对既有建筑进行整体分析和抗震性能分析，找到建筑结构的薄弱部位和关键构件，通过检测和鉴定手段，重点关注有效加强。(2)聚焦于材料基础的强化，即建立严谨的控制框架，通过逐步加固各个部分，并可能借助监测设备来监控整个结构的性能。确保混凝土和水泥的质量至关重要，以优化胶合剂和化学灌浆材料的性能，包括粘接力和耐腐蚀性。在钢与混凝土构件结合的环节，务必保证接触面的高效粘合。(3)依据结构力学原理，制定出有针对性的强化计划，这需要深入研究和系统性分析结构的承载能力和受力特性，确保新旧结构间的和谐共生。(4)对于二次受力结构的承载能力，需进行系统性研究和管理，以确保应变能力和界面之间的有效控制。同时，对强化设计中新旧结构的连接点进行详尽的应力分析，确保它们在剪切、拉伸和压力方面协同工作，以提升整体的稳固性。(4)在实际设计过程中，新旧结构的联接至关重要，要求设计者全面考虑剪力、拉力和压力等多种参数，确保应力传递无误，实现新旧结构的均衡协作，从而显著提升建筑的强化质量。

2民用建筑结构加固改造设计的原则

在对民用建筑进行结构加强和改造设计时，需遵循经济效益和整体性兼顾的原则。随着建筑业的繁荣，民用建筑数量持续增长，但由于土地资源等限制，新建工程无法无限扩展。因此，从经济性的角度考量，对现有民用建筑结构进行加固改造是确保其稳定性的合理选择。改造加固不仅可增强建筑的耐用性，节约资源，还能降低建造成本。然而，改造过程务必维护建筑结构的整体性，设计师需全局考虑，以确保加固设计能保障老旧建筑的安全性。对于已受损的结构部分，可以选择替换或强化处理，以满足结构的耐压性和完整性标准。

设计阶段需精确计算各项参数，确保改造措施的有效性。当前，我国已实施加固改造的民用建筑已顺利运营，并且使用寿命得到显著延长。经过对改造后结构部件的力学性能分析，证明现行的加固策略成效显著。因此，在进行民用建筑结构改造时，充分结合完整性和经济性，将有助于建筑企业实现更大的价值创造。

3民用建筑结构的加固改造设计

3.1混凝土结构加固设计

当前，混凝土结构的强化手段可概括为直接强化与间接强化两大类别。这些方法涵盖了增大截面法、有粘结外包钢法、粘贴钢板法、粘贴纤维复合材料法、绕丝法、混凝土替换法、锚固技术、预应力强化法、替换技术、植筋技术、裂缝修补技术、混凝土修复技术、混凝土表面处理技术、混凝土表面密封技术以及调整结构自振频率技术等。在策略层面，主要包括：截面扩展策略、外包钢结构策略、预应力强化策略、增设支撑点策略以及其他技术手段。

(1)截面扩展策略，主要应用于梁、柱和墙体等基本构件，通过增加原有构件的尺寸来提高整体结构的承载能力。

(2)外包钢结构策略，特点是将型钢包裹在混凝土构件周围，以增强两者之间的协同效应，提高承载性能。通常分为干式和湿式两种，适用于截面扩展受限或需要大幅提高承载能力的情形。在采用化学灌浆外包钢时，要关注型钢表面温度要求，如果环境中存在腐蚀性物质，还需要额外的防腐措施。

(3)预应力强化策略，适用于显著提升承载力、强度和抗裂性的需求。这种方法占用空间较小，适用于梁、板和屋架等结构，但对温度超过60℃或混凝土持续收缩的情况，适应性可能较差。该策略的核心是通过预应力钢拉杆和撑杆对现有结构进行强化，将原有结构的荷载转移至加固部分，从而改变其受力状态。

(4)增设支撑点策略，常见于净空不受限制的梁板和桁架等结构，通过增加支撑点来减小构件的计算长度和变形，进而提升承载能力。支撑点分为刚性和弹性两种类型。总的来说，进行混凝土结构加固设计和施工时，应严格遵循GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》等相关规定，进行全面系统的加固处理。

3.2植筋加固法

植筋强化体系依赖于混凝土结构的锚固作用，其核心在于将螺栓或标准钢筋嵌入以增强建筑物的承载能力。施工过程中，技术人员需密切关注钢筋的状况，尤其是对带有锈渍的部分，务必确保其清洁。一旦发现锈蚀迹象，立即向管理层报告，如锈蚀情况严重到无法处理，需紧急替换新料。锈迹清除后，工作人员需准确施涂结构黏合剂，然后严谨地将钢筋置入预留孔洞。植筋人员还需密切监控黏合剂的固化状态，以预防因固化不当导致的钢筋移位。

植入钢筋后，严禁在其原位焊接，而应在外露部分混凝土表面设立焊接点。为此，需要采用冷水冷却暴露的钢筋，以控制焊接温度。施工中，通常采用湿润的毛巾包覆裸露钢筋，以保护其免受高温影响。总的来说，植筋加固法的实施要求精细的操作和严格的程序执行。

3.3粘贴碳纤维复合材料加固法

碳纤维复合材料贴合加固技术是一种用于增强民用建筑结构稳定性的策略，涉及在结构中应用碳纤维布或碳纤维板。这种方法显著提升了建筑的荷载承受能力，同时降低了工程成本，从而提升了企业的经济效率。对于成本敏感的施工团队，此加固技术是一个理想选择，它既能确保建筑结构的稳固性，又能提升施工品质。该技术的关键在于碳纤维材料的耐腐蚀特性和高强性能，这减少了外部环境对民用建筑结构的不良影响，延长了建筑的使用寿命。重要的是，此方法不对建筑的整体构造产生干扰，也不改变构件的截面尺寸。此外，碳纤维材料还能优化混凝土结构，增强其耐久性，为建筑结构的稳定性提供了双保险。鉴于其经济性和操作简便性，碳纤维复合材料贴合加固法已成为民用建筑结构加固领域的核心研究焦点。

结论

在民用建筑的全生命周期中，由于环境的多样性、建筑物功能的转换等因素，改造工程常常不可避免，而改造过程中结构加固是一项核心任务。加固前通常需要对结构进行卸载，以确保新旧组件能有效地协同工作，这是一个不容忽视的步骤，尤其是采用边运营边施工的方式会带来显著的安全隐患。同时，设计加固方案时，必须充分考量尺寸偏差和新旧界面处理不当等施工因素对结构承载力的潜在影响。民用建筑的加固与优化是建筑业未来发展的重要趋势。设计专业人士应全面理解加固改造设计的关键点，秉持科学性、合理性及可持续发展的原则，严格遵循行业规范，并根据具体项目的实际情况，制定出优化的结构加固改造策略。

参考文献：

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[2]浦绍武.房屋建筑结构加固设计及加固施工技术的应用[J].工程建设与设计,2020(14):23-24.

[3]张晓军.结构加固技术在房屋建筑施工中的有效应用[J].门窗,2019(16):27-28.