建筑物结构加固技术应用案例

引言随着我国城市建设的飞速发展与既有建筑存量的持续增长，建筑物结构加固已成为保障建筑安全、延长使用寿命、提升使用功能的关键环节。无论是因年代久远导致的结构老化、因规范更新产生的安全储备不足，还是因使用功能改变引发的荷载增加，都对结构加固技术的应用提出了更高要求。本文结合数个实际工程案例，深入探讨不同加固技术在具体场景下的应用思路、关键工艺及实施效果，旨在为类似工程提供借鉴与参考。案例一：某老旧住宅楼结构整体加固工程项目概况与加固原因该项目为一栋建于上世纪八十年代的六层砖混结构住宅楼，总建筑面积约数千平方米。因使用年限较长，加之当时设计标准与现行规范存在差异，经结构检测鉴定，发现主要存在以下问题：部分承重墙体出现明显裂缝，墙体承载力不满足现行规范要求；楼（屋）面预制板拼接处存在渗漏及刚度不足现象；整体结构抗震性能较弱，不满足当地现行抗震设防烈度要求。为保障居民生命财产安全，决定对该建筑进行整体加固处理。加固方案选择与设计思路针对该住宅楼的结构特点及存在的问题，设计团队经过多方案比选，最终确定了“整体抗震加固与局部构件承载力提升相结合”的加固思路。1.墙体加固：对于承载力不足的承重墙体，采用双面钢筋网水泥砂浆面层加固法。该方法能有效提高墙体的正截面承载力、斜截面承载力以及墙体的延性，增强其抗震性能。具体做法为：清理原墙面抹灰层至基层，植入Φ6mm钢筋作为拉结筋，间距按规范要求设置；绑扎Φ6mm双向钢筋网，网格间距根据计算确定；喷射或抹压M10水泥砂浆面层，厚度为40mm。2.楼（屋）面加固：为提高楼（屋）面整体性和刚度，在预制板板底粘贴碳纤维布。选用Ⅰ级碳纤维布，纤维方向沿板跨方向，采用连续粘贴方式，在板端及支座处进行加强处理。同时，对板缝进行高压注浆处理后，采用细石混凝土灌缝并增设板面钢筋网，提高楼面整体性。3.抗震构造措施加强：在楼梯间、房屋转角处等关键部位增设构造柱及圈梁，形成约束体系，提高结构的整体刚度和抗侧移能力。构造柱与圈梁的混凝土强度等级为C25，纵筋及箍筋配置根据计算确定。主要施工工艺与关键技术措施1.基层处理：这是确保加固效果的关键工序。墙体表面需清除浮灰、油污、松动砂浆等，对裂缝进行压力注浆修补，凹陷处用聚合物砂浆找平。碳纤维布粘贴前，混凝土表面需进行打磨、除尘、脱脂处理，确保基层平整、干燥、洁净。2.钢筋网安装与固定：墙体钢筋网的绑扎应牢固，与原结构的拉结筋连接必须可靠，可采用植筋或膨胀螺栓固定。钢筋保护层厚度应符合设计要求。3.碳纤维布粘贴：严格按照产品说明书配置粘贴胶。涂刷底胶后，待其表面干燥不粘手时，涂刷浸渍胶并粘贴碳纤维布，用专用滚筒反复碾压，排出气泡，确保碳纤维布与基层紧密贴合，无褶皱、空鼓。4.质量控制：施工过程中，加强对材料进场验收、各工序施工质量的检验。如碳纤维布粘贴后，需进行空鼓检测，空鼓面积不应大于规定值，否则应进行修补。加固效果与结语该工程完工后，经第三方检测机构进行承载力及抗震性能评估，结果表明加固后的结构各项指标均满足现行规范要求。居民反馈房屋整体性明显增强，墙体裂缝不再发展，楼屋面震动感减弱，达到了预期加固目标。本案例表明，对于老旧砖混结构住宅，采用钢筋网水泥砂浆面层结合碳纤维布等综合加固技术，能够经济有效地解决其承载力不足和抗震性能差的问题。案例二：某工业厂房楼面荷载提升加固工程项目概况与加固原因某大型制造企业的单层钢筋混凝土排架结构厂房，建于本世纪初，跨度约20米，柱距6米。因生产工艺升级，需在厂房内某区域安装新的重型设备，设备自重及运行荷载较大，远超原设计楼面活荷载标准值。经核算，该区域混凝土梁、板承载力不满足新增荷载要求，需进行局部加固处理。加固方案选择与设计思路考虑到厂房需在加固期间尽量减少对正常生产的影响，且加固后不应显著增加原结构自重，设计方案选用了“体外预应力加固法”对受弯构件（主要为框架梁）进行加固，并结合“碳纤维布加固法”对部分楼板及梁支座区域进行加强。1.梁体体外预应力加固：在原混凝土梁的受拉区外侧设置预应力钢绞线，通过施加预应力，抵消部分新增荷载产生的内力，从而提高梁的承载力和刚度，减少挠度。预应力筋采用低松弛钢绞线，两端通过特制锚具锚固在梁端的混凝土承压板上。2.楼板及梁支座碳纤维布加固：对于楼板，在设备基础周边及板跨中受拉区粘贴碳纤维布，以提高其局部承压能力和抗弯承载力。对于梁支座等应力集中区域，采用U型包裹或全包裹方式粘贴碳纤维布，以提高其抗剪承载力和延性。主要施工工艺与关键技术措施1.体外预应力系统安装：首先精确放线，钻孔安装承压板及转向装置。然后穿设钢绞线，进行预张拉以消除松弛。正式张拉时，采用分级张拉、对称张拉的方式，严格控制张拉力和伸长值，确保符合设计要求。张拉完成后，对预应力筋进行防腐处理并浇筑保护罩。2.碳纤维布加固施工：梁支座及楼板的处理工艺与案例一类似，但需特别注意预应力张拉完成后，结构受力状态已发生改变，碳纤维布的粘贴位置和方向需严格按最终受力分析结果确定。3.施工组织与安全：由于是厂房内作业，且存在交叉施工，需制定详细的施工组织计划，合理安排施工顺序和时间。对张拉作业区域设置警戒线，确保施工安全。加固效果与结语加固完成后，通过荷载试验及长期监测，该区域梁、板的挠度变形在允许范围内，应力水平显著降低，满足了新增设备的使用要求。体外预应力加固技术在此案例中展现了其加固效果显著、对原结构损伤小、不占用过多空间等优点，尤其适用于大跨度、重荷载构件的加固。碳纤维布加固则以其施工便捷、对生产影响小的特点，作为辅助加固手段取得了良好效果。案例三：某历史建筑结构安全性加固修缮工程项目概况与加固原因某市级文物保护单位，为一栋民国时期的砖木结构建筑，具有较高的历史文化价值。该建筑因年久失修，存在木构件腐朽、虫蛀，墙体酥碱，屋面渗漏等问题，导致结构整体刚度下降，部分构件存在安全隐患。本次加固修缮的目标是在尽可能保留建筑原有风貌和历史信息的前提下，消除安全隐患，恢复其结构安全性和基本使用功能。加固方案选择与设计思路历史建筑的加固不同于普通建筑，其核心原则是“最小干预”和“可逆性”。因此，方案制定时充分考虑了对原有建筑构件的保护和利用。1.木构件加固：对于腐朽、虫蛀程度较轻的木梁、木柱，采用“局部修补+防腐防虫处理”的方法。剔除腐朽部分，用同类新木料进行嵌补，采用传统榫卯结合或环氧树脂胶粘剂粘接，并辅以不锈钢螺栓加固。对于受损严重但具有历史价值的构件，进行复制更换，原件妥善保存。所有木构件均进行严格的防腐、防虫、防火处理。2.墙体加固：针对酥碱墙体，采用“表面喷射加固+内部灌浆”的方法。先清除表面酥松层，采用专用修复砂浆进行表面喷射加固，恢复墙体外观和一定强度。对于内部有空鼓的墙体，采用低压灌注水泥基改性灌浆料的方法，填充空隙，提高墙体整体性。3.屋架加固：对屋架中存在变形或节点松动的部位，采用增设钢拉杆、钢支撑或木夹板的方式进行加固，确保屋架的稳定性和承载力。主要施工工艺与关键技术措施1.传统工艺与现代材料的结合：在木构件修补中，尽量采用传统工艺，如鱼鳔胶、桐油等，但在关键受力部位，可适当辅以隐蔽的现代高强材料，如环氧树脂胶、不锈钢连接件，以提高加固可靠性。2.精细化施工：历史建筑修缮对施工精度要求极高，每一道工序都需精心操作。例如，木构件的修补需做到“修旧如旧”，与原有部分纹理、色泽尽可能一致。3.监测与保护：施工过程中对建筑结构变形进行实时监测，避免因施工不当造成二次损伤。对具有历史价值的装饰、雕刻等构件，采取专项保护措施。加固效果与结语该历史建筑加固修缮工程完成后，不仅消除了结构安全隐患，恢复了建筑的稳固性，更重要的是最大限度地保留了其历史风貌和文化价值。工程实践表明，历史建筑的加固需要在保护与安全之间找到平衡点，灵活运用传统工艺与现代技术，进行精细化设计与施工。加固技术应用的关键要点总结通过上述案例分析，建筑物结构加固技术的成功应用，离不开以下关键要点：1.详尽的检测与评估：加固前必须对原结构进行全面、细致的检测，明确结构病害的性质、范围和程度，为加固方案设计提供科学依据。2.合理的方案选择：应根据结构类型、加固原因、使用功能要求、现场条件及经济性等多方面因素，进行多方案比选优化，选择技术可靠、经济合理、施工便捷的加固方案。3.严格的材料控制：加固材料的质量直接影响加固效果，必须选用符合国家现行标准的合格产品，并进行严格的进场检验。4.精细的施工组织与质量管控：加固施工工艺复杂，对施工人员技术水平要求高。应制定详细的施工组织设计，加强施工过程中的质量监督和检验，确保各工序符合设计及规范要求。5.重视后期监测与维护：加固完成后，宜对结构进行一段时间的监测，评估加固效果。同时，建立健全的后期维护制度，确保加固后结构的长期安全使用。结论