砖混结构加固中设计施工要点分析

砖混结构加固中设计施工要点分析

卞靖1崔杰2朱勇3

江苏省南京市六合区雄州街道郁庄路1号 江苏 南京 210000

摘要：现如今城市发展已经到达一定规模，新城建设、旧城改造是工程施工中常见种类。在旧楼改造过程中，砖混结构是老旧建筑较为普遍，是旧城改造的重点。本文结合南京六合高新科技城项目3#、4#楼设计、施工过程中的难点重点，针对旧楼改造、砖混结构加固等难点，提出了合理有效的解决方案，有一定的工程参考价值。

关键词：结构加固；设计要点；施工要点；质量控制要点

1 工程简介及研究现状

1.1项目概况

六合高新科技城建设项目03幢宿舍楼和04幢宿舍楼，位于南京市六合区瓜埠镇，由金陵石油化工设计院设计。03幢宿舍楼建筑面积4539.21m2，为五层混合结构，建筑高度18.65m，于2005年竣工。该房屋墙体采用240mm厚KP1砖（MU10)

及混合砂浆（±0.000～标高6.800采用M10混合砂浆，其余采用M7.5混合砂浆）砌筑，楼屋面板采用现浇混凝土板。04幢宿舍楼建筑面积6020.97m2，为五层砌体结构，建筑高度18.65m，于2006年竣工。该房屋墙体采用190mm厚空心砌块（MU10）和M10混合砂浆砌筑，楼屋面板采用现浇混凝土板。

根据江苏建研建设工程质量安全鉴定有限公司检测鉴定报告，03幢结构安全性等级为Bsu级，04幢结构安全性等级为Csu级，两幢楼的综合抗震能力均不符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）的抗震要求。

1.2加固思路

主要改造内容：03、04幢宿舍部分区域一～五层新增承重墙，04幢宿舍楼一层门洞移位。03、04幢宿舍部分区域二～五层改为储藏室和强弱电间，04幢宿舍部分区域改为储藏间和保洁间。宿舍楼部分区域一～五层空框架拆除，其他区域使用功能和结构均未改变。

采用加固方法加强该建筑结构承载能力和整体抗震性能，使其满足业主方后续目标使用年限要求。

根据鉴定报告要求，对部分不满足承载要求的砌体墙、混凝土梁、板进行加固，加固方法如下表1-1。

1.3研究现状

黄珍玉从加固技术特点、适用范围及构造要求3个方面，详细分析了增大截面加固法、粘贴纤维复合材料加固法及粘贴钢板加固法。结果表明：粘贴纤维复合材料加固法加固效果高强高效，施工最便捷，宜优先选用。1陈任生结合杭州市中医院6号楼旧楼的加固改造，提出了一些技术先进且经济实用性强的加固方法，以较低的造价完成房屋加固改造，达到延长房屋安全使用的寿命，满足人们的使用需求。2周立宏设计了增大截面加固法和外粘型钢加固法2种房屋混凝土结构加固方案，并进行了方案评估。3周勇超对加固技术进行研究，分析各个加固施工技术的应用要点和优缺点。提出要对建筑混凝土结构现状进行分析，根据混凝土结构受到破坏的原因和具体情况运用加固施工技术。4赵月明等人以某既有建筑改造结构加固工程为例，分析了加固方案的原则和思路，详细介绍了采用的加固技术及具体做法，为同类型建筑的结构加固改造提供借鉴与参考。5

现如今城市发展已经到达一定规模，新城建设、旧城改造是如今政府工作重点，在2021年8月底，住建部正式发布《关于在实施城市更新行动中防止大拆大建问题的通知》，在通知中明确规定：未来城市更新单元（片区）或项目内拆除建筑面积不应大于现有总建筑面积的20%。基于此，明显的信号即是：未来的城市建设，旧城改造是重点。

但现有的城市一般是多年历史，受关注程度高，其中的关系牵扯较多，不仅有开发公司、街道，还有政府的整体规划，所需呈现的标准也比较高，景观、精装、幕墙等方案调整，会引发各方关注，推进难度较大。

2 加固技术概述

（1）直接加固

直接针对结构构件或节点承载力的加固。可根据实际情况选用增大截面法、置换混凝土加固法、外粘型钢加固法、粘贴钢板加固法或粘贴纤维复合材料加固法等。

直接加固法较为灵活，便于处理各类加固问题。1、截面加大法

通过在构件截面外围新浇混凝土，并加配受力钢筋或构造钢筋，以达到提高原构件承载力、刚度、稳定性和抗裂性之目的；对受压构件还可降低其长细比和轴压比。常用于梁、柱、板和基础等的加固。

（2）外包型钢加固法

在混凝土柱、梁的四角包以型钢，并在横向以钢缀板、箍板施加约束，大幅度提高原构件的承载能力的一种加固方法。对建筑空间影响较小，为大跨、重型结构加固所首选。

（3）粘贴钢板加固法

在混凝土构件表面用结构胶粘贴钢板，以提高构件承载力的一种加固方法。该方法适用于对钢筋混凝土构件受弯、斜截面受剪、受压和受拉构件的加固，但不适用于素混凝土构件。

（5）粘贴纤维布加固法

以结构胶为粘料，将纤维织物或纤维板材外贴于被加固构件表面，利用纤维复合材的高抗拉强度和受拉弹性模量达到提高结构承载力和延性的目的。常用的有三种纤维材料：碳纤维(CFRP)、玻璃纤维（GFRP)和芳纶纤维(AFRP)，施工方法基本一致。

（6）置换混凝土法

先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料，从而提高其承载力。是处理严重损坏混凝土的一种有效方法。

2.2 间接加固

针对结构总体布局，通过减小或改变构件内力的加固。应根据工程实际情况选用外加预应力加固法或增设支点加固法。间接加固法较为简便、可靠，且便于日后的拆卸、更换，还可用于有可逆性要求的历史、文物建筑的抢险加固。

（1）体外预应力法（间接加固）

在结构外增加预应力拉杆，对拉杆或型钢施加预应力，利用预应力原理改变结构弯矩、压力、剪力的分布情况。

（2）增设支点法（间接加固）

通过增加支点以减小结构的计算跨度和变形，能大幅度地降低计算弯矩，从而提高其承载力。主要适用于房屋净空不受限制的大跨度结构加固，抢险工程的临时性支顶。

3 结构施工要点

3.1 施工准备要点

（1）图纸应与建筑改造图纸，原结构竣工图纸，检测鉴定报告等相关资料共同阅读。

（2）所有原结构的布置及尺寸应按现场为准；工程施工前应详细勘察加固区域的现场。

（3）需进行深化设计的加固构造和加固节点由专业单位实施并报设计审查批准后方可施工。

（4）本工程中采用粘钢加固的构件，从竣工之日算起，业主应至少每隔十年对构件的工作状态进行检查，对出现破损，严重老化的部位应进行处理。

（5）未经技术鉴定或设计许可，不得改变加固后结构的用途和使用环境。

（6）梁、板、柱等构件加固完毕且达设计强度后方可砌筑内隔墙。

（7） 楼面找平砂浆层尽可能保留，如需拆除应采取措施避免损伤结构楼板。

若出现下列情况：

1) 现场结构布置、构件截面尺寸等与原结构图纸表示不一致；

2) 结构构件出现开裂，钢材锈蚀，混凝土碳化严重等损坏；

施工单位应立即向设计单位提出，由设计人员提出解决方案后方可施工。

3.2 碳纤维布加固施工要点

应认真阅读设计施工图；应根据施工现场和施工加固构件的实际情况，拟定施工方案和施工计划；应对所使用的碳纤维片材、配套胶粘剂、机具等做好施工前的准备工作。施工要点如下：

（1）应清除被加固构件表面的夹杂、蜂窝、麻面、起砂、腐蚀等混凝土缺陷，露出混凝土结构层，并修复平整。对较大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清理干净后，应采取黏结能力强的修复材料进行修补；

（2）应按照设计要求对裂缝进行灌注或封闭处理；

（3）被粘贴的混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构面。转角处应进行打磨成圆弧状，圆弧半径不小于30mm;

（4）混凝土表面应清理干净并保持干燥。

3.3 碳纤维布加固施工流程

3.3.1 涂刷底胶

（1）按照胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制修补胶；

（2）采用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面。在底胶表面指触干燥时立即进行下一道工序的施工。

3.3.2 找平处理

（1）按照胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制修补胶；

（2）对混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，不应有棱角；

（3）转角处采用修补胶修成光滑的圆弧，半径不小于30mm;

（4）在修补胶表面干燥后，进行下一步工序。

3.3.3 碳纤维布加固

按照设计要求裁剪碳纤维布；

按照生产厂家提供的工艺条件配制结构胶粘剂，均匀涂抹于粘贴部位；

将碳纤维布用手轻压于需粘贴的位置，采用滚筒顺纤维方向多次滚压，挤出气泡，使胶液充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布；

多层粘贴时重复上述步骤，在纤维表面的结构胶干燥后进行下一层粘贴；在较后一层碳纤维布的表面均匀涂抹结构胶粘剂。

3.4 钢筋网砂浆面层加固要点

墙体加固需采用扩大截面法加固，双面贴钢筋网片，后加入砂浆抹平。按照下列步骤和要求：

1.基础墙体开凿深度为地坪向下50公分，因采用混凝土基础需用木方支模板加固等，按规范要求每边增加工作面宽度30公分。

2.基础加固混凝土采用商品后浇筑，强度达到拆模条件后方能拆模，工作面部位分层回填，用比原有地坪高－等级混凝土浇筑至原有地坪高度。

3.清除基础及墙面表面的抹灰层，对较大的孔洞部位，在清理干净后，应采取原材料及施工图要求的砂浆进行修补填平；

4.墙体加固钢筋应顺直、无损伤、表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈，钢筋安装时，受力钢筋的品种、级别、规格和数量、间距等符合设计要求。

5.墙体采用砂浆进行抹面，完成后应浇水养护7天保证墙面无空鼓。

3.5 粘钢加固技术

粘贴在砼构件表面的钢板应对砼基材表面进行以下处理：

（1）对很旧很脏砼构件粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂刷构件粘合面，应先用硬毛刷沾高效洗涤剂刷除表面油垢污物，后用冷水冲洗再对粘合面进行打磨，除去2～3mm厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒；处理后，若表面严重凹凸不平，可用高强树脂砂浆修补；

（2）如果砼表面不是很脏很旧，则可直接对粘合面进行打磨，去掉1～2mm厚表层，用压缩空气除去粉尘或用清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面即可；

（3）对于新砼粘合面，先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗涤剂洗刷表面，或用清水冲洗，待完全干后即可。

（4）钢板粘贴好后立即用卡具、支撑或化学锚栓等固定，并适当加压，以使胶液刚从钢板边缘挤出为度，化学锚栓一般兼作钢板的永久附加锚固措施，其埋设孔洞应与钢板一道于涂胶前配钻。

（5）粘钢加固表面应首先进行除锈和清洁处理，涂刷防锈漆两道后，按要求涂刷防火涂料。

3.6 施工安全和注意事项

（1）碳纤维片材为导电材料，施工碳纤维片材时应远离电气设备和电源，或采取可靠的防护措施；

（2）施工过程中应避免碳纤维片材弯折；

（3）碳纤维片材配套胶粘剂应密封储存，远离火源，避免阳光照射；

（4）胶粘剂的配制和使用场所应保持通风良好；

（5）现场施工人员应采取有效的劳动保护措施。

4 设计要点

4.1 加固思路

（1）拆除原空框架结构，结构体系改为砌体结构；

（2）墙体抗震和受压承载力不足处采用钢筋网砂浆（M15水泥砂浆）面层加固并重新进行粉刷；

（3）部分区域新增承重墙，基础复核满足设计要求；

（4）对不满足设计要求的梁、板等构件采用粘贴碳纤维布加固。

4.2 加固计算参数

建筑结构的安全等级：二级。加固后结构设计使用年限：30年。建筑抗震设防类别：标准设防建筑（丙类）。

基本风压：0.40kN/m2（50年一遇）。

基本雪压：0.65kN/m2（50年一遇）。

抗震设防烈度：7度（0.10g），设计地震分组第二组。

4.3设计采用的相应参数

设计荷载加载示意图

4.4 施工要求

（1）本加固工程的施工必须具有以下资质：(1)特种工程（结构补强）专业承包。

（2）构件进行加固前，应优先考虑将原结构构件除其自重外进行卸载，如无法卸载时应及时向设计人员报告，得到设计允许后方可加固。

（3）在加固过程中若发现原结构构件有开裂、腐蚀、锈蚀、老化以及与图纸不一致的情况，施工单位应进行记录检查结构损坏的程度，向设计人员报告，得到设计人员同意后方可继续相关的加固修复工作。

（4）施工单位在施工中必须做好对新旧混凝土浇筑界面的处理，凿毛、充分湿润、接浆（或使用其他界面剂），保证连接面质量及可靠性。

（5）采用粘钢或加大截面等加固方式加固时，混凝土基面的处理对保证加固质量十分重要，在施工中应严格控制。

（6）加固施工时，要注意加固材料对施工环境温度和湿度的特殊要求。

（7）加固施工时，要注意加固材料存储和使用过程中的安全，并按产品说明的要求采取安全保障措施。

（8）加固施工中的拆除内容应遵循先加固后拆除的原则，如必须先拆除后加固，应对拆除后的其余构件进行复核或做好可靠支撑方案，施工方案需通过专家评审后方可施工。

5 结论与展望

现如今城市发展已经到达一定规模，新城建设、旧城改造是工程施工中常见种类。在旧楼改造过程中，洞口尺寸，防火、通风、采光、节能等均无法满足最新规范，给改造带来了一定的难度。在2021年8月底，住建部正式发布《关于在实施城市更新行动中防止大拆大建问题的通知》，在通知中明确规定：未来城市更新单元（片区）或项目内拆除建筑面积不应大于现有总建筑面积的20%。砖混结构是老旧建筑较为普遍，是旧城改造的重点。

在设计施工过程中，需要抓住砖混结构的特点，选择正确的参数设计，严格按照图纸施工，同时发现与图纸不符情况需及时反馈，并修改图纸，对于变更较大的项目需重新报审。未来城市更新过程中该种类的设计施工较为重要，设计、施工人员需紧密合作，多多交流，方可高质量完成施工。

参考文献

【1】黄珍玉.钢筋混凝土结构加固方法分析[J].工程建设，2023,55(01):43-47.DOI:10.13402/j.gcjs.2023.01.008.

【2】周立宏.房屋建筑混凝土结构加固方案设计与评估[J].江西建材，2022(09):69-70+75.

【3】陈任生.浅析房屋加固改造施工技术的应用[J].价值工程，2022,41(27):153-155.

【4】周永超.房屋建筑混凝土结构加固施工技术研究[J].工程建设与设计，2022(23):208-210.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2022.12.062.

【5】赵月明，刘乐乐.某既有建筑改造工程结构加固措施分析[J].中国建筑装饰装修，2022(22):173-175.