建筑工程中既有建筑改造与加固技术研究

建筑工程中既有建筑改造与加固技术研究

张迪

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海南科技职业大学

摘要：在快速发展的城市化进程下，既有建筑的改造与加固已经成为建筑工程领域的重要课题。这些既有建筑，不论是因为历史价值、经济价值还是社会功能的需要，都值得我们以科学、高效和环保的方式进行改造和加固。本文旨在探讨建筑工程中既有建筑改造与加固的关键技术，以及这些技术如何在实际项目中得以应用和优化。

关键词：建筑工程；既有建筑改造；加固技术

一、引言

城市化进程中，既有建筑的更新与改造日益成为提升城市功能、改善居民生活的重要手段。大量20世纪末期及以前建造的混凝土结构建筑，随着使用年限的增长，面临着结构安全、耐久性和功能性的考验。在追求可持续发展的背景下，城市更新不仅仅是解决“城市病”的对策，更是推动城市发展质量提升的必由之路。随着《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二零三五年远景目标的建议》的提出，城市更新行动正式上升为国家战略，其中，既有建筑的改造与加固技术作为关键支撑，其重要性不言而喻。

在众多既有建筑中，钢筋混凝土框架结构占据了主导地位，而框架节点作为结构的核心部位，其性能的优劣直接影响着整个结构的安全与稳定。然而，许多旧有建筑的节点设计可能并未充分考虑地震等极端工况的影响，导致抗震性能不足。随着对建筑抗震性能认识的深入，对现有建筑的加固改造显得尤为紧迫。本文旨在深入探讨既有建筑改造与加固技术在建筑工程中的实践与研究，尤其是框架节点的加固方法及其实际应用。

目前，加固技术如增大截面法、FRP增强纤维加固法、粘钢加固法和外包钢加固法等已被广泛应用，然而，针对不同加固方法的综合效果以及在实际工程中的协同工作机理研究并不充分。此外，节点与外包型钢的连接性能、荷载传递路径以及加固后结构的时变性能等方面，亟待更深入的科学研究。本文将系统分析这些因素对加固效果的影响，以期为既有建筑改造提供科学的决策依据和实用的工程技术指导。

二、既有建筑改造与加固技术方法

在建筑工程中，既有建筑改造与加固技术是确保结构安全、提升建筑性能的关键手段。本文将详细解析几种常见的加固改造技术及其在工程实践中的应用，以期为设计人员和施工方提供参考。

（一）增大截面法

增大截面法是最传统的加固方式之一，通过增加构件的尺寸和配筋来提升承载力。例如，在框架节点处，可以采用增大柱截面、梁截面或者同时增大梁柱截面的方法来增加承载面积，从而提高结构的强度和延性。这种方法适用于结构承载力不足，或者要求提高结构耐久性的场合。然而，增大截面法往往会显著增加自重，对建筑整体结构可能产生一定程度的影响，特别是对于高层建筑或者空间受限的项目，需要综合考虑其经济性和可行性。

（二）FRP增强纤维加固法

FRP增强纤维加固法是通过在混凝土表面粘贴高性能的纤维增强塑料，增强构件的承载力和抗裂性能。这种技术对于改善节点的抗震性能尤其有效，因为FRP材料的轻质特性使其能够显著改善结构的性能，同时减小结构的增量。然而，FRP加固法的施工工艺要求较高，且成本相对较大，因此需要权衡其经济效益。

（三）粘钢加固法

粘钢加固法是通过结构胶将钢板粘贴在混凝土表面，形成混凝土与钢板共同工作的复合结构。这种方法可以显著提高节点的承载力和延性，尤其适合于改善节点核心区的性能。粘钢加固法施工方便，但需要确保粘结质量，避免因粘结失效导致的结构损坏。

（四）外包钢加固法

外包钢加固法是将型钢如槽钢或角钢包裹在混凝土结构的四角或两角，再通过横向缀条或缀板连接，形成钢框架与原混凝土结构共同受力。外包钢加固法不仅能够显著提高结构的承载能力，还能改善其抗震性能，尤其适用于那些不能大幅度增大的结构。然而，外包钢加固法的施工较为复杂，且需要考虑防火处理，以确保结构安全。

在选择加固方法时，需要综合考虑结构的实际情况、施工条件、经济成本和使用需求。在采用这些方法时，还需要结合结构的损伤程度、使用环境以及未来可能的使用需求，进行科学的分析和设计。同时，施工过程中应严格遵循相关规范，确保施工质量，以达到预期的加固效果。通过不断的技术创新和实践应用，既有建筑改造与加固技术将更趋完善，为城市更新和建筑可持续发展提供更加有力的支持。

三、案例分析与实践应用

在既有建筑改造与加固技术的实际应用中，不同的加固方法因其特性在不同工程中展现出了各自的优点和适用性。下面将通过三个具体的案例来深入分析这些技术在实际工程中的表现，以及如何优化策略以达到最佳效果。

案例一：老旧住宅楼改造

位于某城市的某老旧住宅楼，由于建造年代久远，结构承载力不足，尤其是框架节点区域存在明显的抗震性能问题。项目组选择采用增大截面法和外包钢加固法相结合的方式进行改造。首先，对梁柱节点进行增大截面处理，以提升节点承载力；其次，对外围柱进行外包钢加固，增强结构的整体性和抗震性能。改造后，不仅结构安全性能得到了显著提高，还通过合理的设计减少了对居民生活的影响。这个案例体现了增大截面法和外包钢加固法的有效性，以及在考虑居民需求时对技术混合应用的灵活性。

案例二：商业大厦抗震加固

一幢位于地震多发区的商业大厦，由于原设计未考虑现代抗震标准，其框架节点的抗震性能堪忧。项目团队采用了粘钢加固法对节点进行加强，并结合FRP增强纤维加固法增强结构的延性和抗裂性。通过细致的施工，大厦的抗震性能大大提升，同时，轻质的FRP材料使得结构增量较小，对大厦整体性能影响较小。这个案例展示了粘钢加固法和FRP增强纤维加固法的协同作用，以及在地震多发地区提高结构抗灾能力的重要性。

案例三：历史建筑保护与加固

一座具有历史价值的建筑，其结构虽基本稳定，但在使用过程中出现了一些结构性问题。为保护其原有风貌，项目组选择了FRP增强纤维加固法进行轻量化加固。使用高性能的FRP材料，增强了结构的承载能力和抗裂性能，同时保持了建筑的外观完整。此外，施工过程尽可能减少对建筑的扰动，确保了历史价值的传承。这个案例展示了FRP增强纤维加固法在历史建筑保护中的优势，以及施工过程中对历史遗产保护的兼顾。

通过这些实例，我们可以看到不同加固方法在实际情况下的应用效果。增大截面法适合大幅度提升承载力，外包钢加固法则在保持结构整体性方面表现出色，粘钢加固法对于节点承载力的提升尤为显著，而FRP增强纤维加固法在轻量化和抗裂性方面具有独特优势。在实践中，设计师和工程师需要根据建筑的具体状况、使用需求和历史价值，灵活选择最适合的加固策略，确保加固工作的科学性和有效性。未来，随着加固技术的进一步发展和实践应用的不断积累，我们有理由期待更加精细化、环保化和经济化的既有建筑改造与加固解决方案。

总结来说，建筑工程中的既有建筑改造与加固技术是一项兼具挑战与机遇的任务。通过持续研究和实践，我们可以实现建筑的高效利用、节能减排，同时赋予老建筑新的生命力。未来，我们期待更多创新性的加固材料、施工方法和技术的涌现，以推动这一领域的发展，为城市的可持续建设做出更大贡献。

结束语

在实际操作中，政策支持、技术创新、成本控制以及社会认知的提升，都是推动既有建筑改造与加固工作的重要因素。通过加强多方合作与交流，我们有理由相信，建筑工程中的既有建筑改造与加固将会走向更加科学、环保和经济的未来。

参考文献

[1]金杰安. 消能减震加固技术在既有建筑改造工程中的应用[J]. 居业, 2024, (04): 46-48.

[2]张永超. 结构加固技术在既有建筑改造工程的应用研究[J]. 工程机械与维修, 2024, (02): 206-208.

[3]冯思雨. 浅谈既有建筑改造工程中静力切割技术的应用[J]. 建筑施工, 2023, 45 (09): 1832-1835.