結(jié)構(gòu)加固與改造

1、結(jié)構(gòu)加固與改造,一、結(jié)構(gòu)加固改造工程的對象和內(nèi)容,既有建筑需要保留并進行結(jié)構(gòu)加固改造的建筑有兩大類：（一）既有歷史建筑； （二）既有工業(yè)及民用建筑 （一）既有歷史建筑 1）文物建筑 指文物價值極高的古建筑，如宮殿、廟宇、古塔等，其中有的已被認定為國家級或世界級的歷史文化遺產(chǎn)。對這類文物的改造加固，應本著“修舊如舊”的原則進行，盡量忠實于原來的環(huán)境、原來的風貌、原來的內(nèi)外裝飾、原來的結(jié)構(gòu)做法，但對隱蔽部分，考慮到抗震和耐久性需要，可以用些現(xiàn)代材料和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)手段。（如:南口僑鄉(xiāng)村客家老建筑群）,2）歷史風貌建筑 指近百年以來各種有獨特風格和文化內(nèi)涵的近現(xiàn)代建筑，它們代表著一個城市的歷史、文化，需要

2、加以保護。對這類建筑的保護改造，應忠實于原來的環(huán)境、原來的風貌，特別是原來的立面造型風格應嚴格保留，這些建筑往往修建年代很早，設計使用年限已過，而且當年并未考慮抗震、防火，耐久性標準過低，結(jié)構(gòu)安全度不足，因此在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上往往要動大手術，在內(nèi)部房間布置上也允許作些變動，使之既能繼續(xù)安全使用，又留駐原有的建筑風貌。而不能片面強調(diào)要完全保留原來的已過時的結(jié)構(gòu)和材料。 （如:梅州農(nóng)業(yè)學校東西樓） （二）既有工業(yè)及民用建筑 量大面廣的工業(yè)及民用建筑，是我國城鎮(zhèn)建筑的主體部分，是廣大人民群眾生活、生產(chǎn)、工作的場所，包容著我國巨大的社會財富和社會資源。對這部分建筑的維護和改造，充分發(fā)掘其利用潛能，延長其使用

3、壽命，是極大的節(jié)約。造成建筑約。,造成建筑“短命”現(xiàn)象的原因，主要有三：1.是規(guī)劃設計方面；2.是建筑質(zhì)量方面；3.是法律法規(guī)及政策方面 要杜絕建筑“短命”現(xiàn)象，應首先由有關部門盡快出臺法律法規(guī)和政策，防止沒有質(zhì)量問題的既有建筑被拆毀；其次，應大力提倡建筑結(jié)構(gòu)的改造和加固，使許多既有建筑通過改造而新生，做到“延年益壽”。使我國的許多建筑物的實際使用壽命均能像一些發(fā)達國家一樣，遠遠超過其設計使用壽命。 根據(jù)我國國情，下列情況需對既有建筑進行結(jié)構(gòu)改造： 1)建筑物功能布局改變引起的結(jié)構(gòu)改造 （如：望江樓加固改造工程） 2)平移、糾傾、增層引起的結(jié)構(gòu)改造 （如：望江樓加固改造工程）,3)增強建筑物抗

4、震性能引起的結(jié)構(gòu)改造 （如：梅州市曾憲梓中學智明樓科學館加固工程） 4) 提高建筑物的耐久性引起的結(jié)構(gòu)改造 結(jié)構(gòu)的耐久性指經(jīng)過正常設計、正常施工，并且在設計預定的環(huán)境中正常使用的結(jié)構(gòu)，不需經(jīng)過昂貴的維修加固，能在保持預定使用功能的條件下，達到設計使用年限的程度。 我國國家標準建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068對各類建筑的耐久性標準作了規(guī)定，一般大量的工業(yè)及民用建筑的設計使用年 限定為50年，特別重要的建筑可以提高到100年。設計使用年限也可按建設單位的要求確定。 5) 建筑物群體間的結(jié)構(gòu)改造 除對建筑物單體進行結(jié)構(gòu)改造之外，有時在幾個單體之間增設新的結(jié)構(gòu)以改變其建筑功能，如加電梯、加消防

5、樓梯、加門樓、加雨棚、加天橋、加裙房、設連廊、填內(nèi)庭等。,6)建筑物造型美化引起的結(jié)構(gòu)改造 可以對外墻或外填充墻進行改造，增加扶墻垛、腰線、壁柱或其它挑出構(gòu)件；也可更換外墻材料，改善外墻的保溫性能；屋面進行“平改坡”或屋面綠化也能引起結(jié)構(gòu)改造。 7)“爛尾樓”復建引起的結(jié)構(gòu)改造 一些“爛尾樓”在復建時，往往新業(yè)主從經(jīng)濟效益和經(jīng)營效果出發(fā)，對原設計提出許多新的變動，而且改動的內(nèi)容很多，有的樓既要增層，又要擴跨（外表層層挑出擴大使用面積），還要改動內(nèi)部入口大廳空間（抽柱斷梁）等，這種“爛尾樓”雖然爛尾，但設計和施工年代較近，原結(jié)構(gòu)裸露，質(zhì)量檢測方便，改造起來比老建筑容易，業(yè)主希望“脫胎換骨”，改造

6、工程的特點往往是“內(nèi)容復雜、規(guī)模龐大，效益顯著”。,二、改造前的技術鑒定和可行性論證 （一）改造工程的技術鑒定 既有建筑改造前的技術鑒定，指對既有建筑的可靠性鑒定?？煽啃澡b定的內(nèi)容極為復雜，包括建筑物的安全性鑒定，適用性鑒定和耐久性鑒定。在安全性鑒定時,在地震區(qū)又包括抗震鑒定。 從鑒定的目標區(qū)分，鑒定工作區(qū)分為兩大類別，其一為正常性鑒定，即為滿足建筑結(jié)構(gòu)改造目標而進行的技術鑒定；另一類為非常性鑒定，如危房鑒定、災后（地震、火災、水災和其它突然事件）鑒定等，后者的鑒定目標為搶險。,目前我國實行的鑒定標準有兩套系統(tǒng)， 一是民用建筑可靠性鑒定標準GB50292， 1999年發(fā)布實行和工業(yè)建筑可靠性鑒

7、定標準 GB50144-2008 ，2009實施 民用建筑可靠性鑒定標準GB 50292-2014，今年發(fā)行 另一是建筑抗震鑒定標準GB50023-2009，2009年發(fā)布實行。 在結(jié)構(gòu)改造工程中往往存在對既有建筑的加固改造和部分新建、擴建相結(jié)合，情況比完全新建或僅僅抗震加固要復雜的多，每個工程的改造后的性能目標不一樣，后續(xù)使用年限不一樣，掌握的標準尺度皆不一樣。 因此，不可按10抗規(guī)的設防標準對既有建筑進行鑒定；也不能按現(xiàn)有的建筑抗震鑒定的設防標準對改造工程，特別是其中新建部分進行抗震設計；對具體改造工程還要區(qū)別對待。,對于結(jié)構(gòu)改造工程，更多地應偏重于“概念鑒定”和“概念設計”。由于地震作用

8、更具有偶然性和突發(fā)性，在結(jié)構(gòu)抗震分析上存在許多假定和量的不確定性，就更凸顯“概念鑒定”和“概念設計”的重要性。應首先評定原有結(jié)構(gòu)體系的規(guī)則性、整體性和整體牢固性（構(gòu)件間的連接性能），分析其現(xiàn)階段的實際抗震性能和進一步改造加固的可行性和難易程度，可以做出多種方案比較，結(jié)合業(yè)主的要求，作出結(jié)構(gòu)改造的正確、經(jīng)濟的評估。,（二）明確改造的性能目標和后續(xù)設計使用年限 我國2006年頒布的國家標準混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范GB50367， 也開始在加固設計中引進這種設計思想，提出加固后的性能目標，包括“加固后混凝土結(jié)構(gòu)的安全等級，應根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴重性、結(jié)構(gòu)的重要性和加固設計使用年限，由委托方與設計方按實

9、際情況共同商定?！辈⒔ㄗh結(jié)構(gòu)加固后的使用年限“一般情況下，宜按30年考慮；到期后，若重新進行的可靠性鑒定認為該結(jié)構(gòu)工作正常，仍可繼續(xù)延長其使用年限。混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范GB50367-2013 首先，應確定結(jié)構(gòu)改造的性能目標和后續(xù)設計使用年限。改造工程在抗震設計時設防目標，仍應該是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，但在后續(xù)設計使用年限的選定上，不一定像新設計建筑那樣，選為50年或100年，對于本來就未按01抗規(guī)設計的既有建筑，那樣做代價太大，反而促使被過早的拆除。,可以和業(yè)主充分溝通，共同商定一個合適的后續(xù)使用年限。 一般來說，1989年以前設計施工的建筑被改造部分按30年是一個可以接受的標

10、志性年限，較為符合當前加固水平和我國十幾年來所積累的經(jīng)驗；況且到了30年也并不意味著該房屋結(jié)構(gòu)壽命的終結(jié)，而只是需要再次進行一次系統(tǒng)的檢查和鑒定，以作出是否可以繼續(xù)安全使用或應再次加固的結(jié)論。至于結(jié)構(gòu)改造中的新增部分，仍可按常規(guī)50年設計，到了30年后和被改造部門一起，都進行一次系統(tǒng)的檢查和鑒定，也是必要的。 若業(yè)主認為其房屋極具保存價值，而加固費用也不成問題，則可商定一個較長的設計使用年限，譬如文物建筑和紀念性建筑，這在技術上都是能夠做到的，但畢竟很費財力，不應在業(yè)主無特殊要求的情況下，誤導他們這么做。,至于一些保護價值較低的房屋，如原來修建特殊要求的情況下，誤導他們這么做。至于一些保護價值

11、較低的房屋，如原來修建標準就較低的工業(yè)廠房，工藝已經(jīng)落后也要改造，但目前還需要用一段時間再更新改造，則把后續(xù)使用年限降到20年也是可以的。 （三）按后續(xù)設計使用年限確定結(jié)構(gòu)改造的設防標準 我國抗震規(guī)范中規(guī)定的設計基本地震加速度為：50年設計基準期內(nèi)超越概率為10%的地震加速度的設計取值。 設計基準期為50年。這個數(shù)值正好與現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068中規(guī)定的丙類建筑（大部分結(jié)構(gòu)改造項 目均屬丙類建筑）的“設計使用年限”相吻合。,“設計使用年限”指設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預定目標使用的期限。在結(jié)構(gòu)改造加固工程中的“后續(xù)設計使用年限”指被改造加固后的結(jié)構(gòu)

12、或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按其預定目標使用的期限。從廣義來講，設計使用年限或設計后續(xù)使用可按其預定目標使用的期限。從廣義來講，設計使用年限或設計后續(xù)使用年限中的“預定目標使用的期限”，應包括抗震設防、安全性、耐久性等性能目標。 結(jié)構(gòu)改造工程中基于性能的設計方法的一個特點是，設計人員（含鑒定人員）可以和業(yè)主共同探討各種性能目標及其利弊（含經(jīng)濟代價），最后確定一個安全、適度、適用、可實施性強、經(jīng)濟合理的改造加固方案。后續(xù)設計使用年限的確定非常重要的，它是經(jīng)濟合理的改造加固方案。后續(xù)設計使用年限的確定非常重要的，它是改造工程的設計基準期，它決定了各種荷載的取值。對于各種可變荷載，如樓面活荷載、屋面雨

13、雪荷載和風荷載，不同的使用年限可有不同的取值。地震作用也隨后續(xù)設計使用年限而變,基于耐久性加固改造的后續(xù)使用年限，可以與基于抗震加固改造的后續(xù)使用年限區(qū)別對待?；炷两Y(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范把它定為30年，應該說是較合適的。它較符合當前加固技術的發(fā)展水平，不能定的過長。由于耐久性加固時使用了膠粘劑，或涂刷化學防護膜，或其它聚合物等的加固方法，不論廠商如何標榜其產(chǎn)品的優(yōu)良性能，這些人工合成材料，不可避免地存在著老化問題。或者因高溫、高濕、低溫、凍融、化學腐蝕、振動、溫度應力、地基變形等引起防護破壞，促使原構(gòu)件損壞；或者因錯用劣質(zhì)材料或施工工藝不當，也易造成破壞。為防范這類隱患， 對耐久性進行改造加固后，

14、不能高枕無憂30年，還應加強定期檢查或監(jiān)測，檢查時間的間隔可由設計單位作出規(guī)定，按混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范的規(guī)定，第一次檢查時間宜定為投入使用后的6-8年，且至遲不應晚于10年。,三結(jié)構(gòu)體系的技術改造 （一）計算原則和公式 按混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范GB 50367-2006 和建筑抗震加固技術規(guī)程JGJ 116-2009 (二)加固方法及其選擇 1)增大截面法 優(yōu)點：提高構(gòu)件的承載力，提高截面剛度，改善正 常使用階段的性能。 缺點：減小使用空間，增加結(jié)構(gòu)自重。 適用：適用于有空間余量的多種結(jié)構(gòu)。,2)外包鋼加固法 優(yōu)點：同增大截面法且基本不減小空間，增加結(jié)構(gòu)的延性 缺點：用鋼量大，維護費用高；需作防腐處理。 3）外粘纖維加固法 優(yōu)點：在局部實施加固，工程量小且施工方便，提高承載 力的效果也較明顯。 缺點：施工工藝要求高，膠水的耐久性尚有待考驗。 4）預應力加固法 優(yōu)點：消除或減緩后加結(jié)構(gòu)的應力滯后現(xiàn)象，減小原構(gòu)件的撓度和裂縫寬度，甚至可使裂縫完全閉合。 缺點：施工較復雜。,5）改變受力體系加固法 優(yōu)點：可明顯地改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提 高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。 缺點：設計要求高，施工風險較大。,四結(jié)構(gòu)改造的主要依據(jù) 1.混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范GB 50367-2006 2.建筑抗震鑒定標準GB5