房屋工程加固施工技術研究

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城市中的多層樓房以及高層樓房是目前市民主要的房屋樣式，是城市市民休憩、居住的主要場所。從建筑結構上看，城市的多層樓房和高層樓房以鋼筋混凝土結構為主。鋼筋混凝土結構的房屋雖然具有更高的安全性和耐久性，但是隨著房屋使用年限的增加、人為或自然界不可抗力的影響，房屋仍然面臨必須加固的實際問題。在歐美等發達國家，對舊有房屋維修、改造和加固的費用，遠遠超過新建房屋的投資費用。據不完全統計，美國對舊房的維修和加固費用占建筑工程總費用的6，英國的這一數字為7，而德國則達到了8?？梢姡课?a href="http://m.ushengzhilian.com/article/759305.html" target="_blank">加固對于國計民生的重要意義。我國的城鎮化建設起步較歐美晚，多數城市內的房屋處于新建期和正常使用期。但是，隨著改革開放后第一批新建城市房屋進入維修期，我國大部分城市內相當比例的房屋將陸續面臨維修尤其是加固維修的問題。所以，探討房屋工程中的加固技術如何完成施工具有重要的現實意義。

施用對象和房屋加固流程設計

本文探討的施工對象，是城市中市民居住的以鋼筋混凝土結構為主的房屋。這些房屋包含了多層住宅和高層住宅，達到了一定使用年限且存在安全隱患。鋼筋混凝土結構房屋的加固設計及施工流程，包括復合驗算、加固方案選擇、實際施工、加固后校驗等環節，具體闡述如下：第一個環節，復合驗算。在這個環節中，主要要完成房屋內原有結構的關鍵參數測算，并測算出所需加固部分的關鍵參數，進而完成加固后新結構整體的安全性能測算。第二個環節，加固方案選擇。根據復合驗算環節的測算結果，以及用戶的實際需求，選擇最合理的加固方案。目前，鋼筋混凝土結構的房屋加固方法，主要有擴大橫截面積加固、外加型鋼加固、外加復合材料加固、外加鋼板加固、鋼筋植入加固等方法，加固方案就從這些方法中進行選擇。第三個環節，實際施工。根據前一個環節選擇出的合理方案，完成具體的加固施工。施工技術的細節將在下一部分闡述。第四個環節，加固后校驗。根據實際施工得到的加固后的新的整體房屋結構，進行加固后校驗，以測評加固的施工效果是否滿足要求。

加固處理的理論分析

加固處理的受力特征

本文中要加固處理的房屋對象，建筑結構是以鋼筋混凝土結構為主。因此，首先來分析鋼筋混凝土結構加固前后的受力變化。這里，將加固前的鋼筋混凝土結構稱為原有結構，新增的鋼筋混凝土結構稱為新增結構，原有結構和新增結構的結合體稱為加固后結構。對于原有結構而言，其在房屋體系中必然已經承受載荷，即一次載荷。原有結構在加固處理之后受力情況會發生改變，稱之為二次受力，加固后所受載荷稱之為二次載荷。在實際的加固操作處理過程中，因為房屋主體的不可移動性，一般是在一次載荷未被卸載或者只有部分卸載的情況下進行的。在加固之前，因為原有結構的鋼筋混凝土已經完成收縮變形，因此已經確定地承擔載荷，如壓力載荷、彎曲載荷等。在加固之后，因為新增結構的鋼筋混凝土尚未完成收縮變形，其承受的載荷、內部的應力應變還處于不穩定的動態變化之中。這樣的受力特征是房屋加固處理中特別需要注意的，即：在加固之后、新增結構尚未穩定之前，原有結構承擔的載荷可能會先于新增結構所承擔載荷達到應力峰值，這樣會對原有結構產生較大損害。同時，如果新增結構所分擔的載荷處于較低水平，那么加固就達不到預期的效果，仍然要原有結構承擔主要載荷，留下極大的安全隱患。可見，加固效果的實現關鍵在于新增結構能否和原有結構形成一個整體，并均衡地分擔原有結構承受的載荷，這一目標的實現關鍵又在于新增結構和原有結構的結合面處理。實際操作中發現，加固后結構的結合面處，如果不能達到足夠的抗剪強度，加固效果就無法達到預期水平。結合面處的抗剪分析由前面的分析可知，結合面處的抗剪性能分析，對于加固效果的實現具有重要意義。對于鋼筋混凝土結構的結合面處的抗剪強度校核，一般采取如下的公式：（1）公式中，參數τ代表了加固前后結構中結合面處剪切應力的大小，參數ρ代表了加固前后結構中的配筋率，參數fy代表了鋼筋的抗拉強度，fv參數代表了結合面的抗剪強度。加固處理的校核分析當加固完成后，原有結構和新增結構實現有效連接，尤其是結合面處達到了預期的抗剪效果后，需要對加固后結構進行整體的校核，其中抗壓能力校核如下：（2）公式中，參數f代表鋼筋混凝土結構中心的抗壓強度，參數ε0代表鋼筋混凝土結構中心的極限應變。加固后結構的抗彎能力校核如下：（3）公式中，參數fu代表鋼筋混凝土結構的抗彎強度，參數εu代表鋼筋混凝土結構的彎曲極限應變。典型加固技術對比分析擴大橫截面積的加固方法梁和柱子是房屋中支撐和受力的關鍵結構單元，其安全性直接決定了房屋的安全性和使用壽命。從理論上講，梁和柱子的橫截面積越大，其單位面積上所受到的壓強就越小，整體安全性就越高。擴大橫截面積的加固方法，就是在原有的梁型結構和柱型結構上，增加新的配筋再澆鑄新的混凝土，以達到擴大原有梁型結構和柱型結構橫截面積的目的。擴大橫截面積的加固方法，施工方法簡單方便，可以分別采用單側澆鑄擴增方式、雙側澆鑄擴增方式、三側澆鑄擴增方式和四側澆鑄擴增方式，示意情況如圖2所示。在擴大橫截面積加固方法的實際施工過程中，有時以增加配筋為主、混凝土澆筑量不大，從而使得梁型構件或者柱型構件的橫截面積增擴的視覺效果并不明顯；有時要求顯著增加原有的橫截面積，就必須要加大混凝土的澆注量，此時也必須有足夠數量的配筋才能確保混凝土澆筑的牢固。在擴大橫截面積加固方法施工中，必須特別注意擴增部分與原有結構的整體性，如果能實現配筋和原有鋼筋的有效連接，可以達到更好的效果。在一般情況下，擴增部分的澆注混凝土的型號必須在C20以上。特殊情況下，配筋可以用鋼板和特殊型鋼等材料來替代，以增加擴增部分的強度。擴大橫截面積的加固方法施工方法簡單，但也有一些比較明顯的缺點：第一，增擴后的部分會擠壓原有的房屋內室空間；第二，施工周期比較長，新增混凝土需要養護處理，新增結構整體需要應力釋放，從而會影響到住戶對房屋的正常使用。

外加型鋼的加固方法

為了節省居住空間并縮短施工周期，在原有梁型結構或柱型結構外加型鋼是一種非常實用的加固方法。這種方法的施工原理也比較簡單，只需將一些特定形狀的型鋼，黏貼在梁型結構或柱型結構外側即可。黏貼了特定形狀的型鋼以后，這些加固用的型鋼可以部分替代或者完全替代原有結構的承載能力，從而起到加固房屋的效果。對于矩形截面的梁型結構或柱型結構，需要黏貼的特殊形狀型鋼主要為黏貼在四個角部的角鋼，在橫向和縱向的每一對角鋼之間，再配置箍板，箍板和角鋼之間可以用常見的螺栓完成連接，從而實現對梁型結構或柱型結構的整體加固。對于圓形截面的梁型結構或柱型結構，則需要使用一定數量的扁鐵，均勻排布后實現對結構的整體加固。這兩種方式的施工情況示意如圖3所示。外加型鋼的加固方法因不需澆注混凝土，僅需相對較薄的型鋼即可以完成加固，從而大大節省了空間。同時，不使用混凝土就避免了濕作業環節，從而可以大大節省工期。但需要注意的是，型鋼的選擇除了要符合被加固結構的形狀、尺寸需求外，還需要注意材料的型號以滿足受力需求。同時，型鋼之間的連接方式和連接件的選擇業需要格外注意，有效和可靠的連接才能確保各個型鋼連接成一個整體，形成有效加固。

外加復合材料的加固方法

外加復合材料的加固方法，原理上同外加型鋼的加固方法是一樣的，其目的也都是為了節省空間和縮短施工工期。但是相比于外加型鋼的加固方法，外加復合材料的加固方法，因為使用了更薄更柔性的纖維型復合材料，可以達到加固部分占用空間更小、對任意形狀結構加固的效果。目前，在房屋加固中使用的復合材料都是纖維型的增強材料，密度小、材質輕、柔性度高、抗拉強度高、抗剪效果好。這種方法在施工過程中需要注意的主要有兩點，一是復合材料和原有結構的界面間有效彌合才能達到更好的加固效果，二是纖維型復合材料的彈性較差。在我國城市的房屋加固處理中，碳纖維布被廣泛使用，其主要型號及對應參數如表1所示。外加鋼板的加固方法外加鋼板的加固方法與外加型鋼的加固方法原理上一致，但相比于外加型鋼的方法更加簡單、施工要求更低。這種方法只需要薄鋼板和結構膠即可，無需角鋼、扁鐵、連接件等特殊部件。因此，其操作更為方便、施工工期更短。外加鋼板的厚度一般從2mm到6mm不等，根據鋼板的厚度，黏貼所用結構膠的厚度從1mm到3mm不等。這樣，加固后總的外加厚度最大為9mm，幾乎不會改變原有的空間。而鋼板和結構膠的配合使用，可以大大增強原有結構的承載能力。但需要指出的是，因為鋼板本身形狀的限制，這種加固方法有一定的局限性，只能在矩形界面的結構外側使用，即必須是平面加固才能有效黏貼。鋼筋植入的加固方法鋼筋混凝土結構中的鋼筋，類似于人體結構中的骨骼，是支撐整個結構、完成承載能力的關鍵所在。因此，一旦房屋關鍵結構中的鋼筋數量不足，就會降低房屋整體的安全性。所以，對于梁型結構和柱型結構的加固，也可以采取鋼筋植入的方法以增加鋼筋的數量。植入鋼筋加固方法的施工過程，是通過測算確定需要增加鋼筋的數量和植入鋼筋的位置，然后在原有結構的特定部位完成鉆孔后插入鋼筋，再重新澆注混凝土封口，實現對原有結構的加固。很顯然，植入鋼筋的加固方法是一種局部加固處理技術，因此施工量小，也不需大面積改變原有結構的外觀。因此具有工期短，操作空間小、加固針對性強等特點。

結語

我國很多城市將出現大量房屋加固維修的問題。而根據發達國家的經驗，建設工程中用于房屋加固維修的投入要遠遠大于新建房屋的投入。為了解決我國的房屋加固維修問題，本文針對鋼筋混凝土結構的城市房屋，設計了加固處理流程并對典型的加固施工技術進行對比分析。通過對比擴大橫截面積的加固方法、外加型鋼的加固方法、外加復合材料的加固方法、外加鋼板的加固方法、鋼筋植入的加固方法可知：擴大橫截面積的加固方法效果好，但會壓縮居住空間、工期也較長；外加型鋼和外加復合材料的加固方法，可以有效節省空間并縮短施工周期；外加鋼板的加固方法，優點與外加型鋼和復合材料的方法接近，但適用范圍會受到一定的限制；鋼筋植入的加固方法具有工期短，操作空間小、加固針對性強等特點，但屬于局部加固。面對具體的房屋加固問題，施工技術人員可以根據實際情況在上述五種方法中進行合理的選擇。

作者：王述海