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摘要：工程实践中，因用途改变、设备更新等原因需要对已有建筑结构进行相应调整，从而发生改变原建筑物使用功能、承重结构或构件的情况，导致建筑物可靠性不足、安全性降低。为保证正常使用，需要对此类建筑进行改造加固，使其具有现行设计规范及建设方要求的安全性、耐久性和适用性。
关键词：结构检测；承载力验算；改造加固
1、前言
由于建筑行业的特殊性，建筑物的建设方、设计方、施工方、使用方为同一单位的可能性不大，受专业知识所限，具体使用单位难以全面了解建筑物的真实状况，且从业人员对建筑物科学合理使用存认知差异，在建筑物的装修、使用过程中难免出现改变初始设计功能、荷载超出设计容许值的情况从而形成安全隐患，对建筑物安全使用极为不利[1][2]。在按规定办理完相关审批手续的前提下，工程实践中通常通过对建筑物施以改造加固来解决这一问题。本文笔者将通过工程实例来详细阐述建筑物改造加固设计的具体过程。
2、工程概况
某工程位于北京市石景山区八大处路，地下二层（车库，层高4.5m），地上十五层（办公区，层高3.8m）。该建筑采用框架-剪力墙结构，梁式筏板基础。结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。根据建设单位使用意图，预在七层局部设置档案室（3～5轴/A～B轴），荷载为8.0KN/m2，改变了原设计荷载值。为了解该区域内结构现状及安全性，并为后续改造设计与施工提供依据，需首先对该区域进行检测，并对改造区域竖向承载力进行计算。
3、结构实体检测及结果
建筑物改造设计、施工前，需对结构实体进行检测[3]，检验项目主要包括现状普查、核对结构平面图、混凝土材料强度检测、竖向承载力验算、结构安全性鉴定等方面。
（1）现状普查。所测区域内建筑外观质量良好，未发现结构构件存在明显受力裂缝、位移及变形。混凝土构件外观完好，未发现渗水、露筋等现象。
（2）核对结构平面图。采用激光测距仪、钢卷尺、磁感仪等设备复核关键结构构件图纸，包括混凝土构件截面尺寸偏差、钢筋配置情况等，并对轴线偏位情况进行检查[4][5]。经检测，所测区域未发现该建筑有较大的、明显的轴线偏位现象；所测混凝土构件截面尺寸符合设计图纸要求；所测混凝土构件受力钢筋配置符合设计图纸要求。
（3）混凝土构件强度检测。采用回弹法对检测区域内混凝土构件进行分批抽样检测[6]，所测柱混凝土现龄期抗压强度推定区间为[39.5，41.5]MPa，满足原设计强度C40要求；所测梁、板混凝土现龄期抗压强度推定区间为[34.4，35.8]MPa，满足原设计强度C30要求。
4、竖向承载力验算
采用PKPM（2010）结构计算软件，对结构进行竖向承载力验算[7]，局部加固，未考虑抗震问题。验算时，结构平面布置依据设计图纸和工程现场测绘情况进行。
（1）验算荷载条件。未改造区域楼面恒载、楼面活载均按照原设计取值；改造区域七层3～5轴/A～B轴楼面活荷载按8.0kN/m2（委托方提供荷载条件）。计算模型如下。
结构三维计算模型图
（2）验算结果。验算结果表明，在竖向荷载作用下，受改造影响，部分梁、板结构承载力不满足要求，具体位置如下。
承载力不足构件统计表
5、加固设计方案比选
（1）初步选定加固方案。加固方案应具有安全可靠、技术可行、经济可比、便于施工的特征。根据以上检测结果及承载力验算结果，改造影响范围内承载力不足的梁、板构件需进行加固处理：对于板构件可采用粘贴碳纤维或减小楼板跨度的方式进行加固处理，对于梁构件可采用粘贴碳纤维布、粘钢或增大构件截面的方式进行加固处理[8]。
（2）方案优选。
1）主梁1位于外墙处，外侧为玻璃幕墙，幕墙窗与梁底间缝隙以镀锌钢板包封。采用粘贴碳纤维布或粘钢加固，均需拆除局部外侧幕墙及窗洞镀锌铁皮，待加固施工完成后，重新恢复原状，此种方式必须进行室外高空作业。无论是高空拆除作业，还是搭设落地式操作平台、悬挑式操作平台、采用吊篮或蜘蛛人作业均存在安全隐患，且直接投入高，与收益不成正比。增大截面加固法[9]相对来讲更加适用此构件，该方法只需室内作业，且不需增加幕墙拆除及恢复成本。
2）主梁2位于走廊隔墙顶部，走廊一侧管道密布，空间有限。走廊一侧操作空间狭小，无法提供支模作业面，因此增大截面法不适用；对于粘贴碳纤维加固法，梁侧需要粘贴抱箍，走廊一侧无法提供涂抹空间，且该方法对主梁2承载力提升有限，故此该加固法也不适用。有鉴于此，主梁2采用型钢加固法[9]比较适宜，该法于梁侧设截面较小的钢板抱箍，可充分利用管道间隙进行焊接、灌胶施工。
3）次梁周边无障碍物可采用经济易行、便于操作的粘贴碳纤维布加固法。
4）对于楼板加固，改造区域结构板下设有多组吸顶安装的风机盘管，其与顶板间隙狭小，粘贴碳纤维布及粘钢加固均无法通过。同时，考虑到楼层标高容许抬高量、控制成本投入、改造区域上层房间使用功能等，故增大截面加固法亦不可行。因此，只有通过在风机盘管间设置工字钢梁[9]缩短楼板跨度的方式进行楼板加固（梁顶相应区域粘贴碳纤维布平衡负弯矩）。
6、总结
（1）建筑物装修、使用过程中，增加的楼面荷载数值以不超出结构设计容许范围为宜；
（2）实际荷载超过设计容许荷载时，应由原设计单位或具有相应资质等级的设计单位进行复核验算，出具相应的处理方案；如需结构加固，则由具有相应检测资质等级的单位进结构实体检测，由具有加固设计资质等级的单位进出具加固设计方案，且结构实体状况必须以现场实际检验数据为准。
（3）加固改造设计方案必须以结构实体检测结果及结构验算为前提，且必须充分考虑其安全可靠性、技术可行性、经济可比性、施工可能性。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.GB50009-2012建筑结构荷载规范[M].中国建筑工业出版社，2012.
[2]四川省建筑科学研究院等.GB/T50292-2015民用建筑可靠性鉴定标准[M].中国建筑工业出版社，2016.
[3]中国建筑科学研究院.GB/T50344-2004建筑结构检测技术标准[M].中国建筑工业出版社，2004.
[4]中国建筑科学研究院.GB/T50204-2015混凝土结构施工质量验收规范[M].中国建筑工业出版社，2015.
[5]中国建筑科学研究院.GB/T50784-2013混凝土结构现场检测技术标准[M].中国建筑工业出版社，2013.
[6]陕西省建筑科学研究院等.JGJ/T23-2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[M].中国建筑工业出版社，2011.