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房屋建筑改造加固技术与应用研究

闵捷
摘要：房屋加固可以从两个层面来讲，一是因房屋破损而进行的维护性加固；二是为了使房屋达到一定抗破坏力，如抗地震能力，而进行的加固。随着经济的快速发展和现代城市的不断建设，建筑行业的发展也蒸蒸日上，人们对房屋建筑的综合要求也不断提高。毋庸置疑，房屋建筑的牢固性和稳定性，决定着人们日常居住生活和工作学习环境的安全性。因此，许多既有房屋建筑的改造加固工作迫在眉睫。在此背景下，本文首先阐述了房屋建筑在综合改造中的加固技术的基本原则；其次，分析了既有房屋建筑的现状和存在的问题；最后，提出了房屋建筑综合改造加固技术的创新方法，以此来解决既有房屋建筑的现存问题。
关键词：房屋建筑；问题分析；新建扩建；改造加固
1.房屋建筑综合改造加固技术的基本原理
在房屋建筑的新建和扩建的不断增加的同时，对既有房屋建筑的维护修缮与改造加固工作也引起了界内许多专业人士的普遍关注和深入研究。对既有房屋建筑进行综合改造时，要遵循的加固技术的基本原理如下：
一、對房屋建筑的加固属于二次受力，在加固之前已经过第一次的受力。因此，对于之前负荷能力低的截面在进行改造加固时其应变和应力水平都要达到比较高的程度。
二、对房屋建筑的重新加固，其结构与旧的构造部分共同形成了二次组合本质的结构，二者如何进行整体作业和共同负载是房屋建筑加固后需要解决的关键性问题。普遍情况下，粘结混凝土的加固部分在承载强度上往往要大大低于一次整浇的混凝土结构，因此，在对房屋建筑进行综合改造时，加固技术的采用和创新要以这些原理为施工前提和基础，切勿照搬传统的一般的建筑构造概念。
2.房屋建筑现存主要问题分析
在现代城市的建设和发展中，对既有房屋建筑的处理一般包括拆迁新建和改造两种主要的方式。而相比拆迁新建的方法，显然改造之法更加合适、经济，工期也相对更快，效益也更高。既有房屋建筑由于时间的关系，到现在不可避免地出现了很多问题，既包括自然因素的影响，也包括人为方面的破坏。因此，在对其进行综合改造时，要根据房屋建筑的现状而采取相应的加固技术。
2.1截面承载不足
既有房屋建筑因为是在早期年代兴建的，在工艺技术方面或多或少地存在着些许毛病和缺陷，再加上长时间的使用或使用不当，往往出现质量下降、结构不同程度地受损、构造截面承载能力降低等问题。可见，既有房屋建筑的钢筋混凝土的截面承载不足，是目前需要解决的一个主要问题。
2.2地基受损，雨水渗漏
房屋建筑的地基是否牢固、稳定，直接关系到房屋建筑质量的好坏和使用的安全与否。地基土由于时间的沉淀，会出现松软、变质、下陷等问题，而有些房屋建筑在当初可能选择的地基本身就是有很多淤泥质土、流塑粘性土、砂土、碎石等，因此很容易造成现在地基受损变形、底层雨水渗漏的不良后果[1]。
2.3墙体被腐蚀，出现裂缝
经过常年的的风吹日晒，房屋建筑的墙体不可避免地遭受到物理老化、化学腐蚀等损坏。如果房屋建筑外墙表面是涂料粉刷过的，就容易脱落、破损；若是瓷砖、玻璃等装饰，则易导致变脏、破碎等状况产生。而对于房屋建筑墙体内层来说，由于大多使用的是钢筋混凝土材料，被腐蚀后会出现墙体结构变得脆弱，产生许多裂缝，从而导致抗震、耐压、隔音等能力大大减弱，严重情况下可能会造成房屋建筑倒塌等，极大地缩短了房屋建筑的使用寿命，增加了房屋建筑的使用安全隐患。
3.房屋建筑综合改造加固技术创新方法
针对目前既有房屋建筑主要存在的上述问题，采取适当的技术措施显然迫在眉睫。在对房屋建筑的综合改造中，要创新加固技术，对房屋建筑进行有效地修补和加固，使其结构可以继续甚至更大地发挥应有的作用，以此满足人们对房屋建筑耐久性、安全性的需求。那么，如何才能切实满足这些要求呢？核心在于房屋建筑的结构安全与稳固。我们知道，对既有房屋建筑的加固，重点在于其构造、结构上的加固，主要目的是提升结构的抗变形性能，提高构造的整体承载能力。
既有房屋建筑大多是钢筋混凝土结构，其加固技术一般包括直接加固和间接加固两类。在对房屋建筑进行综合改造的具体加工工程中，要考虑到原构件对加固设计的制约，以及构造部分的实际负荷能力、四周环境等等因素，将各种各样的技术和方法综合起来，根据构件和结构形式的不同，分别制定合理的改造加固方案，创新性地采取相应的加固技术和措施。
3.1截面：增大钢筋截面法
房屋建筑既然存在着截面承载不足的问题，就应该采用增大钢筋截面的方法，也就是所谓的钢筋混凝土围套，主要用于房屋建筑的框架柱。增加截面，既是房屋建筑结构加固时使用最频繁的方式，也是最有效、最快捷的加固方法。那么，究竟增大钢筋截面法这一技术具体是怎样实施的呢？顾名思义，就是在选定的加固构件对象上增加其截面面积，并在需要加固的构件之上再添加一层钢筋混凝土，使新旧结构能够同时作业，最终达到增强房屋建筑结构的承载能力的效果。
这种技术的具体做法在于，首先把需要进行改造加固的位置的杂质全部清理走，并将外部的混凝土除去四至八毫米，同时在其外部凿出四毫米左右深的凹痕。其次是通过对接方式来处理要加固的钢筋部件，要注意的是，截面的加大要按照相关的技术标准进行，更要符合防震防塌的要求。
增大钢筋截面的加固方法，不仅可以有效提高原构件的负荷力，而且能够增强整个结构的刚度和抗压抗震能力，从而切实地解决了部分构件之间由于承载受力能力相差过大而难以使用其他的加固方法的情况。另一方面，由于增大钢筋截面法本身固有的缺点，如占用空间较多、湿工作作业量偏大、需要养护的时间很长等等，也导致其运用相应地受到了一些限制。这种技术运用的工程一般集中在主要结构的柱、梁上，而新旧钢筋混凝土截面的粘接程度从改造加固的效果上来看，依然难以得到百分之百的保证。在这种情况下，可以植入“剪切-摩擦筋”来增强结合面的粘接强度和抗剪抗拉能力，由此达到“增加截面承载能力、加固结构抗压性能、保障房屋建筑安全”的实际效果[2]。
3.2地基：灌浆加固法、高压喷射注浆法
对既有房屋建筑做综合改造而进行加固时，要想有效地解决地基受损、雨水渗漏的问题，就应该创新性地将灌浆加固法和高压喷射注浆法这两种技术有机结合起来，对具体情况做具体分析，以此有针对性地采用相应的加固手段。
所谓灌浆加固法，主要是在液压、气压和电化学等理工学科的基本概念和原理的指导下，对于选择使用粉质、砂质或粘性土等来对地基进行加固时，将一些可以固化的浆液注入到地基土层的缝隙或者碎石的裂缝之中，通过这种具有物理特性和水理学特点的方式使原先松散的土粒重新凝结成一个整体，从而能够显著改善地基土，使地基土变得更加结实、稳固、强硬，有效地提高地基的稳定性，防止地层降沉，阻止雨水渗漏，等等。
那么，高压喷射注浆技术又是什么呢？具体来说，它是一种经过高压射流技术和化学灌浆二者的结合而发展起来的专门针对地基土较软而采取的技术措施。当房屋建筑物地基的承载力不足或者地基发生严重的变形变化，尤其是当地基发生不均衡的大幅度沉降时，采用高压喷射注浆法可以明显有效地解决以上发生的种种情况。使用高压喷射注浆法时，首先要在基础面下安装旋喷砼，对于这种设置十分靈活的旋喷桩，它的设置既可以选择在基础下，也可以选择在基础边缘，这样就能够保证基础部分置于旋喷桩上，从而方便观察、选择和喷射。高压喷射注浆法适用的底层范围比较广，无论是淤泥质土、粉状或沙状土质的地基，还是流塑或软塑粘性土、碎石土、人工填土的地基，均能应用这种技术。在具体使用时，只需要在地基土层中钻一个直径在50到90mm 范围内的小孔，即可对地基土进行三百六十度的旋转式喷射，且球形范围的直径一般在0.4米到2.5米之间，喷射而出的浆液会在地基土层形成水泥土固结体，从而有效解决雨水渗漏和地基塌陷的毛病，增加了房屋建筑结构的稳固性。
对既有房屋建筑的地基可以同时采纳灌浆加固法和高压喷射注浆法，或是有针对性地分别使用，从而达到“稳地基、防渗漏、保安全”的目的。
3.3墙体：碳素纤维布粘贴法、化学灌浆补强法
房屋建筑墙体，尤其是顶层墙体，经过长时间的日晒雨淋，或因为年久失修，常常出现墙体老化、腐蚀、崩裂等状况，对于房屋建筑的安全使用十分不利。修补房屋建筑墙体裂缝最有效的方法是采用碳素纤维布粘贴法和化学灌浆补强法这两种技术。
碳素纤维布粘贴法是一种新型的结构加固方法，其主要材料碳素纤维作为一种高科技材料，无论是其物理力学性能，还是其耐热性、粘合性和抗腐蚀性都十分优良，而且这种材料具有超过钢材近十倍的抗拉强度，在加固技术上的优势十分明显，不仅方便施工，适用范围广，而且不会增加结构部件的重量，效果显著。
化学灌浆补强法是使用水玻璃类、甲凝类、改性环氧树脂类等灌浆材料，利用压浆机将掺入化学配料中的浆液灌入到房屋建筑墙体缝隙之中，待其凝结固化以此来达到补强补缝效果的一种化学性的加固方法。因为灌浆材料的可灌性好，且可以低温施工，具有良好的粘结性；这种灌浆加固方法又价格低廉、安全无害且效果明显，因而使用范围十分广泛[3]。
通常而言，房屋建筑的顶层墙体之所以出现裂缝，大部分原因是温度引起的。对这类裂缝进行处理时，由于传统上采用的灌浆处理加固方法不但成本价格过高，而且使用的实际效果并不如意。因此，采用粘贴碳素纤维布的加固技术更为妥帖，对墙体裂缝进行处理的具体实施方案包括：第一步，处理裂缝墙体时，将墙面墙缝灰尘等清理干净，再进一步打磨强体，若表面的凹陷处比较大，则用更加硬实、标号高一点的水泥砂浆填补，等其凝固之后再来打磨；第二步，对裂缝进行灌浆处理，采用化学灌浆补强法。万一碰到墙体裂缝比较宽的情况，就具体选择压力灌缝的方法，要是裂缝偏小，便可以忽略这一步的处理；第三步，在裂缝处粘贴碳纤维布，尤其需要注意的是，在跨缝粘贴炭纤维素的时候，要选择长度在300毫米以上的碳纤维布，在粘贴时，可以随时进行方向的调整，以此保持其长度与墙体裂缝形成垂直的状态。
3.4整体结构：置换加固法、后锚固技术
对于既有房屋建筑的综合改造，除了上述几种针对具体构件和部位的加固技术之外，还有几种用于房屋建筑整体结构的加固方法，当涉及到新、老结构的结合或加固，尤其是混凝土结构时，需要运用到的主要是置换加固法和钢筋的后锚固技术。
所谓置换加固法，就是凿去混凝土结构上的旧混凝土而置换新混凝土的方法。旧混凝土结构构件大多由于地震、风雷、冰冻等自然因素或火、化学腐蚀材料等人为因素的破坏而受损，将其清除而换成新混凝土后，就能恢复房屋建筑结构的性能，从而达到加固的目的。
后锚固技术，包括植筋和锚栓技术。植筋技术是一项简捷、有效的对混凝土结构进行连接与锚固的方法，由于它可以植入普通钢筋或螺栓式锚筋的灵活性而被广泛运用于加固工程之中，它是通过锚固胶这种化学胶粘剂将带肋钢筋及长螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，以此实现结构的连接和锚固。由于后锚固技术主要应用于改造加固工程的原结构，因此，在考察植筋或锚栓的承载力时，不仅需要考虑钢筋和锚栓本身的截面和强度，同时需要计算好原有结构的混凝土强度和完好程度、钢筋位置、植筋或锚栓的间、边距等。采用后锚固技术对房屋建筑的整体结构进行改造加固，可以有效地解决混凝土构件与原结构的连接问题，有效地满足房屋建筑的加固要求[4]。
4.结语
总而言之，房屋建筑综合改造与加固，不仅包括对截面、地基、墙体的改造，也包括对整体结构的加固改造，这是近年来房屋建筑发展的一种主要形式，既不需要拆迁、也不占地，而且成本低、收效快，是促进现代城市优化建设的有效途径，是保证人们正常居住生活和工作学习的重要保证。对于现代化社会的发展，是必不可少的措施。综上研究可知，对于截面采取增大钢筋截面法，对于地基采取灌浆加固法和高压喷射注浆法，对于墙体采取碳素纤维布粘贴法和化学灌浆补强法，对于整体结构采取置换加固法和后锚固技术，，通过这几种加固技术的综合使用和创新，共同形成了房屋建筑改造加固的完整系统[4]。
在实际的综合改造和加固工程中，有效地进行加固方案的对比研究、优化和筛选，创新性地选择经济、有效的加固技术，以此最大程度地延长房屋建筑的使用寿命，最大限度地发挥其使用功能和价值，从而改善人们的生活，促进城市的发展，为现代化城市的建设和绿色社会的进步带来实际的经济效益。
参考文献：
[1]王玉岭.中国房屋建筑加固改造设计与施工技术[J].施工技术，2011（12）.
[2]陈新轩，齐亚峰.既有房屋建筑加固技术实用性研究[J].兰州理工大学学报，2013（23）.
[3]牛鸣非.房屋建筑结构加固设计及施工技术应用研究[J].门窗，2016（18）.
[4]刘颖，姚勇.混凝土结构加固技术在某加层改造工程中的应用研究[J].武汉大学学报（工学版），2013（06）.

-全文完-