中国联合工程有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：随着我国改革开放的发展，国家建设了大量的建筑工程，起初结构设计并无太多的规范要求，结构对低烈度地区并无抗震设防规定，加上当时的建筑材料、设计水平等限制，原始建筑功能及结构预留荷载已不满足现行社会发展的要求，故越来越多的结构构件需进行加固处理。
关键词：建筑结构；检测鉴定；加固设计；发展趋势
1 引言
我国经济建设发展迅猛，钢筋混凝土结构的建筑具有较强的稳定性和安全性，建筑使用年限也比较长，随着社会日新月异的变化，既有建筑风格及建筑功能的改变已是常态化，根据现行建筑结构相关规范的要求，老建筑大多都不满足现行规范要求，既有建筑在改造前，结构需对现存建筑进行系统的计算分析，排除安全隐患后方可进行后续的改造工作，本文就结构加固设计进行探讨，以供建筑结构加固设计人员参考。
2建筑结构加固与改造需遵循的原则
2.1结构体系总体计算原则
尽管加固只需针对危险构件或局部楼层进行加固，但同时考虑加固后对整体结构体系的影响，例如对房屋的某一层柱子或墙体的加固，有时候会改变整个结构的动力特性，从而产生薄弱层，之前可能是框架-剪力墙结构，加固后反而变成带少量剪力墙的框架结构，这样会给抗震带来不利的影响，所以在制定加固方案时，结构设计人员应对建筑物总体考虑，如进行结构建模计算并分析主体结构的刚度比、受剪承载力、周期比、剪重比、位移角、位移比及刚重比等指标。
2.2先鉴定后加固原则
结构加固方案确定前，必须对已有结构进行检查和鉴定，全面了解已有结构的材料性能、结构构造、结构体系及结构缺陷和损伤等结构信息，分析结构的受力现状和持力水平，为加固方案的确定奠定基础。
2.2.1 加固设计时，原结构的材料强度应按遵循以下原则取用
①如原材料种类和性能与原设计一致，按原设计（或规范）值取用。
②当原结构无材料强度时，可通过实测评定材料强度等级。
2.2.2 加固材料的要求：
①加固用钢材一般选用强度等级较高的钢材。
②加固用水泥宜选取普通硅酸盐水泥。
③加固用混凝凝土强度等级，应比原结构的混凝土强度等级提高一级，加固混凝土中不宜掺入粉煤灰、火山灰和高炉矿渣等混合物。
④粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度，应高于被粘结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
2.3 加固方案优化原则
一般来说，加固方案不是唯一的。例如，当构件承载能力不足时，可以采用增大截面法、增设支点法、体外配筋法等。究竟选用哪种方法，则应根据优化的原则来确定，主要有：结构加固方案应技术可靠、经济合理、方便施工。结构加固方案的选择应充分考虑已有结构实际现状及加固后的受力特点，对结构整体进行分析，应尽量考虑综合经济指标，考虑加固施工的具体特点和加固的施工水平，在加固方法的设计和施工组织上采取有效措施，减少对使用环境和相邻建筑结构的影响，缩短施工周期。
2.4 尽量利用原则
被加固的原建筑结构通长仍具有一定的承载能力，在加固时应减少对原有建筑结构的损伤，尽量利用原有结构的承载能力。大量拆除原有结构构件，对保留的原有结构部分可能会带来较严重的损伤，新旧构件的连接难度较大，这样既不经济，还有可能对加固后的结构留下安全隐患。
2.5 与抗震设防相结合原则
我国是一个多地震国家，1976年以前建造的建筑物，大多没有考虑抗震设防。1989年以前的抗震规范也只是7度以上的地震区才设防。建国至今我国经历两次大地震，分别是1976年里氏7.8级唐山大地震和2008年里氏8.0级汶川地震，两次大地震破坏力极大，人员伤亡惨重，同时也造成了非常大的直接经济损失，为了使这些建筑物遇地震时具有相应的安全储备，每次大地震后我国建筑抗震规范都有调整，在对它们做承载能力和耐久性加固处理时，应与抗震加固方案结合起来考虑。
3 结构加固设计的应用
3.1 工程概况
杭州大厦曾是杭州市商业界的标志性建筑，设计之初也是杭州市区最高的建筑，大厦于1985年8月由我院设计出图，于1988年建成，竣工至今已有32年，原设计使用年限剩余18年。大厦为剪力墙结构，主楼共29层，总高度约为100米。
大厦设计之初，设计采用的规范与现行规范相比，要求低得多。如《建筑抗震设计规范》，从当时执行的第一版《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-78）到现行的《建筑抗震设计规范》（GB 50010-2010（2015局部修订）），已经历多个版本的修订与增补。第一版抗震设计规范《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-78），该规范仅对设计烈度为7~9度区的建筑有抗震设计的要求，而当时杭州市区的设计烈度低于7度，理论上不需要进行抗震设计。现杭州大厦所属区域的抗震设防烈度为已经提高至7度。与当时相比，设计要求已经提高很多，抗震措施及内力计算方法都有很大的调整。其他设计规范也有相同的情况。
3.2 改造事项
经与业主的沟通，杭州大厦拟切除酒店8F南侧以下三个区域的钢筋混凝土结构板（5500mmX7350mm）及部分次梁，保留原结构主梁，切除后此处为七层酒店大堂上空，原此处层高为3300mm，开洞厚局部层高变为6600mm，改造后大大提升了酒店的品质。
3.3 建模及指标分析
3.3.1 结构建模
笔者接到设计任务后，先是到本公司档案库调取35年前本院设计的纸质版蓝图，设计之初由于全是手工计算及绘图，加上当时的表示方法和现在的表示方法大不相同，本人在读懂图纸后，先进行局部楼层描图，再采用盈建科软件进行建模计算。
3.3.2 指标分析
通过计算分析，无论是按原非抗震或现行抗震规范进行分析，结构总体指标均满足规范要求，局部指标超过现行规范限值，例如少数结构主梁负筋配筋不足等，由于第八层楼板开大洞，削弱了本层楼板的刚度，加上楼板北侧有楼梯间，减少了结构的有效宽度，原结构二级次梁局部拆除，一级次梁跨度由3.80m变为了7.6m，次梁承载力不满足计算要求，故必须对本层相关范围内结构梁进行加固。
3.3.3 加固设计
（1）增加截面加固法
增大原构件截面面积或增配钢筋，以提高其承载力、刚度和稳定性，是一种直接的加固方法，有长期的使用经验，施工简单，技术可靠。
对于第八层开大洞后，导致水平刚度被削弱，此时增大洞口周边主楼的截面，加大水平构件的刚度，有利于水平力的传递，此处主要将原结构主梁截面250X650调整为450X650，对于次梁跨度增大了一倍，也是采用增加截面方法加固，原次梁截面200X350调整为200X500，加固后满足结构计算要求，其中部分梁的钢筋需植入到两侧的钢筋混凝土结构梁或者剪力墙中。
（2）粘贴钢板加固法
采用结构胶粘剂将薄钢板粘贴于原构件的混凝土表面，使之形成具有整体性的复合截面，以提高其承载力的一种直接加固方法。
本层外围有一圈200X1050高的结构主梁（原设计规范没有高宽比的要求），通过计算发现梁与剪力墙端柱连接位置梁顶受力较大，现梁顶负筋配筋不足，考虑到本项目外围有幕墙，结构梁上有砌体，在规范允许的情况下，在板面四倍板厚的范围内采用粘贴钢板进行加固，此举可以大大降低后期改造的施工成本。
（3）偏心处理
第八层楼板开大洞位置，端柱截面为1000mmX1000mm，梁宽为200mm，且梁边与柱边齐平，原规范对偏心情况没有特别的要求，根据现行《高层建筑混凝土结构技术规范》（JGJ3-2010）规定，此处梁柱偏心1/2＞规范1/4的规定，对梁柱节点位置传力很不利，故本次此处补充水平加腋，加腋的斜向钢筋植入两侧钢筋混凝土构件中，从而解决了梁柱偏心的问题。
4 结束语
本文对结构加固改造提供了一些思路，今后对于建筑的鉴定、加固与改造任务会越来越繁重，随着科学技术的发展，加固的材料与方法也在不断的涌现出来，合理的选择加固方法非常重要，加固设计必须保证建筑安全、经济、适用，针对不同的改造工程要选择最优的加固方式，从而延长建筑的使用寿命，造福更多的人群。
参考文献：
[1] 《高层建筑混凝土结构技术规范》 JGJ 3-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 李杨.工程鉴定加固改造百问.北京.中国建筑工业出版社.2015.