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现有居住建筑结构安全改造研究

2020-11-13 158 上传者：管理员

摘要：分析了既有居住建筑结构安全存在的问题以及需要进行改造的内容，对居住建筑地基基础、上部结构构件等安全相关的改造技术进行了分析，分析了各种改造技术适合的情况以及需要注意的要点，对于居住建筑结构安全改造工程实践具有参考意义。

关键词：
居住建筑
建筑
建筑结构
改造技术
结构安全
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我国既有居住建筑由于设计问题、施工缺陷、抗震设防标准提高、材料老化失效、使用功能变化等诸多原因，导致既有建筑结构的安全性降低，为了使房屋能继续正常使用，通常采用加固改造来满足房屋的安全性能。随着近年来加固改造市场的发展，加固改造技术也呈现多样化[1,2,3]。本文分析几种适合居住建筑改造的技术，为既有居住建筑结构改造工程提供参考。

1、居住建筑结构存在的问题[4]

1)结构承载能力退化。居住建筑因使用年限久远其所用材料破损，性能降低，结构达不到安全标准，是既有居住建筑的安全威胁因素。2)未考虑抗震设防或抗震设防水准较低。部分老旧建筑由于建造年代较早，当时没有抗震规范或者抗震设防水准较低，这些老旧建筑需要进行抗震安全改造。

2、改造技术分析

居住建筑改造与公共建筑有相同的地方，也有不同之处。本文针对既有居住建筑结构安全存在的问题，对适合居住建筑的改造技术进行分析。

2.1 加固地基基础

2.1.1 注浆加固

因受不均匀沉降、冻胀或其他因素导致的老旧居住建筑的地基基础裂损，可采用基础注浆补强来加固。改造要点如下:

1)注浆压力一般为0.1MPa～0.3MPa，当采用环氧树脂时，注浆压力为0.4MPa～0.9MPa。2)施工顺序为先钻孔，再插入注浆管，注浆管直径一般为25mm，注浆管直径比钻孔直径小2m～3m，钻孔位置应选在原来地基基础裂损处，并且钻孔与水平面的倾斜角度应不小于30°。

2.1.2 锚杆静压桩加固

锚杆静压桩用于老旧居住建筑的基础脱换加固和纠倾加固，需要通过静力压桩机以压桩机自重及桩架上的配重作反力将预制桩压入土中，其施工方案如下:1)压桩顺序:若桩长和截面的大小不一样，应遵循“先深后浅，先大后小”的原则。为防止地基基础上抬造成结构损坏，施工时，压桩力的总和不能大于该基础和上部结构的自重。2)压桩施工原则上应一次到位，不得中途停顿。若必须中途停顿，为了防止土体固结超静水压力消散引起摩擦阻力剧增，停歇时间不得超过24h，桩尖应停留在承载力较低的土层中。3)压桩前应检验螺栓的抗拔力，确保螺栓可以提供足够的压桩反力。正式压桩前要进行试桩，以供正常压桩时参考，要观察桩对土体的挤压和对周围的影响程度以及压桩的偏差程度。4)在第一节桩压桩前和接桩后，应使用水平靠尺检测桩身，接桩后待焊缝冷却后才可继续压桩。压桩时压桩架必须垂直，桩段的垂直度偏差应小于桩段长度的1%。

2.1.3 树根桩加固

树根桩法是根据设计直径，利用小型钻机钻进至设计的深度，同时放入钢筋笼和灌浆管，然后注入水泥浆或水泥砂浆，结合碎石骨料成桩。根据具体的需求，树根桩可以做成垂直的、倾斜的、单根或成束的。老旧居住建筑的加层、危房加固以及纠倾加固工程可采用树根桩法。其施工方案如下:1)树根桩可采用直桩型或网状结构斜桩型，其直径一般为150mm～300mm，其长度不宜超过30m。2)通常通过单桩载荷试验来确定树根桩的单桩竖向承载力。3)确定树根桩的单桩竖向承载力，需要考虑既有建筑的地基变形条件的限制和桩身材料的强度要求。4)桩身混凝土的强度等级应不小于C20，设计桩径在40mm～60mm，应大于钢筋笼外径。主筋至少要有3根。针对软弱地基，主要承受竖向荷载时的钢筋长度应不小于1/2桩长，主要用来承受水平荷载时应全长配筋。

2.2 改造上部结构

上部结构包括主体结构和附属结构，主体结构的加固方法大多有很多与公共建筑相同，主要有粘钢加固、碳纤维加固、植筋加固、支点加固、抗震墙加固等。附属结构主要是指阳台、女儿墙等构件，常用三角支架法加固阳台，采用灌浆法、表面修补法加固女儿墙。

2.2.1 附属结构改造

1)阳台封闭改造。老旧居住建筑很多阳台没有考虑封闭，给居民人身安全带来了影响，后期业主封闭了阳台，改变了阳台的受力状态，部分阳台已经出现裂损现象，需要进行加固处理，通常采用支架法来加固阳台。支架法加固阳台的具体做法是在底层搭建三角形钢架，如图1所示。将三角钢架固定在原框架上，用角钢支撑上部阳台，为了保阳台的使用高度，处理时应控制角钢的纵向尺寸。这种做法既可保证上部阳台的稳定性，同时也不影响其下方空间的正常使用。2)加固女儿墙。女儿墙由于地基沉降、施工质量、长期受温差的影响等原因容易出现裂缝。当女儿墙裂缝大于5mm时，应采用压力灌浆法。其做法是采用压浆泵将浆液压入裂缝中，浆液硬化凝固后能很好地填充裂缝，增强结构的整体性。对于小于0.3mm的深裂缝，应采用表面修补法。具体做法是裂缝附近凿深度为15mm～20mm，宽度为150mm～200mm的凹槽并浇水润湿，采用1∶2的水泥砂浆抹平表面。

图1加固阳台

2.2.2 改造主体结构

老旧居住建筑多为砌体结构房屋，其构造柱是墙体中的一部分，与墙体结合紧密。砌体结构墙体在地震时破坏多样，也最为严重。未设置构造柱的墙体在地震时破坏严重。我国传统的砖混结构房屋经不起地震，因为普遍没有考虑构造柱与墙体之间的连接和整体作用。当地震来临，因构造柱与墙体失去连接，墙体倒塌，后果不堪设想。改造时应加强构造柱与墙体的连接，确保墙体和柱子之间紧密结合。

3、结语

本文重点对既有居住建筑结构的安全改造常用的技术进行了分析，总结如下:

1)基础因受不均匀沉降、冻胀适合采用注浆法，纠倾加固适合采用锚杆静压桩法、树根桩法。2)对于上部附属结构，可采用三角支架法加固阳台、可采用压力灌浆法、表面修补法加固女儿墙。3)对于主体结构，重点应加强构造柱与墙体的连接。

参考文献：

[1]王玉岭.既有建筑结构加固改造技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010:9-10.

[2]吕西林.建筑结构加固设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2010:4-6.

[3]吴刚.既有建筑加固改造的综合评价[D].北京:北京交通大学,2011:22-28.

[4]吕西林.建筑结构加固设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2010:7-11.

[5]JGJ123—2012,既有建筑地基基础加固技术规范2010[S].

孙晓丹,李晓婷,张福建,袁骥.既有居住建筑结构安全改造分析[J].山西建筑,2020,46(22):53-54.