即使不做加固設計，也應該了解的加固設計常識

    縱觀世界大戰后世界主要發達國家建筑業發展歷程，其可分為三個主要階段：大規模新建階段、新建與改造并重階段、大量舊建筑維修與修復階段。我國于1949年建國后，開始了大規模的新建階段，該階段在90年代和20世紀前十年達到頂峰；隨著時間的推移，建國初期及改革開放前后建造的建筑已經接近甚至超過設計基準期。

    鑒于我國的基本國情，目前我國建筑業應處于新建與改造并重階段并逐步向第三階段發展，大量建筑已存在明顯的安全隱患，急需對其進行加固改造設計。此外，隨著社會的發展和人們生活方式的改變，一大批舊建筑使用功能需要變更，舊城改造成為建筑業發展的另一熱點，具有巨大的發展前景。

    然而，建筑物的加固改造并非想象的那樣簡單，建筑物加固改造導致的安全事故逐年增多，房屋加固改造的現狀令人擔憂。2019年5月16日，上海市長寧區昭化路148號近定西路發生一起廠房坍塌事故，該區域原為一家4S修理廠，計劃改造為“光之里”商業藝術中心，項目不僅牽涉到建筑使用功能的變更，還要在其上加蓋兩層。事故發生的原因我們不能完全定性，但足以引起我們對于加固改造類項目的重視。

    下面筆者就帶大家了解下建筑結構加固改造方面的基本知識：

1、建筑加固改造的原因

    導致建筑結構需要進行加固改造的原因很多，大體可分為設計原因、施工原因和后期原因。設計原因表現為項目在設計時出現錯誤，如計算簡圖不符、荷載缺失或漏算、配筋不足等；施工原因表現為施工單位錯誤理解施工意圖導致的施工錯誤、偷工減料、施工質量差等引起的結構安全隱患；后期原因則是常見的原因，主觀意義上表現為需要變更使用功能，客觀原因則表現為結構材料老化、建筑經歷偶然災害等。

各階段加固改造原因分析圖

    此外，由于絕大多數加固改造工程相對自身新建時已經經歷了一段時間，這段時間內，絕大多數工程都會經歷規范的變更，筆者在做的項目就是去年剛建成業主就需要變更功能的加固項目，在加固改造過程中需要考慮很多規范的調整，如《鋼結構設計標準》、《建筑結構可靠性設計統一標準》等；而該項目地處的寧波市在設計時為6度區，按照新的地震區劃已調整為7度；這些調整，原則上對于無需進行加固改造設計的項目沒有影響，但建筑一旦需要加固改造，這些因素將是結構加固的重中之重。

2、建筑結構加固改造的基本流程

（1）檢測鑒定

    由專業檢測鑒定單位搜集資料、現場調查、查閱原設計圖紙等，進行現場數據采集，對尚未改造的結構自身的使用情況進行檢測，包括結構的損傷、裂縫、鋼筋或鋼材的銹蝕以及變形等；對結構所處的使用環境進行檢測，判斷其所處的外部環境以及荷載效應是否與原設計相符。根據檢測鑒定結果出具項目的檢測鑒定報告。

（2）加固設計方案的制定

    我們知道，結構設計應遵循的原則是“技術先進、安全適用、經濟合理、保證質量”。建筑結構的加固改造也應遵循此項原則，合理的加固改造方案應做到既滿足建筑使用功能，又滿足結構的相關規范要求，同時還應兼顧經濟合理性以及施工時的可操作性等。

（3）加固改造設計

    房屋加固改造設計不僅包括被加固構件的承載力驗算、構造處理和施工圖繪制，還應包括改造后新的結構的整體指標滿足相關結構規范要求。房屋加固改造設計要做到新增結構和舊結構的協同受力，不但要滿足新加構件自身的構造要求，還要考慮到新增結構與原結構構件的連接構造。

（4）施工組織設計及加固改造施工

    由有相應資質的施工單位根據加固改造設計圖紙，進行加固改造施工，并由監理單位進行施工過程監督，必要時應對加固施工質量進行現場監測。

（5）加固改造工程施工驗收

    按加固施工驗收規范，由各方對加固改造工程進行驗收，然后投入使用。

    加固改造設計的基本流程詳見下圖：

3、建筑結構加固改造的常用設計方法

（1）結構加固改造相關標準

    現階段，我國已出臺了或試行了以下建筑結構加固改造標準，大多數建筑結構改造項目均已有據可依。

（2）直接加固法（抗）

    包括增大截面法、外包纖維材料加固法、置換混凝土加固法、外包鋼加固法、施加預應力加固法以及增加輔助結構等其他加固方法。通過上述方法直接提高結構的承載能力、改善使用性能并延長使用壽命。

柱增大截面典型大樣及實景圖

梁外包纖維材料典型大樣及實景圖

柱外包型鋼典型大樣及實景圖

預應力法加固典型構造

各類直接加固法的適用條件及特點如下：

（2）間接加固法（疏）

與直接加固法相對應的是間接加固法，間接加固法是通過提高結構的整體性能和剛度等達到結構加固的目的，包括增設構件法、增設支點法、提高整體性法、改變剛度比法、卸載加固法等，當工程項目由于地震區劃變化導致地震作用變大時，也可考慮增設阻尼器等減隔震加固措施。需根據具體的工程實例選用。直接和間接加固可類比于治理水患時“封堵”和“引流”的做法。

增設支點加固示意圖2

約束屈曲支撐立面示意圖

4、結構加固設計說明中需要注明的施工注意事項

    加固改造工程區別于新建項目，其施工過程需考慮已有結構拆除及改造過程中荷載傳遞路徑等的影響，需在設計文件中注明以下施工注意事項：

（1）加固施工需采取措施避免或減少損傷原結構構件；

（2）施工中，發現原結構設計與現場施工不符或結構存在嚴重缺陷時應告知加固設計單位采取有效處理后，方可施工。

（3）加固材料的選用需符合相關的質量標準；

（4）加固改造設計及施工圖表達參見的相關資料；

（5）各種加固方法采用的施工工藝流程及要求，如粘鋼加固的工藝流程為：表面處理→配膠→粘貼→固定及加壓→檢驗→防腐處理；

（6）其他施工事宜。

    建筑結構加固改造是建筑師揮灑創意新的沃土，而身為結構設計師，結構加固改造也是可以實現自我成長的新的技術領域。

    這篇文章，筆者主要介紹了當前我國建筑結構加固改造的社會背景、加固改造的原因、基本流程、常用結構加固設計方法以及施工注意事宜，希望通過本文，可以為剛接觸此類型項目的結構師或者剛入職的設計萌新建立基本的概念體系，以后遇到此類項目不至手足無措。