浅谈既有钢筋混凝土结构的加固设计

陈诚

北京市建筑设计研究院有限公司成都分公司 四川省成都市610000

摘要：随着我国城乡建设的逐步完善，新建项目将会越来越少。但伴随经济发展及社会需求，既有建筑的加固改造便会逐渐增多，因此本文将对钢筋混凝土结构的加固设计原则、内容及注意事项做一个简单的梳理。

关键词：钢筋混凝土;既有建筑;加固设计

一、钢筋混凝土结构的主要应用及特点

（一）框架结构：框架结构延性较好，但整体刚度较小，地震作用下侧向变形较大，故较多应用于多层建筑。

（二）剪力墙结构：剪力墙结构刚度大，水平力作用下侧向变形较小，较多应用于高度较高的高层建筑，尤其在住宅建筑中极为常见。

（三）框架-剪力墙结构：框架-剪力墙结构侧向刚度较大，具有多道抗震防线，多应用于高度一般的高层建筑或多层建筑。

（四）板柱-剪力墙结构：纯板柱结构侧向刚度小，延性差，一般采用板柱-剪力墙结构，常应用于柱距较大及有较严格净空高度要求的低烈度区多层或高度较小的高层建筑。

（五）筒体结构：筒体结构刚度大整体性好，多应用于较高的高层建筑。

二、钢筋混凝土结构加固设计原则

钢筋混凝土建筑在进行加固设计前，应进行安全性鉴定和抗震鉴定，并针对其不满足鉴定要求的情况，选择合理有效的加固方式，对结构进行加固改造。

（一）多高层钢筋混凝土建筑的加固原则：

• 建筑在经过加固后，其整体性、安全性、构件受力性能等均应有所提高，所用材料强度也应不低于原结构的材料实际强度等级。

• 新增构件与原结构构件连接可靠，新增截面与原截面粘结牢固，形成整体协同工作。

• 加固设计应避免对未加固部分以及与未加固部分相关的结构、构件造成不利影响。

• 对原结构存在的损伤，应在加固设计时同时考虑一并处理。

• 加固设计时应综合考虑安全性及经济性，应避免不必要的拆除或更换，拆除过程应注意拆除顺序，保护原结构不收损坏，做好相关支撑，确保安全。

（二）多高层钢筋混凝土建筑的抗震加固原则：

• 加固设计方案应提高结构构件抗震承载力、增强结构变形能力或改变结构体系等。

• 加固设计应防止局部加强造成的结构刚度或强度突变，避免形成新的薄弱层等。

• 加固后的框架应避免形成短柱、违反“墙柱弱梁”等原则。

• 既有钢筋混凝土结构房屋加固后，如果在罕遇地震下的层间位移角小于现行标准规范限值的1/2时，则该建筑结构的抗震构造措施可按抗震等级降低一级考虑。

三、钢筋混凝土结构加固设计依据

（一）后续工作（使用）年限

• 《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009第1.0.4条：

1. 在70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的建筑，其后续使用年限不应少于30年；在80年代建造的建筑，宜采用40年或更长，且不得少于30年。
2. 在90年代（按当时施行的抗震设计规范系列设计）建造的建筑，后续使用年限不宜少于40年，条件许可时应采用50年。

3. 在2001年以后（按当时施行的抗震设计规范系列设计）建造的建筑，后续使用年限宜采用50年。

第1.0.5条规定，不同后续使用年限的现有建筑，其抗震鉴定方法要求不同。

• 《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB55021-2021第5.1.2条：

既有建筑的抗震鉴定，应根据后续工作年限采用相应的鉴定方法。后续工作年限的选择，不应低于剩余设计工作年限。

第5.1.3条：既有建筑的抗震鉴定，根据后续工作年限应分为三类。

• 《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第3.1.7条：

1. 结构加固后的使用年限，应由业主和设计单位共同商定。
2. 当结构的加固材料中含有合成树脂或其他聚合物成分时，加固后的使用年限宜按30年考虑；当业主要求加固后的使用年限为50年时，其所采用的胶和聚合物的粘结性能，应通过耐长期应力作用能力的检验。
3. 使用年限到期后，当重新进行的可靠性鉴定认为其工作正常，仍可继续延长其使用年限。
4. 对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构、构件，尚应定期检查其工作状态；检查的时间间隔可由设计单位确定，但第一次检查时间不应迟于10年。
5. 当为局部加固时，应考虑原建筑物剩余设计使用年限对结构加固后设计使用年限的影响。

（二）鉴定、检查 、检测

• 综合安全性鉴定包括：结构安全性鉴定、抗震鉴定、综合安全性鉴定。

• 钢筋混凝土结构（构件）安全性鉴定：

1. 《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB55021-2021第4.1.1条规定：既有建筑的安全性鉴定，应按构件、子系统和鉴定系统三个层次，每一层次划分为四个安全性等级。
2. 《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB55021-2021第4.2.1条规定：主体结构承重构件的安全性鉴定，应按承载能力、构造与连接、不适于继续承载的变形与损伤（含腐蚀损伤）四个鉴定项目，分别评定每一项目等级，并应取其中最低一级作为该构件的安全性等级。

• 钢筋混凝土结构抗震鉴定：

1. 既有结构的抗震鉴定，应首先确定抗震设防烈度、抗震设防类别以及后续工作年限。

• 钢筋混凝土结构检查： 

1. 实际结构体系、结构布置与图纸符合程度；

2. 房屋高度是否符合现行鉴定标准相应结构类型的最大适用高度；

3. 结构体系和结构构件布置、主要抗侧力构件上下连续情况；

4. 结构构件截面尺寸是否符合现行鉴定标准；

5. 框架结构填充墙布置在平面内对称、在竖向连续情况；

6. 房屋建筑使用用途改变情况。

• 钢筋混凝土结构或构件检测：

1. 结构或构件尺寸和变形情况； 

2. 构件缺陷及损伤；

3. 构件混凝土抗压强度；

4. 构件受力主筋及箍筋配置，图纸缺失时，尚应检测受力钢筋的力学性能；

5. 砌体填充墙的构造措施；

四、多高层钢筋混凝土建筑的加固方案选择

（一）优先采用的加固技术

既有钢筋混凝土框架结构宜优先采用消能减震技术或隔震技术进行加固。

（二）抗震措施和承载力不满足要求时

1. 增设抗震墙、抗震支撑等加固抗侧力构件。

2. 增设抗震墙、抗震支撑或消能减震支撑时，应同时加强楼、屋盖整体性和刚度。

3. 新增抗侧力构件宜优先设置在楼梯间四周。

（三）当原有结构为单跨框架结构且不满足鉴定要求时

1. 通过增设抗震墙、翼墙、抗震支撑等抗侧力构件将结构体系变为框架抗震墙结构、框架支撑结构。

2. 单跨框架结构也可以增设框架柱，将对应轴线的单跨框架改为多跨框架结构。

（四）既有钢筋混凝土结构房屋存在抗侧刚度不足、刚度不均匀或有明显的扭转效应时，可增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙，增设抗震支撑或消能减震支撑等。

（五）梁、柱等构件配筋不满足要求时

1. 外包型钢法：可显著提高结构构件的抗弯、抗剪以及延性性能。

2. 增大截面法：可同时解决结构的承载力不足、刚度不足、延性不足等。

3. 粘贴钢板法、粘贴碳纤维布：提高构件的受弯或受剪承载力，但被加固构件正截面受弯承载力提高幅度不超过40%。

4. 钢丝绳网片-聚合物砂浆加固：一般用于提高楼板承载力、框架梁受弯或受剪承载力、柱的延性及抗剪承载力。

（六）框架柱轴压比不满足要求时宜采用增大截面法。

（七）钢筋混凝土抗震墙承载力不满足要求时

1. 可采用增大截面法加厚原有墙体或增设边缘构件、增设抗震墙等。

2. 可采用外包型钢、粘贴钢板、碳纤维布、钢丝绳网片-聚合物砂浆面层等方法。

（八）局部钢筋混凝土承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷时，可选择采用置换混凝土加固法。

（九）混凝土构件局部裂缝、损伤

1. 钢筋混凝土构件有局部损伤时，可采用细石混凝土修复。

2. 钢筋混凝土构件出现裂缝时，可灌注水泥基灌浆料等补强。

（十）填充墙连接不满足要求时

1. 填充墙体与框架柱连接不满足鉴定要求时，可增设拉筋连接；填充墙体与框架梁连接不满足鉴定要求时，可在墙顶增设钢夹套等与梁拉结。

2. 楼梯间的填充墙不满足鉴定要求，可采用钢筋网砂浆面层加固。

参考文献

[1]尹婷.浅谈房屋建筑结构加固设计及加固施工技术的应用[J].中国建筑金属结构,2021(005)

[2]吴启祥.建筑结构加固新技术-混凝土结构碳纤维加固技术[J].广东科技,2005(002).