復(fù)雜結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)是土木工程中的重要課題，涉及既有建筑物的安全性、耐久性及功能提升，本文通過案例分析，探討了某高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)過程，該建筑因使用功能變更及荷載增加，需對局部構(gòu)件進(jìn)行承載力補(bǔ)強(qiáng)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過現(xiàn)場檢測與數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)存在剪力墻配筋不足、梁柱節(jié)點(diǎn)裂縫等問題，針對這些問題，加固方案采用碳纖維布（CFRP）粘貼技術(shù)增強(qiáng)剪力墻抗剪能力，結(jié)合外包鋼法對薄弱梁柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，同時采用預(yù)應(yīng)力碳板解決大跨度梁的撓度過大問題。 ，案例分析表明，加固設(shè)計(jì)需綜合考慮結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、施工可行性和經(jīng)濟(jì)性，碳纖維材料因其輕質(zhì)高強(qiáng)、施工便捷的特點(diǎn)，在非破壞性加固中優(yōu)勢顯著；而外包鋼法則適用于需顯著提升剛度的部位，設(shè)計(jì)過程中采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模與受力分析，有效優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造細(xì)節(jié)，施工階段通過實(shí)時監(jiān)測，確保加固效果符合預(yù)期，該案例為同類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加固提供了技術(shù)參考，強(qiáng)調(diào)了多專業(yè)協(xié)同與信息化手段在現(xiàn)代化加固工程中的重要性。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)加固案例分析

（一）A、B塔樓改造案例

• A塔樓：
  • A塔樓7層功能改造，由樞紐配套改為機(jī)房、監(jiān)控室等荷載較大功能。原建筑外立面及幕墻已完成，外圍梁柱無法加固改造。按現(xiàn)有梁板布置，新功能下梁板配筋超原配筋40%，多數(shù)構(gòu)件需加固。由于外立面限制，外圍梁無法加大截面加固。這一情況需要綜合考慮多種加固技術(shù)，在不影響建筑外觀的前提下確保結(jié)構(gòu)安全承載新功能的荷載，是較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)加固情況，涉及到對既有建筑結(jié)構(gòu)的深入分析和對加固技術(shù)適用性的精準(zhǔn)判斷。
  • 在這種情況下，可能需要考慮如纖維復(fù)合材料加固技術(shù)等不會增加構(gòu)件尺寸的加固方法。因?yàn)槔w維復(fù)合材料加固技術(shù)利用結(jié)構(gòu)膠在原構(gòu)件混凝土表面粘接纖維復(fù)合材料，形成整體提高抗彎及抗剪性能，屬于直接加固方法，適用于鋼筋混凝土受彎、受壓及受拉構(gòu)件加固。其輕質(zhì)高強(qiáng)，采用結(jié)構(gòu)膠粘接施工簡便，加固后不增加原構(gòu)件重量，不影響結(jié)構(gòu)外觀。不過此技術(shù)有機(jī)膠的耐久性和耐火性較差，需要在一定時間內(nèi)有效維護(hù)，且要制定合理錨固措施讓纖維材料和原混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作。
• B塔樓：
  • B塔樓8層增加廚房及密集書柜等荷載較大功能房間。廚房區(qū)域存在高溫風(fēng)險(xiǎn)且為防火重點(diǎn)區(qū)域，要求按新使用要求下的恒載（無活荷載工況）驗(yàn)算原結(jié)構(gòu)承載力，不足時采用增大截面法；加固梁板需按較嚴(yán)要求做防火設(shè)計(jì)，可采用防火涂料或防火板等加強(qiáng)措施。這里涉及到結(jié)構(gòu)承載能力的重新評估，以及在特殊功能要求（如防火）下的加固設(shè)計(jì)，需要考慮不同加固方法對結(jié)構(gòu)防火性能的影響。
  • 例如對于廚房這種特殊功能區(qū)域，在考慮加固方案時，不僅要滿足結(jié)構(gòu)承載能力的提升，還要兼顧防火要求。增大截面加固法雖然能有效提高構(gòu)件承載能力、剛度及穩(wěn)定性，在梁柱以及構(gòu)筑物混凝土結(jié)構(gòu)中常用，特別是原構(gòu)件配筋較小及軸壓比不足時適用，但它存在工期長、濕作業(yè)，構(gòu)件尺寸會影響建筑功能及其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能等問題。同時，還要考慮新增荷載對整個結(jié)構(gòu)體系的影響，可能需要對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行整體分析，確保加固后結(jié)構(gòu)整體的安全性和穩(wěn)定性。

（二）軟土地基上建筑加固案例

• 軟土地基事故現(xiàn)象：
  • 軟土地基上建筑常見事故現(xiàn)象有產(chǎn)生過量沉降（如杭州花園新村4號住宅下沉1.23m，武進(jìn)芙蓉西周村三間三層農(nóng)宅下沉18cm）、產(chǎn)生嚴(yán)重不均勻沉降（如武進(jìn)農(nóng)機(jī)公司倉庫二樓住宅墻體產(chǎn)生45°大裂縫，寬16mm）、房屋傾斜甚至失穩(wěn)倒塌等。這些現(xiàn)象表明軟土地基對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有很大影響，在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時需要充分考慮地基的特殊性質(zhì)。
  • 軟土地基是在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積而成的飽和粘性土，具有含水量大、強(qiáng)度低、壓縮變形大等特性，沉降量大、初始沉降速度快且延續(xù)時間長（10年 - 數(shù)十年）、沉降量與含水量成正比等變形特點(diǎn)。
• 具體案例分析：
  • 常州冶煉廠案例：
    • 三層框架結(jié)構(gòu)庫房柱傾斜，一層砼柱澆筑完拆模后，有6根柱上端偏離80mm多。原因是地基下邊有多個小塊軟臥層（地質(zhì)鉆探與設(shè)計(jì)不協(xié)同）。處理方法是將砼柱吊移，挖去軟臥層，澆筑C10砼至基底標(biāo)高，重新把柱吊裝就位。此案例說明在結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)前準(zhǔn)確的地質(zhì)勘探非常重要，加固方案要針對地基問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。
  • 翠竹111號房案例：
    • 住宅房屋縱向出現(xiàn)豎向裂縫，基礎(chǔ)圈梁下產(chǎn)生水平裂縫。地基表層有2 - 3m的140KN/m2的土層，3m以下是20多米厚的淤泥質(zhì)土，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，上部為6層磚混結(jié)構(gòu)住宅。居住三年后，在距ft墻外10多米處筑路、架橋（路、橋和住宅下邊地質(zhì)概況一樣），打橋樁及路基填土碾壓干擾下，住宅東端產(chǎn)生二次沉降，而中、西部未沉，導(dǎo)致房屋中部出現(xiàn)豎向裂縫，東端基礎(chǔ)出現(xiàn)水平裂縫。加固方法是在基礎(chǔ)圈梁外側(cè)，澆注鋼筋砼承臺，按設(shè)計(jì)要求留孔，將預(yù)制200*200砼方樁，從留孔中壓入到砂土地基中，樁長23m，阻止了沉降，防止事故惡化。這個案例體現(xiàn)了外界因素對軟土地基上建筑結(jié)構(gòu)的影響，以及針對軟土地基沉降問題的加固設(shè)計(jì)思路，如采用打樁的方式來增強(qiáng)地基承載能力，控制沉降。
  • 武進(jìn)芙蓉鎮(zhèn)案例：
    • 1#樓先建五間，一年后接建東端一間，二年后東邊建2#樓，2#樓均勻下沉160mm，致使1#樓東端接建房ft墻發(fā)生二次沉降。事故原因是地基承載力不足，2#樓沉降大給1#樓東ft墻墻基造成應(yīng)力疊加。此案例中涉及多幢建筑之間的相互影響，在加固設(shè)計(jì)時需要考慮整體結(jié)構(gòu)的相互作用，如何平衡各部分的沉降差異，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。例如在處理1#房地基基礎(chǔ)事故加固時，遵循限制沉降、擴(kuò)大地基基礎(chǔ)承載能力以滿足上部荷載需求的指導(dǎo)原則，采用打樁的方式來阻止1#房基礎(chǔ)繼續(xù)沉降。

軟土地基加固技術(shù)對比分析

纖維復(fù)合材料加固優(yōu)缺點(diǎn)探討

建筑加固設(shè)計(jì)中的耐火要求

復(fù)雜結(jié)構(gòu)加固成本效益分析