一般建筑物需進行加固改造分為以下幾種情況:
一、 建筑物結(jié)構(gòu)老化
我國《民用建筑設(shè)計通則》JGJ37-87規(guī)定,重要建筑和高層建筑以主體結(jié)構(gòu)確定的耐久年限為100年,一般性建筑為50-100年。國家頒布的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001也規(guī)定,紀念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為100年,普通房屋和構(gòu)筑物設(shè)計使用年限為50年。
在我國一些城市中,許多建國前和建國初期的建筑物,如北京的四合院,天津、青島等地的花園洋房,上海的里弄等建筑物,被社會各界一致肯定了它們在體現(xiàn)城市歷史風貌、代表地方居住文化和建筑藝術(shù)特色方面的重要價值,成片、成街區(qū)地列入了舊城保護規(guī)劃。但建筑物并非一旦超過設(shè)計使用年限就不可居住,其使用年限可能會超過設(shè)計使用年限,但在絕大多數(shù)情況下,此時結(jié)構(gòu)還遠未因材料性能降低等因素出現(xiàn)不可接受的失效。相反,如果進行良好的維護和必要的修繕,可以大大延緩結(jié)構(gòu)的衰老期。
二、 使用功能改變
一種情況是建筑物在構(gòu)建過程中,建設(shè)方臨時變更建筑物內(nèi)部房間的使用功能,內(nèi)部功能與當初設(shè)計規(guī)劃并不一致,導致很多位置設(shè)計荷載低于實際荷載;另一種情況是建筑物在使用過程中易主,這種現(xiàn)象為大多數(shù),易主前后的建筑物內(nèi)部的使用功能上或多或少的都會發(fā)生一些改變,原來辦公的地方也許會變成堆放雜物的地方,原來的辦公室也許會變成放置設(shè)備的設(shè)備間,對新建建筑物來講,有特殊要求的地方在設(shè)計時會把它的使用荷載考慮進去,相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全系數(shù)也在考慮范圍內(nèi),設(shè)計出來的構(gòu)件相應(yīng)的安全性高一些,而易主的建筑物則不一樣,易主后的建筑物大部分的功能可能都會和設(shè)計初衷不一致,對結(jié)構(gòu)來講,就會出現(xiàn)建筑物內(nèi)部部分實際荷載較設(shè)計荷載偏大的現(xiàn)象,甚至有局部位置的荷載會增大幾倍,有許多人認為,結(jié)構(gòu)不加固也沒有關(guān)系,不會發(fā)生坍塌,但是在過載的情況下,對建筑物的外型、構(gòu)件的跨度、荷載的傳遞途徑、整個結(jié)構(gòu)或部分構(gòu)件的承載能力等許多方面都會產(chǎn)生影響和變化,加速其變形,當變形達到極限狀態(tài),也許就會發(fā)生不可避免的事故,縮短建筑物的使用壽命。當出現(xiàn)這種情況時,就需要對結(jié)構(gòu)增加荷載部位區(qū)域的構(gòu)件進行二次受力計算,并根據(jù)計算結(jié)果對相應(yīng)構(gòu)件進行加固了。
相對于這種情況常采用的方法有粘貼碳纖維、粘鋼、包鋼、增大截面、使用后錨固技術(shù)增加受力構(gòu)件等方法,近年來還有高強不銹鋼絞線,高強聚合物砂漿等高強材料的使用。
三、 施工過程中的疏漏
1、 季節(jié)性的溫度變化
這種情況多出現(xiàn)在冬季施工中,在冬季施工中鋼筋混凝土是最容易出現(xiàn)問題的,這是因為冬季氣溫低,建筑物構(gòu)件澆筑完畢后,對混凝土不能進行及時養(yǎng)護,同時如果抗凍劑添加劑量不準確,或者外加劑摻量不足,都會對在冬季施工的建筑物構(gòu)件產(chǎn)生影響;另外,冬季施工最為重要的就是對溫度的把握,對溫度的控制體現(xiàn)在初期混凝土攪拌過程中,混凝土澆注過程中以及此后對模板的保溫處理過程中,如果對溫度控制不足,就很容易發(fā)生水泥混凝土強度不夠的情況。輕一點的情況可以用粘貼碳纖維、粘鋼、包鋼、增大截面等方法進行加固,嚴重的有可能會拆除局部構(gòu)件重新施工。
2、 施工過程中不仔細
在施工過程中,有時施工單位對過程控制會偶爾出現(xiàn)紕漏,偶爾造成一些不該出現(xiàn)的錯誤,如少數(shù)構(gòu)件偏位,標高不對,洞口尺寸錯誤、位置不對等等現(xiàn)象,一旦遇到這幾種情況就要對構(gòu)件進行修補了。
常見的彌補措施為使用靜力拆除方法打掉多余部分后,結(jié)合后錨固技術(shù)重新對構(gòu)件的幾何外觀尺寸進行修補,這樣做雖然一定程度上彌補了構(gòu)件的外觀缺陷,但是對構(gòu)件的整體性能產(chǎn)生了影響,尤其對受力構(gòu)件的整體性影響要大一些。
有時在一些建筑物中,一些應(yīng)該預(yù)留的空洞、管道進行后施工,使用靜力切割的方法在已經(jīng)建好的建筑物構(gòu)件上進行開孔,這種現(xiàn)象在消防、水電改造中尤為常見。更有孔洞直接開在框架梁和剪力墻上,框架梁上的孔洞使該部位的抗壓混凝土截面面積減少,而一些開在剪力墻上的孔洞(如消防箱、電箱等等大面積孔洞),直接切斷了剪力墻的受力鋼筋,使墻體在該部位的受力鋼筋不連續(xù),成為薄弱部位。
如遇到這種情況,建議及時與結(jié)構(gòu)設(shè)計方聯(lián)系,在通過設(shè)計方的確認和提出有效補強措施后方可進行施工。常見的小尺寸洞口的補強措施有粘貼碳纖維、粘鋼、包鋼等等,對大尺寸的剪力墻洞口來說,有時會使用靜力切割方法切除周邊,后錨固主筋并重新澆筑混凝土構(gòu)造柱、過梁等構(gòu)件。
四、 建筑物后期缺陷
1、 基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫
一般在建筑物下部,由下往上發(fā)展,呈“八”字、或倒“八”字、水平及豎向縫。當長條形的建筑物中部沉降過大,則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫,有時還會在底層中部窗臺處形成由上至下豎縫;當某一端下沉過大時,則在某端形成沉降端高的斜裂縫;有時還有沿窗臺下角的水平縫。
對于不均勻沉降導致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主,在施工圖設(shè)計前,需對該地區(qū)進行嚴謹?shù)牡刂房辈,另外施工單位要嚴格按照圖紙施工,施工時如能在那些開大窗洞的建筑物底層窗臺下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合型墻梁結(jié)構(gòu),對防止不均勻沉降裂縫有明顯效果。
如果發(fā)現(xiàn)建筑物因為不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫,就需要觀測裂縫發(fā)展的速度、部位、程度,決定是表面處理還是上部加固或基礎(chǔ)加固處理。
2、 溫度裂縫
另一種裂縫是混凝土在水化熱過程中產(chǎn)生的溫度裂縫,在溫度變化過程中在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,當拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,就會在混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫,溫度裂縫的布置沒有一定的規(guī)律,在混凝土表面縱橫交錯形成大面積裂縫。這種裂縫會把鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋裸露在外界空氣中,從而產(chǎn)生氧化銹蝕,對結(jié)構(gòu)的強度和耐久性仍有一定的影響。當發(fā)現(xiàn)溫度裂縫時,則需對其進行分析并根據(jù)其開裂程度進行封閉或者壓力注漿處理!〗ㄖ锱c我們的日常生活是密不可分的,而結(jié)構(gòu)更是保證人身安全的重點,對于結(jié)構(gòu)在使用過程中的產(chǎn)生的各種結(jié)構(gòu)問題不容忽視。