一般建筑物需進行加固改造分為以下幾種情況:
一、 建筑物結構老化
我國《民用建筑設計通則》JGJ37-87規(guī)定,重要建筑和高層建筑以主體結構確定的耐久年限為100年,一般性建筑為50-100年。國家頒布的《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001也規(guī)定,紀念性建筑和特別重要的建筑結構設計使用年限為100年,普通房屋和構筑物設計使用年限為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計使用年限就不可居住,其使用年限可能會超過設計使用年限,但在絕大多數(shù)情況下,此時結構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,可以大大延緩結構的衰老期。
二、 使用功能改變
一種情況是建筑物在構建過程中,建設方臨時變更建筑物內部房間的使用功能,內部功能與當初設計規(guī)劃并不一致,導致很多位置設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備的設備間,對新建建筑物來講,有特殊要求的地方在設計時會把它的使用荷載考慮進去,相應部位的結構構件的安全系數(shù)也在考慮范圍內,設計出來的構件相應的安全性高一些,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計初衷不一致,對結構來講,就會出現(xiàn)建筑物內部部分實際荷載較設計荷載偏大的現(xiàn)象,甚至有局部位置的荷載會增大幾倍,有許多人認為,結構不加固也沒有關系,不會發(fā)生坍塌,但是在過載的情況下,對建筑物的外型、構件的跨度、荷載的傳遞途徑、整個結構或部分構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,就需要對結構增加荷載部位區(qū)域的構件進行二次受力計算,并根據(jù)計算結果對相應構件進行加固了。
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、使用后錨固技術增加受力構件等方法,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,結合后錨固技術重新對構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件的外觀缺陷,但是對構件的整體性能產(chǎn)生了影響,尤其對受力構件的整體性影響要大一些。
有時在一些建筑物中,一些應該預留的空洞、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,建議及時與結構設計方聯(lián)系,在通過設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造柱、過梁等構件。
四、 建筑物后期缺陷
1、 基礎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以預防為主,在施工圖設計前,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置構造圈梁與地梁構成剛度較大的復合型墻梁結構,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)生拉應力,當拉應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部的鋼筋裸露在外界空氣中,從而產(chǎn)生氧化銹蝕,對結構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,而結構更是保證人身安全的重點,對于結構在使用過程中的產(chǎn)生的各種結構問題不容忽視。