即使不做加固设计，也应该了解的加固设计常识
来源：非解构
作者：结构吴彦祖
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纵观世界大战后世界主要发达国家建筑业发展历程，其可分为三个主要阶段：大规模新建阶段、新建与改造并重阶段、大量旧建筑维修与修复阶段。我国于1949年建国后，开始了大规模的新建阶段，该阶段在90年代和20世纪前十年达到顶峰；随着时间的推移，建国初期及改革开放前后建造的建筑已经接近甚至超过设计基准期。
鉴于我国的基本国情，目前我国建筑业应处于新建与改造并重阶段并逐步向第三阶段发展，大量建筑已存在明显的安全隐患，急需对其进行加固改造设计。此外，随着社会的发展和人们生活方式的改变，一大批旧建筑使用功能需要变更，旧城改造成为建筑业发展的另一热点，具有巨大的发展前景。
然而，建筑物的加固改造并非想象的那样简单，建筑物加固改造导致的安全事故逐年增多，房屋加固改造的现状令人担忧。2019年5月16日，上海市长宁区昭化路148号近定西路发生一起厂房坍塌事故，该区域原为一家4S修理厂，计划改造为“光之里”商业艺术中心，项目不仅牵涉到建筑使用功能的变更，还要在其上加盖两层。事故发生的原因我们不能完全定性，但足以引起我们对于加固改造类项目的重视。
下面笔者就带大家了解下建筑结构加固改造方面的基本知识：
1、建筑加固改造的原因
导致建筑结构需要进行加固改造的原因很多，大体可分为设计原因、施工原因和后期原因。设计原因表现为项目在设计时出现错误，如计算简图不符、荷载缺失或漏算、配筋不足等；施工原因表现为施工单位错误理解施工意图导致的施工错误、偷工减料、施工质量差等引起的结构安全隐患；后期原因则是最常见的原因，主观意义上表现为需要变更使用功能，客观原因则表现为结构材料老化、建筑经历偶然灾害等。
各阶段加固改造原因分析图
此外，由于绝大多数加固改造工程相对自身新建时已经经历了一定的时间周期，这段时间内，绝大多数工程都会经历规范的变更，笔者在做的项目就是去年刚建成业主就需要变更功能的加固项目，在加固改造过程中需要考虑很多规范的调整，如《钢结构设计标准》、《建筑结构可靠性设计统一标准》等；而该项目地处的宁波市在设计时为6度区，按照新的地震区划已调整为7度；这些调整，原则上对于无需进行加固改造设计的项目没有影响，但建筑一旦需要加固改造，这些因素将是结构加固的重中之重。
2、建筑结构加固改造的基本流程
（1）检测鉴定
由专业检测鉴定单位搜集资料、现场调查、查阅原设计图纸等，进行现场数据采集，对尚未改造的结构自身的使用情况进行检测，包括结构的损伤、裂缝、钢筋或钢材的锈蚀以及变形等；对结构所处的使用环境进行检测，判断其所处的外部环境以及荷载效应是否与原设计相符。根据检测鉴定结果出具项目的检测鉴定报告。
（2）加固设计方案的制定
我们知道，结构设计应遵循的原则是“技术先进、安全适用、经济合理、保证质量”。建筑结构的加固改造也应遵循此项原则，合理的加固改造方案应做到既满足建筑使用功能，又满足结构的相关规范要求，同时还应兼顾经济合理性以及施工时的可操作性等。
（3）加固改造设计
房屋加固改造设计不仅包括被加固构件的承载力验算、构造处理和施工图绘制，还应包括改造后新的结构的整体指标满足相关结构规范要求。房屋加固改造设计要做到新增结构和旧结构的协同受力，不但要满足新加构件自身的构造要求，还要考虑到新增结构与原结构构件的连接构造。
（4）施工组织设计及加固改造施工
由有相应资质的施工单位根据加固改造设计图纸，进行加固改造施工，并由监理单位进行施工过程监督，必要时应对加固施工质量进行现场监测。
（5）加固改造工程施工验收
按加固施工验收规范，由各方对加固改造工程进行验收，然后投入使用。
加固改造设计的基本流程详见下图：
3、建筑结构加固改造的常用设计方法
（1）结构加固改造相关标准
现阶段，我国已出台了或试行了以下建筑结构加固改造标准，大多数建筑结构改造项目均已有据可依。
（2）直接加固法（抗）
包括增大截面法、外包纤维材料加固法、置换混凝土加固法、外包钢加固法、施加预应力加固法以及增加辅助结构等其他加固方法。通过上述方法直接提高结构的承载能力、改善使用性能并延长使用寿命。
柱增大截面典型大样及实景图
梁外包纤维材料典型大样及实景图
柱外包型钢典型大样及实景图
预应力法加固典型构造
各类直接加固法的适用条件及特点如下：
（2）间接加固法（疏）
与直接加固法相对应的是间接加固法，间接加固法是通过提高结构的整体性能和刚度等达到结构加固的目的，包括增设构件法、增设支点法、提高整体性法、改变刚度比法、卸载加固法等，当工程项目由于地震区划变化导致地震作用变大时，也可考虑增设阻尼器等减隔震加固措施。需根据具体的工程实例选用。直接和间接加固可类比于治理水患时“封堵”和“引流”的做法。
增设支点加固示意图2
约束屈曲支撑立面示意图
4、结构加固设计说明中需要注明的施工注意事项
加固改造工程区别于新建项目，其施工过程需考虑已有结构拆除及改造过程中荷载传递路径等的影响，需在设计文件中注明以下施工注意事项：
（1）加固施工需采取措施避免或减少损伤原结构构件；
（2）施工中，发现原结构设计与现场施工不符或结构存在严重缺陷时应告知加固设计单位采取有效处理后，方可施工。
（3）加固材料的选用需符合相关的质量标准；
（4）加固改造设计及施工图表达参见的相关资料；
（5）各种加固方法采用的施工工艺流程及要求，如粘钢加固的工艺流程为：表面处理→配胶→粘贴→固定及加压→检验→防腐处理；
（6）其他施工事宜。
建筑结构加固改造是建筑师挥洒创意新的沃土，而身为结构设计师，结构加固改造也是可以实现自我成长的新的技术领域。
这篇文章，笔者主要介绍了当前我国建筑结构加固改造的社会背景、加固改造的原因、基本流程、常用结构加固设计方法以及施工注意事宜，希望通过本文，可以为刚接触此类型项目的结构师或者刚入职的设计萌新建立基本的概念体系，以后遇到此类项目不至手足无措。
笔者水平有限，本文是笔者对于在做加固改造类项目的阶段性总结，不足之处欢迎指正。
未完待续。。。。。。
参考文献：
[1] 百度百科
[2] 混凝土结构加固设计规范 GB50367-2013 中国建筑工业出版社
[3] 第二届全国既有建筑检测鉴定与抗震加固改造技术交流会