高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 什么是高層建筑

國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》(GB50352—2005)中規(guī)定，高層建筑是指10層及10層以上的住宅及高度大于24m的公共建筑，建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。按1972年召開的國際高層建筑會議中確定：第一類高層建筑，9～16層(最高到50m);第二類高層建筑，17～25層(最高到75m)，第三類高層建筑，36～40層( 最高到 100m);超高層建筑，40層以上（高度100m以上）。

1.2 我國高層建筑概況

我國在20世紀(jì)50年代迎來一次大規(guī)模的建設(shè)，該建設(shè)時(shí)期高層建筑得到較大的發(fā)展，同時(shí)由于該時(shí)期經(jīng)濟(jì)水平較低以及建筑標(biāo)準(zhǔn)尚未形成，故該時(shí)期對于高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)要求較低。20世紀(jì)80年代，我國迎來建筑行業(yè)快速發(fā)展的第二階段，在該階段建筑特點(diǎn)表現(xiàn)為新建與改造、維修并舉，除此之外，建造的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)水平得到較高的提升。

目前，我國建設(shè)用地較為緊張，文物和環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)，高層建筑單體綜合功能特別是綠地空間、節(jié)能減排需要，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及剛性住房觀念極為突出，城鎮(zhèn)化促使高層建筑全面發(fā)展。同時(shí)，從20世紀(jì)70年代中期以來，通過大量的工程實(shí)踐，我國的高層建筑施工技術(shù)、施工裝備、施工材料及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用等得到很大的發(fā)展。形成了大模板、爬模、滑模、全現(xiàn)澆、內(nèi)澆外掛、內(nèi)澆外砌等成套工藝;在設(shè)備方面已有手動、液壓和電動提升設(shè)備;地質(zhì)探勘、基礎(chǔ)處理及結(jié)構(gòu)大數(shù)據(jù)計(jì)算運(yùn)用等，促進(jìn)了高層建筑的發(fā)展。

高層建筑加固的原因

（1）設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)、建筑功能設(shè)計(jì)不能滿足正常使用需求。

（2）基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)概念理解偏差，導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)偏差。

（3）受限于施工技術(shù)以及施工水平，施工過程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題沒有得到很好的解決，導(dǎo)致施工存在一定的問題。再加之施工中所使用的建筑材料未能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在建成的使用過程的耐久性受到嚴(yán)重的影響。

（4）在施工過程中對建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行用途的變更，導(dǎo)致構(gòu)件荷載超過極限。

（5）擅自進(jìn)行建筑功能的改變，對于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，或隨意對房屋進(jìn)行增層、增加荷載等。

（6）使用環(huán)境惡劣，對材料性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如自然環(huán)境對木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的功能及力學(xué)性能會產(chǎn)生削弱影響。

（7）文物及古建筑的保護(hù)，大開發(fā)對周邊環(huán)境特別是地質(zhì)的影響，輕微地震等對高層建筑的影響。

（8）拆除重建受限或經(jīng)濟(jì)性價(jià)比等原因。

高層建筑結(jié)構(gòu)加固基本原則

（1）高層建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)體系構(gòu)建需要遵守總體效應(yīng)原則。雖然有時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固僅為提高某些危險(xiǎn)構(gòu)件的性能，但是仍需要從整體結(jié)構(gòu)體系角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的考慮。

（2）先鑒定，后加固的原則。正常情況下，需要以加固高層建筑的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件信息為基礎(chǔ)進(jìn)行全面系統(tǒng)的鑒定分析， 在客觀分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料性能、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)缺陷、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件受損程度、結(jié)構(gòu)受力狀況、持力水平等數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行科學(xué)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)加固方案的制定。

（3）以材料的性能為基礎(chǔ)進(jìn)行初選方案的挑選，確保選取的方案數(shù)值與原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相符。若施工的高層建筑結(jié)構(gòu)沒有原始資料記錄，需要進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的材料強(qiáng)度等級測試。進(jìn)行混凝土強(qiáng)度等級的確定時(shí)，需要在原結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級的基礎(chǔ)上進(jìn)行一級強(qiáng)度等級的提高，以此實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件的加固處理。

（4）充分發(fā)揮原有材料及構(gòu)件的作用，實(shí)現(xiàn)社會及經(jīng)濟(jì)效益的最大化。雖然原有高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定破損，但仍有一定承載能力。進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，可以盡量提高對原有高層建筑結(jié)構(gòu)的利用率，減輕對原有高層建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件因拆除造成的二次損傷或破壞。

（5）對高層建筑的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固處理的方案具有多樣性，并不是唯一的，所以進(jìn)行最終處理方案的確定時(shí)需充分考慮各方意見，并對最終確定的設(shè)計(jì)處理方案遵循優(yōu)化加固方案的原則，確保高層建筑結(jié)構(gòu)加固方案技術(shù)上的可行性以及可靠性，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上的合理性，加固施工上的方便性、快捷性以及加固方案上的環(huán)保性。

（6) 高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固需要與抗震設(shè)防進(jìn)行結(jié)合的原則。我國是地震頻發(fā)國家，6度及以上級別的地震區(qū)幾乎遍及全國。我國的高層建筑在1976年以前對于抗震設(shè)防進(jìn)行得極少。1989年以前的抗震規(guī)范僅為7度以上震區(qū)進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)計(jì)。但2008年汶川地震以后，我國地震災(zāi)害引發(fā)的問題不容小視，嚴(yán)重影響到我國社會及經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

高層建筑結(jié)構(gòu)加固方法

4.1 框架柱加固

（1）框架柱軸壓比超過規(guī)范規(guī)定可根據(jù)碳纖維布試驗(yàn)結(jié)果纏繞加固，增加柱混凝土側(cè)向約束，并提高構(gòu)件在地震荷載作用下的變形性能。

（2）可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和施工條件在原柱四周加包鋼筋混凝土，增強(qiáng)區(qū)域框架柱承載能力。

（3）留用原結(jié)構(gòu)柱，在柱周包型鋼骨架，并在二者之間灌注結(jié)構(gòu)膠，隨后對加固后的柱外包鋼絲網(wǎng)抹高強(qiáng)砂漿。

4.2 框架梁加固

（1）采取結(jié)構(gòu)膠粘鋼板剪力箍加固框架梁，并在鋼板表面抹水泥漿。

（2）對于主梁端部箍筋不滿足規(guī)范要求的梁體，可在梁端粘貼U形碳纖維布提高抗剪能力。

（3）對非結(jié)構(gòu)垂直裂紋進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠灌注加壓封閉處理。

（4）進(jìn)行鋼筋阻銹處理，穿入加強(qiáng)通長筋，植入U(xiǎn)形箍筋，安裝抗剪鋼托座并采用對拉螺栓固定。

4.3 框架其他結(jié)構(gòu)加固

（1）獨(dú)立基礎(chǔ)加固:可部分留用老獨(dú)立基礎(chǔ)，加大長、寬和高度，澆筑加寬部位混凝土墊層，且避免破壞底板鋼筋。然后對原基礎(chǔ)進(jìn)行鋼筋阻銹處理并涂刷新舊混凝土界面劑。

（2）柱根部位:在柱周植入柱墩主筋并綁扎柱墩鋼筋，此部位新澆筑混凝土?xí)r也應(yīng)涂刷新舊混凝土界面膠。澆筑混凝土后支模、拆模、養(yǎng)護(hù)澆筑混凝土。

（3）樓板部位:在原有樓面板和屋面板粘貼碳布加固，對原樓板底進(jìn)行鋼筋阻銹處理。

（4）結(jié)構(gòu)連接:對于原結(jié)構(gòu)梁與新增梁體連接時(shí)，應(yīng)將次梁下部主筋植入原梁體，并補(bǔ)澆混凝土以保證次梁的抗剪強(qiáng)度，隨后進(jìn)行拆模及養(yǎng)護(hù)等工序。

4.4 加固方案比較

（1）加大梁橫截面：梁是建筑物的重要重力支持，對梁的截面進(jìn)行加大，可以大大提高構(gòu)件的承載力;與此同時(shí)，對梁的截面進(jìn)行增加相應(yīng)會增加結(jié)構(gòu)的自重，促進(jìn)樓層凈空的減少;若全采用梁加大橫截面法，需要做好混凝土、鋼筋、模板等各個(gè)工序的施工配合，施工的工程量相應(yīng)加大。

（2）粘鋼或粘碳布：采用該加固方式進(jìn)行施工處理，可以加快施工速度，在不影響結(jié)構(gòu)外形的前提下直接完成抗震目的的加固;單以膠粘接鋼板或碳纖維布對梁進(jìn)行加固，其長期抗老化性能還有待考察。

（3）框架結(jié)構(gòu)梁底加固：對結(jié)合面及鋼板結(jié)合面進(jìn)行加固處理是整個(gè)加固施工過程的關(guān)鍵。干式加固施工方法可以更好地使角鋼緊貼構(gòu)件的表面，需要注意的是要做好混凝土表面的平整工作，確保混凝土表面無雜物及塵土;加固過程中使用濕式加固方法施工時(shí)，需要做好角鋼筋及混凝土表面的清理工作，做好鋼板的除銹工作。

總結(jié)

隨著我國高層和超高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)技術(shù)會進(jìn)一步提高，一些新理論、新技術(shù)，新工藝也在不斷涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)加固作為一個(gè)技術(shù)含量要求較高的新興行業(yè)也得到較大的發(fā)展。為提高結(jié)構(gòu)加固工程的施工質(zhì)量，需要找專業(yè)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，再找有加固改造專業(yè)資質(zhì)的施工單位進(jìn)行工程的施工。

搞好舊房的加固與改造工作能夠節(jié)省資源、優(yōu)化基建投資、縮短建設(shè)工期、延長高層建筑的使用壽命，緩解我國住房緊張的矛盾。