
建筑物在长期使用过程中,由于受到自然环境(如风雨、温度变化、地震等)、使用条件(人员活动、荷载变化)、材料老化以及维护不当等多种内外因素的影响,难免会出现结构损伤、材料劣化、渗漏、开裂、保护层剥落等各类病害。这些病害不仅影响建筑物的美观和功能,更可能对其结构安全造成威胁。因此,建筑维护与加固作为建筑全生命周期管理的重要内容,对于延长建筑物使用年限、保障建筑物和人员安全、提高建筑性能具有不可替代的作用。
在中国,随着城市化进程加快,建筑存量迅速扩大,既有建筑物的维护、改造与功能提升成为建筑行业的重要组成部分。大量建于不同年代、采用不同结构体系和材料的老旧建筑逐步进入使用后期,其病害出现率明显上升,维护加固的工程需求持续增长。与新建工程相比,建筑维护与加固往往面临更复杂的现场状况,涉及历史建筑保护、耐久性评估、隐蔽部位检测、结构安全诊断、绿色环保等多重挑战,对工程技术人员的专业素养提出了更高要求。
掌握系统而全面的建筑维护与加固知识,对于延长普通建筑的服务寿命、保护和修复历史建筑遗产、提升建筑的耐用性和使用性能具有重要意义。同时,通过科学的维护加固措施,还能降低能耗、减少资源浪费,实现可持续发展的目标。因此,无论在实际工程还是理论研究中,建筑维护与加固都是保障建筑安全运行、推动行业高质量发展的关键领域。
木材作为传统建筑材料,在中国古建筑和现代木结构建筑中广泛应用。然而,木材的生物特性决定了其容易受到各类生物和环境因素的侵害。木材病害主要包括虫害和菌害两大类,其中白蚁危害和木腐菌侵蚀是最常见也最具破坏性的问题。
白蚁是木结构建筑最主要的害虫,在中国南方地区尤为严重。白蚁分为台湾乳白蚁、黑翅土白蚁、黄翅大白蚁等多个种类,其中台湾乳白蚁分布最广,危害最大。白蚁通过蚁道进入建筑物内部,啃食木材的纤维素,造成木材内部空洞,外表看似完好,实际内部已被蛀空。
白蚁危害的识别特征包括:木材表面出现泥线或泥被、敲击木材发出空洞声音、木材表面有针孔大小的排泄孔、春季分飞季节出现大量有翅成虫。在南方城市如广州、福州等地,每年4至6月是白蚁分飞的高峰期,这个时期最容易发现白蚁活动迹象。
木腐菌是导致木材腐朽的主要原因。木腐菌分为褐腐菌、白腐菌和软腐菌三大类。褐腐菌主要分解木材中的纤维素和半纤维素,使木材呈褐色并产生方块状开裂;白腐菌则能分解木质素,使木材呈白色纤维状;软腐菌通常在高湿环境中活动,使木材表层软化。
木腐菌的生长需要四个基本条件:适宜的温度(通常在20-30℃)、足够的湿度(木材含水率超过20%)、氧气供应以及营养来源(木材本身)。因此,木材病害的预防关键在于控制这些条件,特别是控制木材的含水率。
木材含水率是影响木腐菌生长的关键因素。当木材含水率低于18%时,木腐菌基本无法生存。因此,保持木构件的干燥通风是预防木材腐朽的首要措施。
木材的防护处理可分为物理方法和化学方法两大类。物理方法包括干燥处理、热处理和辐射处理等,通过改变木材的环境条件来抑制病害生物的生长。化学方法则是通过在木材中注入防腐剂和杀虫剂,增强木材的抗病害能力。
常用的木材防腐剂包括铜基防腐剂(如ACQ、CCA)、有机防腐剂和硼化物防腐剂。铜基防腐剂防腐效果好,适用于户外木材;有机防腐剂毒性较低,适合室内使用;硼化物防腐剂既能防腐又能防虫,但易流失,需要在干燥环境中使用。防腐剂的施用方法包括浸渍法、加压注入法和涂刷法,其中加压注入法渗透深度最大,防护效果最持久。
针对已发现的白蚁危害,现代防治方法主要采用诱杀系统和屏障处理相结合的策略。诱杀系统通过在建筑物周围设置含有慢性毒剂的诱饵站,利用白蚁的社会性特点,让工蚁将毒饵带回巢穴,从而消灭整个蚁群。屏障处理则是在建筑物周围土壤中形成化学屏障,阻断白蚁进入建筑的通道。
建立木材病害的定期检查制度对于预防严重损害至关重要。建议每年至少进行两次全面检查,重点关注地下室、一层地面、屋顶等容易受潮的部位。检查时可使用木材含水率检测仪、听音锤、内窥镜等工具,及时发现隐蔽部位的病害。
对于历史建筑和重要木结构建筑,还可以采用无损检测技术进行健康监测。应力波检测技术能够评估木材内部腐朽程度,电阻式探针可以测量木材内部含水率分布,红外热成像技术能够发现墙体内的渗漏和潮湿区域。这些现代检测手段为木材病害的早期发现和及时处理提供了技术支持。

木结构一旦发生腐朽,其承载能力会大幅下降,严重威胁建筑安全。木结构腐朽处理需要根据腐朽程度、构件重要性和现场条件,选择合适的修复方案。处理方法可分为清除加固、局部更换和整体更换三种。
木材腐朽按环境条件可分为干腐和湿腐两类。干腐主要发生在木材含水率在20%-30%之间的环境,由褐腐菌引起,腐朽速度相对较慢,木材呈深褐色,沿木纹方向产生方块状裂纹。湿腐则发生在木材长期处于高湿或浸水状态,含水率超过30%的环境,由白腐菌或软腐菌引起,腐朽速度快,木材呈灰白色,质地松软。
中国南方地区的木结构腐朽多属于湿腐,这与南方高温高湿的气候条件密切相关。特别是梅雨季节,空气相对湿度持续在80%以上,木构件容易吸湿,为木腐菌提供了理想的生长环境。北方地区的木材腐朽则多发生在地面潮湿部位、屋顶漏水处以及卫生间等易受潮区域。
在进行木结构修复前,必须先对受损程度进行科学评估。评估内容包括腐朽深度、腐朽范围、残余承载力以及腐朽继续发展的可能性。评估方法包括外观检查、探针检测、取样分析和承载力测试等。
外观检查通过观察木材的颜色变化、裂纹形态、菌丝分布等,初步判断腐朽类型和程度。探针检测使用钢针或螺丝刀刺入木材,根据刺入深度和木材硬度判断腐朽深度。对于重要构件,需要钻取芯样进行实验室分析,测定木材的密度、强度和含水率。承载力测试则通过加载试验,直接评估构件的实际承载能力。
根据检测结果,可将木构件腐朽程度分为四个等级:轻度腐朽(腐朽深度小于5mm,承载力保持在80%以上)、中度腐朽(腐朽深度5-15mm,承载力保持在60%-80%)、重度腐朽(腐朽深度15-30mm,承载力保持在30%-60%)和严重腐朽(腐朽深度超过30mm或贯穿构件,承载力低于30%)。不同等级的腐朽需要采取不同的处理措施。
对于轻度和中度腐朽的构件,可采用清除加固的方法进行处理。首先彻底清除腐朽部分,直至露出健康木材,然后进行防腐处理,最后用环氧树脂或高强度填充材料填补缺损部分。这种方法保留了原构件的大部分材料,适用于历史建筑保护和非关键承重构件的修复。
对于重度腐朽的构件,通常需要进行局部更换。具体做法是截除腐朽段,保留完好部分,然后用新木材进行拼接。拼接方式包括齿接、指接、燕尾榫接等传统木工接合方式,以及现代的钢板螺栓加固、粘钢加固等方法。拼接时需要注意新旧木材的材种、含水率应尽量一致,接合部位要进行严格的防腐处理。
对于严重腐朽的关键承重构件,如柱、梁等,必须进行整体更换。更换前需要先设置临时支撑,卸除构件荷载,然后才能拆除旧构件、安装新构件。新构件的材料、尺寸应与原构件相同或更优,连接节点应按现行规范设计。对于历史建筑,更换下来的旧构件可以保存备案,新构件的外观处理应与原建筑风格协调一致。
对于腐朽程度较轻但承载力不足的木构件,可以采用加固补强的方法,在不更换构件的情况下提高其承载能力。常用的加固方法包括:增设支撑、粘贴碳纤维布、包裹钢板、增加辅助构件等。
碳纤维布加固技术是近年来发展起来的新型加固方法,具有自重轻、强度高、耐腐蚀等优点。施工时先在木构件表面涂刷底层树脂,然后粘贴碳纤维布,最后涂刷面层树脂保护。碳纤维布的纤维方向应与构件受力方向一致,多层粘贴时应逐层压实,避免产生气泡。这种方法适用于受弯、受拉构件的加固,对于受压构件效果较差。
钢板加固是传统的加固方法,通过在木构件两侧或四周包裹钢板,用螺栓夹紧,形成钢-木组合构件。这种方法加固效果明显,施工简便,但会改变构件外观,增加自重,且钢板与木材之间容易产生锈蚀。在历史建筑加固中,钢板应设置在不影响外观的部位,或进行适当的装饰处理。

砌体结构在中国建筑中占有很大比例,包括砖砌体、砌块砌体和石砌体等。砌体结构的裂缝是工程中最常见的质量问题之一,正确判断裂缝性质、评估其危险性并采取有效的处理措施,是保障建筑安全的重要工作。
砌体结构裂缝按成因可分为温度裂缝、沉降裂缝、荷载裂缝和材料裂缝四大类。温度裂缝主要由于温度变化引起墙体伸缩受约束而产生,多出现在建筑物顶层、山墙等部位,裂缝呈八字形或倒八字形。沉降裂缝由于地基不均匀沉降引起,裂缝多为斜向,贯穿墙体,下宽上窄。荷载裂缝由于荷载超过墙体承载力引起,裂缝位置与受力情况有关。材料裂缝则由于砌体材料收缩、膨胀或强度不足引起。
判断裂缝是否稳定是处理裂缝的前提。对于新出现的裂缝,应在裂缝处设置石膏饼或贴纸条进行观测,观测周期至少3个月。如果观测期内石膏饼开裂或纸条断裂,说明裂缝仍在发展,属于活动性裂缝;如果观测期内无变化,则属于稳定性裂缝。
裂缝的宽度是评估其危险性的重要指标。根据中国建筑规范,砌体结构裂缝宽度的控制标准为:一般环境下不应大于0.3mm,潮湿环境或腐蚀性环境不应大于0.2mm。裂缝宽度超过1mm的属于较严重裂缝,超过3mm的属于危险裂缝,需要立即采取处理措施。
评估裂缝危险性需要综合考虑裂缝的位置、形态、宽度、长度、发展趋势以及对结构承载力的影响等因素。位于承重墙、剪力墙的裂缝比非承重墙的裂缝更危险;贯穿性裂缝比表面裂缝更危险;活动性裂缝比稳定性裂缝更危险。
对于典型的温度裂缝,如果裂缝宽度小于0.5mm,裂缝已稳定,且不影响结构承载力和防水功能,可以进行简单的表面封闭处理。对于沉降裂缝,如果裂缝宽度较大且仍在发展,说明地基沉降尚未稳定,需要先处理地基,待沉降稳定后再处理裂缝。对于荷载裂缝,必须先降低荷载或加固结构,提高承载力,否则封闭裂缝无法解决根本问题。
建立裂缝档案是长期监测的有效方法。档案内容应包括裂缝的位置示意图、照片、测量数据、观测时间、气候条件等信息。通过定期更新档案,可以掌握裂缝的发展规律,为制定处理方案提供依据。对于重要建筑,还可以安装裂缝监测仪,实现自动化连续监测。
稳定性裂缝的处理以封闭为主,目的是恢复墙体的整体性,防止水分和有害物质侵入。常用的封闭方法包括表面涂抹、灌浆填充和外贴加固等。表面涂抹适用于宽度小于0.5mm的浅层裂缝,用水泥砂浆或聚合物砂浆将裂缝封闭。灌浆填充适用于宽度0.5-3mm的深层裂缝,通过钻孔设置灌浆嘴,将环氧树脂或水泥浆液压入裂缝内部。外贴加固适用于宽度较大或长度较长的贯穿性裂缝,在裂缝两侧粘贴钢筋网片或碳纤维布,然后抹灰保护。
活动性裂缝的处理必须先消除裂缝产生的根本原因。对于地基沉降引起的裂缝,需要采取地基加固措施,如注浆加固、压密注浆、微型桩加固等,待地基稳定后再处理上部裂缝。对于荷载过大引起的裂缝,需要减轻荷载或增加承载构件,如增设圈梁、构造柱,或在墙体内部植入锚杆等。对于温度应力引起的裂缝,应在墙体适当位置设置伸缩缝,释放温度应力,防止裂缝继续发展。
历史建筑的砌体裂缝处理需要特别慎重,既要保证结构安全,又要保护文物价值。处理原则是最小干预、可逆性和材料相容性。最小干预是指在满足安全要求的前提下,尽量减少对原结构的改动;可逆性是指加固材料和方法应便于将来拆除或更换;材料相容性是指加固材料的性能应与原材料接近,避免刚度差异过大造成新的损伤。
对于历史建筑的裂缝,常用传统材料如石灰砂浆、糯米灰浆进行修补。这些材料与古建筑原有材料性能接近,具有良好的相容性。现代加固材料如环氧树脂、碳纤维虽然强度高,但刚度大,容易在新旧材料交界处产生应力集中,使用时需要特别谨慎。可以考虑使用中等强度的聚合物砂浆,既保证加固效果,又避免刚度突变。

混凝土结构是现代建筑的主要结构形式,然而随着使用年限增长,混凝土结构会出现碳化、钢筋锈蚀、裂缝、剥落等各种病害。混凝土结构的修复技术涉及材料科学、结构力学、化学工程等多个领域,需要根据病害类型和程度选择合适的修复方案。
混凝土碳化是指大气中的二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应,生成碳酸钙和水的过程。这个过程会导致混凝土孔隙溶液的碱度降低,当碳化深度达到钢筋表面时,钢筋失去碱性环境的保护,开始锈蚀。碳化是混凝土结构最常见的耐久性问题之一,在城市大气环境中尤为突出。
混凝土碳化速度受多种因素影响,包括混凝土的密实度、水灰比、养护条件、环境湿度、二氧化碳浓度等。一般来说,水灰比越大、养护越差的混凝土,碳化速度越快。环境湿度对碳化速度的影响呈抛物线关系,相对湿度在50%-70%时碳化速度最快,过干或过湿都会减缓碳化速度。
碳化深度的测量通常采用酚酞试剂法。在混凝土表面钻孔或凿出新鲜断面,喷涂1%的酚酞酒精溶液,未碳化区域呈紫红色,已碳化区域无色。测量碳化深度时应选择多个测点,取平均值作为评估依据。对于建成20年以上的建筑,碳化深度通常在10-25mm之间,对于保护层厚度不足或混凝土质量较差的构件,碳化可能已经达到钢筋表面。
钢筋锈蚀是混凝土结构最严重的病害之一。钢筋锈蚀后体积膨胀2-4倍,对周围混凝土产生巨大的膨胀应力,导致保护层开裂、脱落,进而加速锈蚀发展,形成恶性循环。钢筋锈蚀不仅削弱钢筋截面、降低钢筋强度,还破坏钢筋与混凝土的握裹力,严重影响结构承载力。
钢筋锈蚀的处理应遵循“先控制、后修复”的原则。首先要消除锈蚀的根源,如修复裂缝、恢复保护层、降低环境湿度等。然后凿除锈蚀钢筋周围的劣化混凝土,清除钢筋表面的锈迹,必要时在钢筋表面涂刷防锈剂。对于锈蚀严重、截面损失较大的钢筋,应采取植筋、粘钢、增设钢筋等方法进行加固。最后用修复砂浆或混凝土恢复保护层。
钢筋锈蚀10%时,承载力下降约5%-10%;锈蚀20%时,承载力下降约15%-25%;锈蚀30%以上时,承载力下降超过30%,结构安全性严重降低。因此,发现钢筋锈蚀必须及时处理,不能拖延。
修复砂浆的选择是修复成功的关键。修复砂浆应具有良好的粘结性、适当的收缩性、足够的强度和耐久性。聚合物改性修复砂浆是目前应用最广的材料,通过掺入聚合物乳液、纤维、膨胀剂等添加剂,改善砂浆的工作性能和耐久性能。对于大面积修复,可以采用喷射混凝土技术,提高施工效率。修复后应注意养护,保持湿润至少7天,确保修复材料充分水化。
混凝土裂缝按成因可分为塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝和荷载裂缝等。塑性裂缝和干缩裂缝属于非结构性裂缝,对结构安全影响较小,主要影响耐久性和美观性。温度裂缝和荷载裂缝属于结构性裂缝,可能影响结构承载力,需要进行结构分析和评估。
裂缝修补方法的选择取决于裂缝的宽度、深度和活动性。对于宽度小于0.3mm的微细裂缝,可采用表面涂刷封闭法,用低粘度环氧树脂或渗透型封闭剂涂刷裂缝表面,依靠毛细作用渗入裂缝。对于宽度0.3-1.5mm的中等裂缝,应采用压力灌浆法,通过埋设灌浆嘴,用压力将环氧树脂或聚氨酯浆液压入裂缝内部。对于宽度大于1.5mm的宽裂缝或贯穿裂缝,可采用开槽填充法,沿裂缝开凿V形或U形槽,清理干净后用柔性密封材料填充。
活动性裂缝的处理比较复杂,直接灌浆封闭会因裂缝继续开展而失效。对于由温度、湿度变化引起的往复性裂缝,应采用柔性密封方法,允许裂缝在一定范围内开合。具体做法是沿裂缝开V形槽,槽内填充弹性密封材料,表面用聚氨酯防水涂料封闭。这种处理方法承认裂缝的存在,通过柔性材料吸收裂缝变形,达到防水和保护的目的。
当混凝土构件承载力不足时,需要进行结构加固。常用的加固方法包括加大截面法、粘贴碳纤维布法、粘钢法、外包钢法和预应力加固法等。加大截面法是最传统的方法,通过增加构件截面尺寸和配筋量来提高承载力,加固效果可靠,但会增加结构自重和截面尺寸。
碳纤维加固技术是近年来发展迅速的新型加固方法。碳纤维布具有强度高(抗拉强度可达3000MPa以上)、自重轻、耐腐蚀、施工方便等优点。加固时先处理混凝土表面,涂刷底层树脂,粘贴碳纤维布,最后涂刷保护层。碳纤维布的纤维方向应与受力方向一致,对于梁的加固,通常在梁底粘贴纵向碳纤维布,在梁侧粘贴U形箍碳纤维布。
粘钢加固是在混凝土构件表面粘贴钢板,通过结构胶将钢板与混凝土连接成整体,共同承受荷载。粘钢加固的关键是结构胶的性能和施工质量。结构胶应具有足够的抗剪强度、抗剥离强度和耐久性。施工时要彻底清除混凝土和钢板表面的油污、浮浆,确保粘结面干燥清洁,控制胶层厚度在2-5mm之间,排除气泡。

防水是建筑物的重要功能之一,防水层失效会导致渗漏,影响建筑使用功能,破坏装饰装修,腐蚀结构材料。建筑防水涉及屋面、地下室、外墙、卫生间等多个部位,不同部位的渗漏原因和处理方法各不相同。
地下室渗水是地下建筑最常见的问题,主要原因包括混凝土裂缝、施工缝处理不当、防水层破损、管道穿墙处理不当等。地下室渗水不仅影响使用,还会造成钢筋锈蚀、混凝土劣化,严重威胁结构安全。
地下室渗水治理的基本原则是“防、排、截、堵”相结合。“防”是指做好防水层,这是根本措施;“排”是指设置排水系统,降低地下水位,减小水压;“截”是指在建筑物周围设置截水沟或帷幕,阻断地下水流向建筑;“堵”是指对渗漏点进行堵漏处理,这是治理的最后手段。
对于正在渗水的地下室,应采用堵漏技术进行治理。常用的堵漏方法包括化学注浆堵漏和刚性堵漏两类。化学注浆适用于大面积潮湿渗水和裂缝渗水,通过钻孔埋管,将化学浆液(如聚氨酯、丙烯酸盐、水玻璃等)注入混凝土内部或裂缝中,浆液遇水反应膨胀,堵塞渗水通道。刚性堵漏适用于局部涌水和集中漏水点,使用速凝堵漏材料直接封堵漏水点,材料凝固速度快(一般1-3分钟),能够在水压作用下迅速硬化。
地下室防水治理应优先考虑外防水,即在迎水面做防水。但对于已建成的建筑,外防水施工困难、费用高昂,通常只能做内防水。内防水虽然施工方便,但效果不如外防水,需要定期检查维护。
预防地下室渗水的关键在于施工阶段的质量控制。混凝土应采用防水混凝土,通过提高密实度、掺加防水剂来提高抗渗性能。施工缝、变形缝应按规范设置止水带和附加防水层。底板防水层应采用多道设防,如柔性防水卷材加刚性防水层的组合。穿墙管道应设置防水套管,套管与管道之间用柔性材料填充密实。
外墙渗漏是多层和高层建筑常见的质量通病,主要发生在窗边、阳台、空调板、外墙裂缝等部位。外墙渗漏的原因比较复杂,可能是外墙防水层失效、门窗安装不当、墙体裂缝、装饰层空鼓等,需要仔细查找渗漏原因,对症施治。
外墙渗漏的治理应遵循“先易后难、先外后内”的原则。首先检查外墙表面,查找明显的裂缝、空鼓、破损等缺陷,进行修补。如果表面无明显缺陷,则检查门窗四周,重新打胶密封。如果仍未解决问题,则需要做大面积防水处理,如涂刷防水涂料或粘贴防水卷材。
窗边渗漏是外墙渗漏最常见的类型。窗框与墙体之间存在间隙,施工时虽然填充了发泡剂并打了密封胶,但随着时间推移,密封胶会老化开裂,失去密封作用。治理时应清除旧密封胶,清理基层,然后填充聚氨酯发泡剂,外侧重新打建筑密封胶。密封胶应选用耐候性好的中性硅酮密封胶或聚氨酯密封胶,打胶时要保证胶缝饱满、表面光滑。
外墙防水涂料的选择和施工对防水效果影响很大。常用的外墙防水涂料包括丙烯酸防水涂料、聚合物水泥防水涂料、聚氨酯防水涂料等。丙烯酸防水涂料施工方便、价格适中,但耐久性一般,适合普通住宅;聚氨酯防水涂料防水效果好、耐久性强,但价格较高,适合高档建筑。施工时应先处理基层,清除浮尘、油污,修补裂缝和孔洞,然后涂刷底涂,待干燥后涂刷防水涂料,通常需要涂刷2-3遍,每遍之间应垂直交叉涂刷,确保无漏涂。
屋面是建筑物最容易发生渗漏的部位,因为屋面直接暴露在大气中,长期经受雨水冲刷、日晒、冻融循环、温度变化等作用,防水层容易老化破损。屋面渗漏不仅影响顶层使用,渗入的雨水还会沿结构层扩散,影响下层甚至整个建筑。
屋面渗漏的查找比较困难,因为渗漏点往往不在漏水位置的正上方,雨水会沿结构层流动一段距离后才渗入室内。查找渗漏点的方法包括观察法、淋水试验法、充气法和红外热成像法等。观察法是在雨后检查屋面,查找积水部位、防水层破损处、节点构造薄弱处。淋水试验是在可疑部位持续淋水,观察室内是否漏水。红外热成像法利用渗水部位温度差异进行检测,适合大面积屋面的快速检测。
屋面防水修复有局部修补和整体翻修两种方式。对于使用年限不长、防水层整体完好、仅局部破损的屋面,可以采用局部修补的方式。修补时先清理破损部位,裁剪比破损面积大200mm以上的补丁,用专用胶粘剂粘贴,周边搭接宽度不小于100mm。对于使用年限较长、防水层大面积老化的屋面,应进行整体翻修。翻修时是否铲除旧防水层要根据具体情况判断,如果旧防水层与基层粘结牢固,可以直接在上面铺设新防水层;如果旧防水层空鼓、起泡严重,应铲除后再做新防水层。
屋面防水工程的质量控制重点在于节点构造和细部处理。屋面与女儿墙交接处、天沟、排水口、管道穿屋面处等部位受力复杂、应力集中,是最容易发生渗漏的地方。这些部位应做附加增强层,防水层应上翻至女儿墙一定高度(平屋面不小于250mm),收头处应用金属压条固定并打密封胶。排水口周围应做成碗形,防水层应延伸至排水管内部,并用卡箍固定。
随着城市发展和生活水平提高,大量老旧建筑需要进行改造以满足新的使用需求和安全标准。既有建筑改造涉及结构、建筑、设备等多个专业,是一项系统工程。改造设计需要在保证结构安全的前提下,提升建筑的使用功能、节能性能和外观品质。
既有建筑改造前必须进行结构安全性鉴定,全面评估建筑的现状,为改造设计提供依据。鉴定工作包括现场调查、检测分析、承载力验算和安全性评级四个步骤。
现场调查要收集建筑的原始资料,包括设计图纸、施工记录、使用历史等,了解建筑的结构体系、材料性能、荷载情况。然后进行现场详细勘察,检查结构构件的损伤情况,如裂缝、变形、锈蚀、风化等,测量构件尺寸和材料强度。对于无图纸资料的建筑,还需要进行结构测绘,绘制结构平面图、立面图和节点详图。
检测分析是通过科学仪器测定材料性能和结构状态。常用的检测方法包括回弹法测混凝土强度、超声波法测混凝土缺陷、钢筋探测仪查找钢筋位置和直径、钻芯法直接取样测试等。对于重要或可疑构件,还可以进行荷载试验,直接测定构件的实际承载能力和变形性能。
承载力验算是根据检测结果,按照现行规范对结构承载力进行计算分析,判断现有结构能否满足使用要求。验算时要考虑材料强度折减、构件损伤影响、荷载增加等因素。如果验算结果表明承载力不足,需要提出加固方案。安全性评级按照《民用建筑可靠性鉴定标准》分为A、B、C、D四个等级,A级表示安全性好,B级表示安全性一般,C级表示安全性差需加固,D级表示危险需立即处理。
既有建筑改造设计应遵循安全、适用、经济、绿色的原则。安全是第一要务,改造后的结构应满足现行规范的安全要求,抗震性能不应低于改造前。适用是指改造后应满足新的使用功能要求,如住宅改办公、增加电梯、改善采光通风等。经济是指在满足安全和使用的前提下,尽量利用原有结构和材料,降低改造成本。绿色是指改造应符合节能减排要求,提高建筑的能源利用效率。
既有建筑改造的核心理念是“保留、改善、提升”,即保留能用的,改善不足的,提升落后的。这不仅可以节约投资,缩短工期,还能减少建筑垃圾,体现可持续发展的理念。
改造设计的技术路线包括结构加固、功能改善、设备更新、节能改造、外观提升等内容。结构加固是改造的基础,应根据鉴定结果和新的使用要求,对承载力不足的构件进行加固。功能改善包括优化平面布局、增加或改造楼梯电梯、改善采光通风等。设备更新包括更换老旧的给排水、供暖、电气设备,提高设备效率和可靠性。节能改造包括外墙保温、更换节能门窗、安装太阳能设备等,降低建筑能耗。外观提升通过外立面改造、增加装饰元素,改善建筑形象。
既有建筑改造施工的安全风险高于新建工程,因为建筑结构已经承受荷载,施工过程中的任何不当操作都可能导致结构损伤甚至倒塌。施工前应编制详细的施工组织设计和安全专项方案,明确施工顺序、安全措施、应急预案等内容。
改造施工的安全控制要点包括:卸荷、支撑、监测、防护四个方面。卸荷是指在拆除或加固构件前,先通过临时支撑等措施卸除构件所承受的荷载,避免构件在受力状态下施工。支撑是指设置临时支撑系统,保证施工期间结构的稳定性和安全性。监测是指对关键构件进行变形和应力监测,及时发现异常情况。防护是指设置安全防护设施,如安全网、护栏、警示标志等,保护施工人员和周边环境安全。
既有建筑改造还需要注意对周边环境的影响。施工噪音、振动、扬尘都可能影响邻近居民的正常生活。应采取隔声、减振、洒水降尘等措施,将影响降到最低。对于历史建筑和文物建筑的改造,还要严格遵守文物保护的相关规定,保护建筑的历史风貌和文化价值。施工过程应详细记录,建立完整的技术档案,为日后的维护管理提供依据。
通过科学的鉴定、合理的设计和规范的施工,既有建筑改造可以有效延长建筑使用寿命,提升建筑性能,实现建筑资源的可持续利用。这对于建设节约型社会、保护历史文化遗产都具有重要意义。