摘要：建筑物出现大小不同的问题后，对其修复、补强、加固和扩建，总要在使用后滞后一段时间。其一般的基本思路要从该建筑物是否具有修复补强加固和改建的可行条件。要分析其有关特点，根据加固、改造相关原则，采取相应不同的方法，把握住其中主要的关键，才能有效地实现修复、补强、加固和改扩建。这类工程的开发前景目前是很广宽和可观的。

　　关键词：修复 补强加固 改扩建 基本思路

　　目前我国建筑工程已进入一个新建和修复、补强加固和改建并举的历史时期。民用建筑物在使用一定阶段后，随着时间推移会出现这样或那样一些问题和社会发展使用功能的新需要，要求扩大面积，增加面积，甚至改变使用；而工业建筑已基本饱和，新建项目较少，主要随着生的产力的发展，实行技术改造，调整产品结构，开拓新产品，增加产量，扩大生产，提高质量，已经进入一个补缺配套以改扩建为主，少量新建为辅的新时期；以及民用和工业建筑在使用期内不同程度地出现一些损裂、损伤、损坏等的质量和安全问题，均需要进行相应的修复，补强加固和改造。

　　目前，城市正在处于新发展时期，根据城市新的规划，可保留及应保留的建筑物，除需要将个别迁移外不适宜拆除；保留后进行立面造型改造，或加层加高，进行必要的修复、补强、加固，以便充分发挥其作用和潜在的价值，有利于提高和发展城市的特色和市容。

　　一般来说，“没有不能修复、补强、加固和改造”的建筑，无非是技术难度程度上的差异，和经济上的合理性和投资的差别。因此要求根据已有建筑物的现状，功能上的要求，技术措施的安全可靠，操作上的方便可行，经济上相对合理等因素综合考虑，决定是否进行修复、补强加固和改造。

　　另外，修复、补强加固和改扩建，还要根据国家发展背景的大环境，地区城市规划的发展，社会市场的要求等因素确定。今天人们生活水平不断提高，生产力的不断发展和创新，客观上要求功能性改变；但又不可能都去新建，特别是我国人口多，可耕地少资源和能耗相对贫乏的现状，可通过修复补强加固和改扩建，提高已有建筑物的耐久性和使用寿命，改变使用功能要求增加使用面积是一条有效举措和途径。当今修复补强加固和改扩建的正逐步蓬勃发展，成为我国建设事业的一个重要支柱，也是我国可持续发展战略的一个重要方面。

　　1.修复补强加固和改扩建应具备那些必备条件。

　　修补、补强、加固和改扩建的建筑物应具备六个不同的必备条件。

　　1.1可用性

　　建筑物在正常使用期内基本完好可继续使用；或虽有些质量问题，但无致命的整体性缺陷，或存在局部缺陷方面，可以采取措施加以弥补。对接近或者已经达到服役年龄，仍有较大或者特具有使用价值,可满足再生利用，均可通过修复补强和加固和改造、焕发青春，满足新的使用功能要求。

　　1.2可变性

　　原有建筑物和地基虽在承载力、刚性、抗裂沉降等方面不宜加大负荷，但可通过修复、补强加固和改造，增强良好结合共同工作的处理，可以改变增加结构的承受能力，提高整体刚度和抗裂度，克服因地基承载力的不足，以免造成过大的不均匀沉陷。经过加固改变，能满足新的功能变化的空间、面积和分格布置要求；或原有建筑物在承载力方面有富余，可满足使用功能的改变，少增加费用，稍加补强加固可满足需要。

　　1.3可扩性

　　原有建筑物面积不能满足需要的情况下，内部有空间可以增层扩大，或在上下有空间可增层发展；两侧有场地可向周边扩展；也就是说有必要可扩的场地，满足增加需要的面积和空间。

　　1.4适应性

　　对原有建筑物在城市当前和长远规划中虽可保留，但根据城市市容的新要求，需要矮楼加高、需要改造立面造型艺术装饰的可能，适应城市发展，并与城市整体面貌要求相结合。

　　1.5价值性

　　对原有建筑物中必须保留的古建筑、历史性建筑和纪念性建筑，以及具有民族或地区特色的典型建筑物，这些建筑物中古建筑是无价之宝，是具有历史、科学、文化、艺术四大价值的建筑，是国家的瑰宝。并对其只能修复、补强加固，不能改造，也不能用经济价值来衡量，即一般不考虑在经济价值上的合理性。

　　1.6 可操作性

　　在修复补强加固和改扩建时，施工上要尽可能做到简便易行，在施工操作上可行，不致造成施工时出现难以解决的困境。

　　2.修复、补强加固和改扩建的主要特点

　　已有建筑物根据修复、补强加固和改造的需要，在修复、补强加固和改扩建中，要考虑原有建筑物的现状；一般均在一定程度上要比新建更为复杂，它具有多学科、综合性处理性质，是属于土木工程建筑结构的边缘学科。其主要特点有：

　　2.1具有不同的历史现状：

　　不同的已有建筑物其设计、施工、使用的情况不同，经过的历史阶段不同，特别是古建筑，需要分别经过检查和检测，通过现代测试技术和手法，检测其内外的质量，隐患和险源，弄清其历史和现状，获得其承载力、强度、刚度、抗裂、沉降和倾斜等各种有关信息，为处理提供了可靠的依据。

　　2.2加固条件的限制

　　根据功能能不同和功能改变，要考虑现有建筑物各种条件上的限止，例承载力的限止、建筑物净空的限止，避免对不加固部位影响的限止，合理传力和有效结合及连接的限止，与原有结构不能形成柔性结构与脆性结构混合体不相适应和协调的限止等。

　　2.3二次受力的滞后现象

　　加固构件与原有结构组合在一起共同二次受力时，要采取必要的措施克服与加固构件的间隙，以及在克服加固构件的松弛、弯曲后，减小受力滞后现象的影响，达到有效的共同受力。

　　2.4周围环境的限止

　　原有建筑物外部改造时，需要考虑城市环境，对规划用地的限止，以及装饰美化的要求，使之容合于该城市区域的环境。

　　2.5使用年限上的不一致性

　　原有建筑物补强加固改扩建时，总是在已使用了一定时间后，其使用年限与新加固、改造部分不一致。要考虑一种是新加固改造部分年限与原有建筑物剩余使用年限一致的问题，即新加固改造设计降低使用年限；另一种是原有建筑物在加固时，提高其使和年限，达到与新加固、改造部分的使用年限一致。

　　2.6施工条件的限止。

　　施工前不但要受到原有建筑使用的限制，要求施工荷载（堆料）的限制，还要受原有建筑空间范围狭小的限止，施工加固改造在技术的难度上比新建要大。并不得损伤不加固改造部分。在施工时，更加严格要求控制施工质量和安全。

　　3.修复、补强加固和改扩建的主要原则

　　在满足建筑物新功能要求的基础上，根据现有建筑的历史和现状，采用现行设计和加固的有关规范进行补强加固和改扩建设计，确保安全可靠。在加固设计中，要尽可能少拆和不拆，才能真正做到经济合理。

　　3.1合理加固、改扩建结构体系

　　加固、改扩建结构与原有结构体系结合在一起共同工作，要求使用年限要互相一致，其间的变形要协调，避免脆性结构与柔性结构两种完全不同的结构组合在一起。只有当加固扩建结构与原有结设缝分离时，可以采用不同的结构体系。

　　3.2应力分析

　　补强加固和改扩建设计，要使结构传力路线短而直接，要经过严格计算；对一般加固时，允许采用弹塑性应力分析；但对重要工程和有防水要求的结构应按弹性应力分析，对新老构件结合共同受力时，在连接程度上存在松弛、不均匀紧密度差异无法解决时，要考虑其受力时的利用系数0.8~0.9，较差时采用0.8；对采用预应力加固，要考虑由于预应力筋的受力不均匀系数0.9和5~10%预应力损失的超张拉。并采取必要的构造措施确保被加固、改扩建建筑物的安全可靠。

　　3.3优先采用轻质高强材料

　　对补强加固和改扩建工程，应优先选用轻质高强度材料保温、防水性能好的材料，以便减轻加固时自重，减少对原有结构的影响，也有利于减少地震效应。

　　3.4充分利用原有结构

　　要尽量发挥和利用原有结构的功能作用，做到少拆，物尽其用，减少加固工程范围和工程量。对功能不变、荷载不变，对次要的梁板结构，与现有强度相差10%以内，可以不予补强加固，仍应保持一定的储备安全度。

　　3.5克服受力的滞后现象

　　补强加固往往由于新旧构件间的间隙，加固筋松弛，需要采用预紧、铁楔或采用体外预应力卸荷增强等措施，达到克服二次受力时的滞后现象。

　　3.6加固时，荷载控制在设计容许范围内。

　　加固设计和施工时，要考虑尽量减少活荷重和堆积材料的荷载，其最大的荷载不得超过原设计容许的荷载。但加固设计时，已考虑荷载的增加，施工时已增加安全支撑等措施后，可以超过设计容许荷载。

　　3.7经济的合理性

　　修复、补强加固和改扩建，要考虑经济合理，尽可能减少投资，采用较经济合理的方案。但对古建筑可在资金合理需要的基础上，按实际需要控制。

　　4.修复、补强加固和改扩建的方法

　　由于已有建筑物现状的不同，存在的问题和缺陷不同，功能改变的要求不同；室内环境各异，其重要性和使用的差异，需要采用的修复、补强加固和改扩建方法也各有差异。

　　4.1构件修复

　　对一般结构表面的裂缝、碳化、剥落、劈裂翘曲、油漆色变一般可采用修复处理。

　　1）裂缝

　　构件表面的裂缝待发展稳定后，对细小的表面裂缝采用水泥砂浆注入或压力注入。对较大的裂缝采用水泥砂浆或胶浆采用灌入法或压力灌浆，裂缝宽度≥0.5mm，要采用凿补法，开凿V型或U型，嵌固填入改性环氧树胶修补；当裂缝引起钢筋锈蚀要除锈皮后，要涂防锈剂，然后填补。

　　2）风化、碳化、剥落

　　对构件表面混凝土或砖露外产生的风化碳化甚至剥落，则应铲除干净至坚硬部位冲洗干净后，刷纯水泥浆结合层，然后采用高一号水泥砂浆抹面或采用喷射高一号细实混凝土或另加钢丝网置换。

　　3）劈裂、油漆色变和翘曲

　　木结构因干缩引起的劈裂，则可在裂缝中注射结构胶，采用粘钢或粘结纤维,竖向和横向加固。然后腻子抹平后油漆防腐。对油漆受风吹雨淋变色和受潮翘边，清除后，在干燥状态下重新油漆、防腐。

　　4.2强度补强加固

　　对结构构件中的梁、柱、板、墙在抗拉、压、弯、剪、扭等方面强度不足，刚度不足，挠度过大，或整体结构的空间刚度较弱、稳定性较差，均会对结构、构件的生的安全问题或隐患，需要采取补强加固。

　　4.2.1强度不足刚度不足

　　结构构件的强度和刚度不足，需要补强加固时，采用加大断面、改变结构的体系等方法解决。

　　（1）采用粘钢板设射钉固定或粘玻璃纤维或碳纤维加固设U型箍，特别是两端压锚。采用缠绕钢丝、纤维达到约束构件提高原有构件的抗弯、抗剪、抗扭强度和延性。

　　（2）加大构件断面，可采用单面、双面、三面、四周扩大，混凝土、砌体要采用钢或钢筋混凝土增加受力面积，达到提高物件的承载力和刚度。

　　（3）改变结构的体系减少原有构件的内力，采用增加构件的支承点，加斜撑，缩小跨度，增加剪力墙或托梁，设悬挂吊杆、拉杆、斜拉杆，但要注意新加支承点的内力变化。采用千斤顶、电热法、夹紧法、悬重法预应力，采用直线法、折线法、综合法，达到卸除构件的部分内力，然后增强原有构件并共同工作，同时还可使裂缝闭合，提高构件的承载力和抗裂度。

　　4.2.2整体稳定性不足

　　当结构整体空间刚度不足，可在建筑物屋面和柱间的周边、中部和薄弱处，增设水平系杆和竖向支撑。组成框式封闭的支撑体系，确保结构的有效强度，整体空间刚度，达到稳定性可靠的目的。

　　4.3结构倾斜

　　由于建筑物基础产生过大的不均匀沉降，从而引起结构倾斜易引发失稳，需要纠偏、提升克服不均匀沉降，使之恢复到容许范围以内，确保建筑物的正常使用。

　　4.3.1灌水

　　在基础沉降少的一侧灌水或注水，软化土体降低承载力失放地基应力，从而引起新的沉陷逐步达到缩小不均匀沉降，使之实现基本均匀沉降，满足规范的要求。

　　4.3.2掏土

　　当基础埋置深度较浅时，可在少量基础沉降小的一侧人工掏土，逐步使沉降增大，达到基本满足规范要求的不均匀沉降。

　　4.3.3顶升

　　当部分基础或墙体沉降较大，可切断原有支撑构件采用夹紧柱、墙，由千斤顶顶升后，重新将该处切断的构件采用相同材料连接或充填，恢复沉降的平衡。

　　4.3.4加压

　　对少量基础的产生较少的不均匀沉降时，在沉降小的一侧基础上加压，强迫沉降使之达到基本满足规范规定的要求。

　　4.4改扩建

　　改建扩建根据生产、生活和工作需要增加面积，及技术改造要求扩大规模有四种情况，一是立面造型和内部装饰改造，二是内部空间扩大和改造，三是上、下加层和改造，四是周边扩建。

　　4.4.1造型、装饰

　　原有建筑物进行了立面造型上的改变，内部调整装饰，会引起周边需要附加后的装饰构件，结构上会增加少量荷载，但一般对结构影响不大。此时应注意装饰处理的可靠连接，如设装饰性的玻璃幕墙，其连接不得采用膨胀螺栓，需采用植筋后锚技术。当增加的荷载超过设计容许荷载时，要采用必要的补强加固。

　　4.4.2内部空间扩大，需要拔柱、拆墙需要改变受力体系，增加支承结构改变传力方式；其支承结构有梁、柱、框架、桁架和基础等需增加或扩大构件断面。

　　4.4.3上下增层、周边扩大和改造

　　当在已有建筑物周围无场地时，可在原有建筑物上部增层加高，下部增加地下室；周边有场地在靠近原有建筑物扩建，这种扩大改造一般可采用与原有建筑物相结合的方式有三种，完全分离的方式和既结合又分离的方式。

　　1）结合式

　　对原有单层、多层建筑物具有足够的承载和空间时，可在单层的内部和多层的上部直接加层，此时一般加层数不宜过多，以1~3层为宜；当原有建筑物承载力不足，则需要通过加固柱、或墙体和基础，穿过楼板与原有建筑物结合在一起共同工作。原有建筑物在周边扩建时，亦可将挨着一侧柱基或者墙体结合在一起共同工作，此时应注意可能引起的不均匀沉降特别在柱基结合处，可采用桩基加固地基。当采用结合式增加地下室一至二层时，要采用档土墙、桩、柱替换原有建筑物柱、基。

　　2）分离式

　　当原有多层建筑物没有足够的承载力能力增层，可采用分离式，从原有建筑物顶上采用转换层跨越，原有建筑物在两侧另立柱基支承，与原有基础分开，另设基础或桩基支承，全部分离形成独立的受力系统，亦可称套建式增层。在单层厂房有较高空间内，增层亦可自成结构体系，避开原单层基础，两端形成双悬臂增层结构。至于在建筑物两侧扩建，挨着时为了避免互相影响，可在原有建筑物基础上钻孔，打入桩和附近设桩，在原有建筑物基础上采用隔离式桩台，支承扩建柱，形成与原有建筑物完全分离的单独桩承载的措施。

　　3）复合式

　　采用结合式、分离式组合的复式改扩建，可以结合式为主，局部或次要部分分离；亦可以分离式为主，局部和次要部分结合。因此复合式增层改扩建要根据结构的特点、地基条件，改扩的规模大小而定，但要特别重视两种方法组合使用时，注意避免引起不均匀沉降过大。

　　5.补强加固、改扩建的几个关键性问题

　　建筑物补强加固、改扩建时，首先要克服原有建筑物存在的问题，要选择合理加固、改造的结构体系。传力路线、加固材料，良好的结合、连接，保持原有建筑结构风貌和一致性；并符合现行设计和加固规范的要求。

　　5.1.合理加固、改造的结构体系

　　在加固改造前，要对原有建筑结构存在的质量问题作相应的补强加固外，特别要对原有结构体系上存在的平立面严重不对称，过大突变、荷载分布严重不均匀，质量中心与刚度中心存在较大的偏心，纵横向各自两端刚度变化差异过大，或其墙体错位较大，从而造成建筑结构整体不均衡，因此在加固改造时要适当加以调整，或采取设缝和加强措施予以弥补，以求得到有效的改善。

　　5.2.合理传力路线

　　被加固构件的传力方式，无特殊原因，不应经过过渡性构件使结构间接传递受力，以免增加结构的复杂性和材料消耗。增加的构件也不宜在支承构件的侧面连接，应直接在原有结构的上部支承连接，以免增加支承构件的弯矩或扭矩；对砌体结构上部构造柱，不宜生根在上部的圈梁内，以免地震时，不能形成连续的整体性抗震，宜应上下构造柱连通。

　　5.3克服加固构件的受力滞后

　　一般在加固构件连接上存在间隙或松弛，不能与已有荷载和二次加荷时同步受力，往往要滞后一个变形或时间，或使加固构件不能充分发挥作用；至于在原构件表面凿毛或凿槽或植短筋锚固要采用微膨混凝土浇灌加固部分与原有构件的连接，可改善在二次受力时能尽早与原有构件共同工作。

　　但较理想的克服加固构件的受力滞后的办法是采用体外预应力加固，可通过千斤顶、电热法、夹紧法在加固筋上建立预应力，既可在预应力时，卸除原有构件的部分应力，又可使加固构件提前与原有构件共同受力；但应注意在对称预应力加固构件时，由于两侧加固构件的松紧不一，使预应力有差异的，要考虑其受力差或要在千斤顶预应力加固时通过两端螺栓拧紧，消除其间隙和松弛，一般可先建立0.03KPa的预应力；对预应力加固时还要考虑长期使用过程中的预应力损失5%。

　　对采用钢构件加固时，可通过打入填铁、楔子、清除间隙和松弛，然后在构件间的缝隙内填以水泥砂浆、粘结砂浆，可以在一定程度上改善二次受荷后的共同工作。

　　5.4满足构造和受力的限值要求。

　　所有加固构件要满足设计和施工的最小限值要求，其中有最小断面及最大开洞率最低混凝土标号，最小配筋率、配箍率最小保护层，植筋、植螺栓的最小边距和中距，压杆的细长比、轴压比、限制挠度控制值，裂缝控制值。结构的高厚比、高宽比，平面突出部分允许长度、埋深等要求。

　　5.5良好的连接

　　要求良好的连接是保证新老构件组成整体的关键，连接时除了将原有构件凿毛，设键槽、拉筋外，当采用粘钢或纤维加固时，要用相应不同的粘结剂，要设射钉或U型箍和压条加以固定，避免剥离。要在附近设有高温和火源时采取隔热和防火，以免结构胶在60℃以上，强度逐渐降低，遇火燃烧。

　　当新老构件为刚性连接时，要将主筋互相焊接；螺栓连接时，其强度应大于钢材强度，满足锚固长度要求；或采用植筋，埋入混凝土内15d-20d左右。当新老构件铰接时，可设牛腿支承连接或螺栓连接。

　　对柱子加固要穿过楼板，固定在柱上时，要把加固钢筋或角钢互相焊接植入基础，要在基础上用混凝土加以固定；新增剪力墙加固时，钢筋穿过楼板与支承梁上下外包；与基础连接采用钻孔植入。

　　5.6.材料选择的物理力学性质

　　加固时选择的材料应选用与原有建筑结构相协调一致，或相差不大的材料，以免因不同材料的弹性模量之间相差过大造成变形不协调，其材质的物理力学性质要符合规范标准。一般要选用高强轻质材料，尽量减少自重，有利于减小地震效应；所采用的钢材、不同混凝土标号等材料的弹性模量要选用较小的屈服变化；较薄的混凝土构件，宜采用喷射细石混凝土；所采用的混凝土均应比原有构件高一号，其骨料粒径不得大于加固层厚度的1/3。

　　5.7.保持建筑物的原貌

　　在古建筑修复、补强加固时，必须采取隐蔽嵌固式加固外，并使原有外型、色彩，保持原貌，达到补强加固后“依旧如归”。

　　5.8加强防护

　　对所有外露构件，钢材要刷防腐、防锈、防锈剂油漆，钢结构在热源区和防火灾要求采用防火涂料或石棉水泥砂浆隔热防火；混凝土、砖体露外表面要刷涂料，防止过早过快的引起碳化、风化，以便延缓老化；木结构要在干燥后使用外，要采取防裂防腐、防蛀等有效防护措施，从而确保各种结构的正常使用。

　　6.修复、补强加固和改扩建的发展前景

　　我国目前正处于生活水平提高、房地产兴起，工业建筑在目前生产力发展后，工业实行技改，出现改造扩大的新阶段。民用建筑有些过去设计中未考虑抗震要求，以及施工和使用中往往出现大小不同的各种问题，以及使用中要求功能改变和扩大，客观上对已有建筑物的修复、补强加固和改扩工程随着其使用年限的增加会越来越多。工业与民用建筑不断增多的修复补强加固和改建，已积累了不少经验教训，为其发展创造了良好的基础。并逐步形成为土木工程中的一个重要分支学科。

　　1）修复、补强加固和改扩建方法有新发展

　　特别要提到的是体外预应力加固的发展，有效的解决了二次受力的滞后问题；和植筋后锚固新技术的成熟发展，有效地解决了新老构件连接的可靠锚固结合问题，不但克服了过去膨胀螺栓后锚力小，不可靠，是使补强加固变得又方便更可靠。

　　2）加固材料创新发展

　　加固材料新发展中，有碳纤维复合材料，不但强度高，且薄而轻，可不占有使用空间，同时结构胶的研制成功，使不同构件材料间粘结得更好，且比原有材料的强度要高得多；从而使碳纤维材料的增强作用得到充分发挥，使得施工很方便简单可行。

　　3）设计、施工规范的逐步完善

　　我国在修复补强加固和改扩建工程方面，在总结已有实践的基础，完善的加固设计规范和施工规范，为今后修复、补强加固和改扩建工程创造了更有利的条件，并带来极大的方便。

　　随着修复、补强加固和改扩建的方法发展，加固材料的创新，加固设计、施工的规范化、标准化，施工技术和工艺技术改进和提高；必将进一步推动修复、补强加固和改扩建事业的向前发展；其前景是非常广宽的，对社会发展、改善生产和生活，以及满足人们的需求所发挥的作用也是很可观的。