建筑改造加固設(shè)計是讓老建筑煥發(fā)新生的關(guān)鍵所在，老建筑承載著歷史與文化價值，但因歲月侵蝕、功能需求變化等面臨諸多挑戰(zhàn)，改造加固設(shè)計需綜合考慮建筑現(xiàn)狀，包括結(jié)構(gòu)安全性評估，精準找出薄弱部位，從技術(shù)層面看，運用先進材料如碳纖維等增強結(jié)構(gòu)強度，采用合適的加固方法如增大截面、外包鋼等來優(yōu)化建筑性能，實踐過程中，要兼顧建筑原有風貌保護與現(xiàn)代功能植入，平衡新舊元素，無論是老舊居民樓提升居住品質(zhì)，還是歷史建筑重塑文化空間，有效的改造加固設(shè)計能延長建筑壽命、

老建筑改造的時代價值

在城市化進程不斷加速的今天,大量既有建筑面臨著功能更新、性能提升的需求，建筑改造加固設(shè)計作為一門融合建筑學、結(jié)構(gòu)工程、材料科學等多學科的綜合性技術(shù)，正日益受到行業(yè)重視，不同于新建工程，改造加固項目需要在保留建筑原有風貌和歷史價值的同時，滿足現(xiàn)代使用功能和安全標準，這對設(shè)計師提出了更高要求，本文將系統(tǒng)介紹建筑改造加固設(shè)計的核心原則、常用技術(shù)方法以及實際工程中的關(guān)鍵考量因素，為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

建筑改造加固設(shè)計的基本原則

1 安全性第一原則

任何改造加固方案必須以保障建筑結(jié)構(gòu)安全為首要目標,設(shè)計前需對原建筑進行全面的檢測鑒定，包括結(jié)構(gòu)體系調(diào)查、材料性能測試、損傷狀況評估等，根據(jù)《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》(GB55021-2021)，結(jié)構(gòu)安全性鑒定應(yīng)包括承載能力、變形能力和耐久性三個方面的評估，只有在準確掌握原結(jié)構(gòu)狀況的基礎(chǔ)上，才能制定有針對性的加固方案。

2 最小干預(yù)原則

優(yōu)秀的改造設(shè)計應(yīng)遵循"最小干預(yù)"理念，盡可能保留原建筑的歷史信息和結(jié)構(gòu)特征，這意味著設(shè)計師需要在滿足新功能需求的前提下，選擇對原結(jié)構(gòu)擾動最小的方案，優(yōu)先考慮不影響建筑外觀的內(nèi)部加固措施，或采用可逆性強的加固技術(shù)，為未來的再次改造留有余地。

3 經(jīng)濟合理性原則

改造工程往往比新建項目面臨更多不確定性,因此成本控制尤為重要，設(shè)計方案需綜合考慮直接工程成本、施工周期影響、后期維護費用等多方面因素，通過比選不同加固方案的全生命周期成本，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的優(yōu)化方案，統(tǒng)計顯示，合理的加固設(shè)計可節(jié)省15%-30%的工程總造價。

4 功能適應(yīng)性原則

現(xiàn)代建筑改造通常伴隨著使用功能的調(diào)整或升級,設(shè)計師需充分理解業(yè)主的新需求，在結(jié)構(gòu)加固的同時優(yōu)化空間布局，將傳統(tǒng)辦公樓改造為聯(lián)合辦公空間時，可能需要移除部分隔墻以創(chuàng)造開放區(qū)域，這就對原有結(jié)構(gòu)的承載體系提出了新的要求。

常用建筑加固技術(shù)方法

1 混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

增大截面法：通過增加原構(gòu)件截面面積和配筋量提高承載能力，適用于梁、柱、板等多種構(gòu)件，該方法技術(shù)成熟、可靠性高，但會減少使用空間，某歷史建筑改造中，采用不對稱增大柱截面技術(shù)，既滿足了承載力要求，又保留了大廳的原始空間感受。

外包鋼加固法：在混凝土構(gòu)件外包裹型鋼或鋼板，通過結(jié)構(gòu)膠與原構(gòu)件共同工作，某文化中心改造項目采用外粘鋼板加固技術(shù)，在不影響建筑外觀的前提下，將樓面活荷載承載力從3kN/m2提升至5kN/m2。

碳纖維加固法：采用碳纖維布或板材粘貼于構(gòu)件表面，具有重量輕、強度高、施工便捷等優(yōu)勢，特別適用于空間受限或要求快速施工的場合，實測數(shù)據(jù)顯示，合理設(shè)計的碳纖維加固可使梁的抗彎承載力提高40%以上。

2 砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固：在墻體表面設(shè)置鋼筋網(wǎng)并噴射水泥砂漿，大幅提高墻體的抗剪和抗壓能力，某歷史街區(qū)改造中，采用單面加固技術(shù)保護了建筑外立面風貌，同時使墻體抗震能力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

增設(shè)構(gòu)造柱圈梁體系：通過在砌體結(jié)構(gòu)中增加混凝土構(gòu)造柱和圈梁，形成完整的抗震體系，某教學樓改造項目通過合理布置新增構(gòu)造柱，在不改變建筑平面布局的情況下，將結(jié)構(gòu)抗震等級從6度提高至7度。

灌漿加固技術(shù)：對存在空洞或松散的空斗墻等特殊砌體，采用壓力灌漿方法恢復其整體性，工程實踐表明，經(jīng)灌漿加固后的空斗墻抗壓強度可恢復至原設(shè)計值的85%以上。

3 鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

截面補強法：通過焊接附加鋼板或型鋼增大原有構(gòu)件截面，某工業(yè)廠房改造中，采用在鋼梁下翼緣加焊T型鋼的方法，使跨度12m的主梁承載力提升60%，滿足了設(shè)備更新的需求。

改變結(jié)構(gòu)體系法：通過增設(shè)支撐、改變連接方式等手段優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力體系，某體育館改造項目將原有鉸接柱腳改為剛接，顯著提高了結(jié)構(gòu)抗側(cè)移能力。

預(yù)應(yīng)力加固法：引入預(yù)應(yīng)力改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，特別適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固，采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固的某會展中心，在基本不增加結(jié)構(gòu)自重的情況下，撓度減少了45%。

改造加固設(shè)計中的關(guān)鍵問題

1 新舊材料協(xié)同工作

加固工程中,新材料與原結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作至關(guān)重要，設(shè)計時需考慮不同材料的彈性模量差異、溫度膨脹系數(shù)差異以及長期徐變特性等，混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維加固時，需通過專門的結(jié)構(gòu)膠確保應(yīng)力有效傳遞，同時考慮纖維材料在高溫環(huán)境下的性能退化。

2 基礎(chǔ)加固的特殊性

上部結(jié)構(gòu)加固往往會增加荷載,因此基礎(chǔ)加固常成為改造工程的難點，常用的基礎(chǔ)加固方法包括擴大基礎(chǔ)底面積、增設(shè)樁基、地基注漿加固等，某高層建筑改造案例中，采用微型樁托換技術(shù)，在建筑正常使用的情況下完成了基礎(chǔ)加固，沉降量控制在3mm以內(nèi)。

3 抗震性能提升

既有建筑抗震加固需綜合考慮結(jié)構(gòu)整體性、剛度分布和耗能能力，除構(gòu)件加固外，還需注意非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如填充墻、幕墻)與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造，按照《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》(JGJ116-2009)，抗震加固應(yīng)遵循"強柱弱梁、強剪弱彎"的原則，確保結(jié)構(gòu)具有明確的屈服機制。

4 防火防腐設(shè)計

加固后的結(jié)構(gòu)需滿足現(xiàn)行防火規(guī)范要求,特別是外露的鋼結(jié)構(gòu)加固部分，不同金屬材料間的電化學腐蝕問題也不容忽視，某橋梁改造工程中，通過采用絕緣層隔離碳鋼和不銹鋼的接觸面，有效預(yù)防了電偶腐蝕的發(fā)生。

典型案例分析

1 上海某歷史建筑改造

該項目將一棟1920年代的磚混結(jié)構(gòu)辦公樓改造為精品酒店,面臨的挑戰(zhàn)包括：結(jié)構(gòu)老化嚴重、需增加三層地下室、抗震標準提高等，解決方案包括：

• 采用逆作法施工新地下室,減少對周邊建筑的影響
• 運用碳纖維布和鋼板復合加固技術(shù)保留歷史立面
• 增設(shè)混凝土核心筒提供抗側(cè)力 改造后建筑既保留了歷史風貌，又滿足了現(xiàn)代酒店的功能需求，獲得2022年度建筑改造金獎。

2 北京某工業(yè)廠房改造

原為單層排架廠房,改造為創(chuàng)意辦公空間，主要加固措施：

• 采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固15m跨度鋼梁
• 新增鋼支撐體系提高橫向剛度
• 保留原有吊車梁改造為空間裝飾元素 該項目展示了工業(yè)遺產(chǎn)改造中結(jié)構(gòu)加固與空間創(chuàng)意的完美結(jié)合。

3 廣州某高層建筑功能改造

將一棟1990年代的辦公樓改造為公寓樓,主要問題包括：

• 樓面荷載標準變化(從3.5kN/m2降至2.0kN/m2)
• 新增衛(wèi)生間導致樓板開洞
• 設(shè)備管道穿越結(jié)構(gòu)構(gòu)件 通過有限元分析優(yōu)化開洞位置，采用碳纖維布環(huán)包加固洞口邊緣，并利用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)管線走向，成功完成了功能轉(zhuǎn)換。

未來發(fā)展趨勢

1 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

BIM、三維掃描等數(shù)字化技術(shù)正深刻改變改造加固行業(yè)，通過激光掃描獲取建筑精確點云數(shù)據(jù)，結(jié)合BIM模型進行結(jié)構(gòu)分析，可大大提高設(shè)計精度和施工效率，某研究表明，采用BIM技術(shù)的改造項目可減少30%以上的設(shè)計變更。

2 綠色加固技術(shù)

可持續(xù)發(fā)展理念推動綠色加固技術(shù)的發(fā)展,包括：

• 利用再生材料作為加固組分
• 開發(fā)低能耗加固工藝
• 采用可拆卸的預(yù)制加固構(gòu)件 歐洲已有項目使用再生混凝土作為增大截面材料，碳足跡降低40%。

3 智能監(jiān)測系統(tǒng)

在加固結(jié)構(gòu)中植入光纖傳感器、應(yīng)變片等智能監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的實時監(jiān)控，某大橋加固工程中建立的監(jiān)測系統(tǒng)，成功預(yù)警了一次支座異常位移，避免了潛在事故。

4 標準化與模塊化

隨著改造市場擴大,預(yù)制標準化加固構(gòu)件將得到更廣泛應(yīng)用，模塊化加固方案可縮短工期、降低成本，特別適合連鎖商業(yè)項目的快速改造。

建筑改造加固設(shè)計是一門平衡藝術(shù)與技術(shù)的專業(yè)領(lǐng)域,需要設(shè)計師兼具結(jié)構(gòu)工程的專業(yè)素養(yǎng)和建筑美學的敏感度，隨著城市更新進程的深入，改造加固市場將持續(xù)擴大，技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)范完善將為行業(yè)發(fā)展提供新動力，未來的建筑改造將更加注重歷史保護、功能適應(yīng)和環(huán)境友好的統(tǒng)一，為城市留下更多"有故事"的建筑。