一种高层建筑外贴钢筋混凝土子结构新型加固方法与流程

本发明涉及既有建筑结构加固改造领域，特别涉及一种高层建筑外贴钢筋混凝土子结构新型加固方法。

背景技术：

1、20世纪70年代至80年代，为满足城市人口快速增长带来的住房需求，我国北京、上海、天津等大城市大量建造了高层住宅建筑。其中，“内浇外挂”大模板结构体系是这一时期最具代表性的装配式高层建筑结构形式。该体系又被称为“一模三板”，其基本构造为：内墙采用大模板现浇混凝土，墙体内配钢筋网架；外墙则采用预制混凝土复合墙板，配以构造柱和圈梁。这种结构体系在当时具有施工速度快、工业化程度高、可节省部分工程成本等优势。

2、然而，经过近半个世纪的服役，这批建于20世纪70年代的装配式高层建筑已普遍达到或超过原设计使用年限（一般为50年），面临严峻的结构安全问题。经大量工程检测，该类建筑普遍存在以下结构病害：原结构混凝土强度由设计强度（如c30）大幅衰减，部分已降至c18以下；主体钢筋因保护层碳化和环境侵蚀而普遍锈蚀；结构整体刚度、承载力及延性大幅下降。同时，随着我国抗震设防标准的不断提高——以北京市为例，现行抗震设防烈度为8度——这些老旧建筑的结构抗震能力已无法满足现行强制性标准要求，存在极大结构安全隐患，亟需进行整体抗震加固改造后方能满足继续使用要求。

3、目前，既有建筑抗震加固主要采用增大截面法、外包钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法以及外围钢结构加固法等技术路线。

4、其中，增大截面法主要通过增加梁、柱、剪力墙等构件截面尺寸，提高构件承载能力和刚度。该方法虽然施工工艺成熟、适用范围较广，但由于新增混凝土构件占用室内使用空间较大，湿作业工作量大，施工周期较长，通常需要住户搬迁后方可实施，对既有建筑正常使用影响较大。

5、外包钢加固法通过在原结构外围设置型钢或钢板，并采用螺栓或焊接方式形成组合受力结构，能够在一定程度上提高构件承载能力。然而，该方法钢材用量较大，对防火、防腐要求较高，长期服役过程中容易出现钢材锈蚀、防火层老化等问题，后期维护成本较高。

6、粘贴钢板加固法和粘贴碳纤维布加固法主要利用结构胶将钢板或纤维复合材料粘贴于构件表面，提高构件受弯或受剪承载能力。该类方法施工方便，对室内空间影响较小，但其加固效果较大程度依赖胶粘材料性能，长期服役过程中易受温度、湿度及环境老化影响，存在界面剥离、粘结性能衰减等风险。同时，该类方法主要针对单个构件进行局部补强，难以显著改善建筑整体抗侧力体系和整体抗震性能。

7、近年来，外围钢结构加固方法逐渐应用于既有建筑整体抗震改造。该方法通常在建筑外围设置钢框架或钢支撑体系，通过外围新增钢结构承担部分水平荷载，以提高建筑整体抗震性能。虽然外围钢结构能够一定程度上改善建筑整体受力状态，但钢结构与原混凝土结构之间连接节点复杂，施工精度要求高，同时新增钢结构与原主体结构之间容易产生协同受力不足的问题。此外，钢结构耐火、防腐处理要求较高，长期耐久性能受环境影响较大。

8、现有外围混凝土加固方案虽然能够提高建筑外围构件刚度，但多数方案主要关注外围新增构件本身的施工，而对外围新增结构与原主体结构之间如何形成可靠受力连接、外围新增基础与原基础之间如何实现共同受力、以及整个施工过程中如何逐步建立完整外围受力体系考虑不足。部分方案仅通过植筋或局部连接实现新旧结构结合，新旧混凝土界面抗剪能力有限，当地震作用较大时，容易产生界面滑移，难以充分发挥外围新增结构整体抗震作用。

9、另一方面，既有建筑外围整体加固通常涉及基础施工、地下结构施工、主体局部拆除、新旧结构连接、外围新增结构施工、防水恢复及回填等多个施工环节，各施工环节之间存在严格的施工顺序及受力依赖关系。若施工组织不合理，不仅容易影响施工安全，而且可能导致外围新增结构无法形成连续完整的受力体系，从而降低整体抗震加固效果。

10、因此，现有技术仍缺少一种能够围绕外围钢筋混凝土约束子结构构建，通过新增基础、地下外围承载结构、新旧结构可靠连接以及地上外围约束结构逐步建立整体受力体系，并兼顾施工安全、结构整体性及长期耐久性的既有建筑整体抗震加固方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是要提供一种至少解决上述技术问题任一方面的一种高层建筑外贴钢筋混凝土子结构新型加固方法。

2、特别地，本发明提供了一种高层建筑外贴钢筋混凝土子结构新型加固方法，包括以下步骤：

3、s1、沿待加固高层建筑外围进行基坑开挖，并对原有基础周边地基进行验槽处理；

4、s2、在开挖形成的基础施工区域内浇筑混凝土垫层，在所述混凝土垫层上设置钢筋骨架后浇筑钢筋混凝土筏板，使所述钢筋混凝土筏板与原有基础结构形成整体受力体系；

5、s3、在所述钢筋混凝土筏板上设置地下竖向加固构件，所述地下竖向加固构件包括外加柱和外加横墙，所述地下竖向加固构件与原建筑地下结构连接，形成独立于原建筑内部结构的外围传力路径；

6、s4、拆除原有阳台结构及外墙装饰层，并对原建筑外墙基层进行处理；

7、s5、在原建筑外墙与新增结构连接位置形成抗剪键槽，并植入连接钢筋，使原建筑结构与新增结构形成锚固连接；

8、s6、在建筑外墙外侧设置外贴钢筋混凝土子结构，所述外贴钢筋混凝土子结构包括外贴混凝土板墙、外加柱、外加横墙以及沿楼层设置的水平板带梁，并重新浇筑钢筋混凝土阳台结构，所述钢筋混凝土阳台结构与所述外贴钢筋混凝土子结构整体浇筑；

9、s7、浇筑所述外贴钢筋混凝土子结构，待其拆模成型后，在所述外贴钢筋混凝土子结构围设区域内的原建筑外墙表面设置钢筋网，并喷射混凝土形成增大截面加固层；

10、s8、对建筑楼梯间墙体以及外墙进行专项加固；

11、s9、对整体加固结构进行验收检测。

12、进一步地，步骤s2中，所述钢筋混凝土筏板通过植筋方式与原有井字梁基础连接。

13、进一步地，步骤s5中，所述抗剪键槽采用钻孔方式形成于原建筑结构表面，所述抗剪键槽内部设置界面剂，并配合连接钢筋形成新旧结构之间的抗剪连接节点。

14、进一步地，所述连接钢筋包括用于连接外加柱和外加横墙的第一连接钢筋、用于连接板带梁的第二连接钢筋以及用于连接外贴混凝土板墙的第三连接钢筋。

15、进一步地，步骤s6中，所述外加柱设置于建筑结构节点薄弱区域，所述外加横墙设置于建筑外立面两侧，所述板带梁沿建筑楼层高度方向间隔设置，并将各外加柱及外加横墙连接为整体。

16、进一步地，所述钢筋混凝土阳台结构包括阳台板、阳台梁及阳台栏板，所述阳台栏板与阳台板同步浇筑形成一次结构。

17、进一步地，步骤s7中，所述钢筋网通过l形锚筋与原建筑外墙连接，所述喷射混凝土采用分层喷射方式施工形成外墙增大截面加固层。

18、进一步地，步骤s8中，所述专项加固采用预张紧钢丝绳网片配合玄武岩韧性砂浆面层施工。

19、进一步地，步骤s5中，所述连接钢筋的植筋深度为180mm~255mm，植筋孔径为12mm~16mm。

20、进一步地，所述地下竖向加固构件之间设置地下环形连梁，各地下竖向加固构件共同与外围筏板形成闭合地下传力体系。

21、本发明的技术效果和优点：

22、本发明摒弃传统室内入户加固模式，全部主体加固作业集中于建筑外墙外侧、地下室公共区域及楼梯间，无需拆除居民室内精装，彻底规避了装修破坏、粉尘污染和噪音扰民问题，从根源化解施工扰民与居民纠纷。同时，通过外墙外侧外贴混凝土板墙、外加柱、外加横墙及沿楼层设置的水平板带梁形成全外围约束体系，配合抗剪键槽与植筋双重锚固方式，可有效约束原有预制外墙板、预制山墙及装配式楼盖、屋盖，解决了传统加固无法克服的装配式节点薄弱、结构整体性差的行业难题；搭配整体筏板基础升级，实现上下结构协同受力，使衰减后的老旧建筑可稳定满足八度抗震设防要求，兼顾了低干扰施工与高性能加固的双重目标。

23、本发明在外贴板墙外侧同步预留保温层和幕墙连接件，一次性完成抗震加固与节能改造，避免二次施工对居民生活的再次干扰，缩短综合工期、降低综合成本；外贴子结构顶部设置转换梁，为未来建筑加层或屋面光伏系统安装提供承重体系，预埋连接锚栓使后期加装无需在既有屋面上单独设置基础，实现当前加固与未来发展预留的统筹兼顾。通过外围约束子结构、节能一体化、顶部转换梁的综合集成，本发明形成了一套施工低干扰、结构性能优、功能覆盖全的完整技术体系，填补了老旧装配式高层建筑无干扰综合加固技术的空白，技术可复制、可推广性强，具备显著的工程示范与行业引领价值。