城市的發(fā)展必將出現(xiàn)許多建筑功能的多次改變，重新定位的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)師的智慧在建筑的改造、擴(kuò)建過(guò)程中將激發(fā)出與原始的創(chuàng)造相比更多的靈感，從而使建筑的更新?lián)碛辛烁訌V闊的發(fā)展空間。但是隨著舊建筑改造再利用、重新裝飾定位的各種實(shí)際項(xiàng)目的深入展開，人們開始不再只關(guān)注如何通過(guò)改造給予舊建筑新的藝術(shù)外觀，也開始重視藝術(shù)外表下，作為強(qiáng)大支撐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此如何在最大程度的體現(xiàn)藝術(shù)感染力的同時(shí)，保證被改造結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性成了至關(guān)重要的前提，也是負(fù)責(zé)任的改造應(yīng)該遵循的基本原則。在各類結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的方法中，碳纖維以其“輕而強(qiáng)”和“輕而硬”的力學(xué)特性，在工程領(lǐng)域打開了應(yīng)用市場(chǎng)。本文將對(duì)碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，在室內(nèi)改造再利用中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行研究分析和探討。

碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維材料 （CFRP）用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于20 世紀(jì)80 年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)起步較晚。近幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，業(yè)主要求改變建筑物功能的情況也時(shí)有發(fā)生，這就要求結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，將已有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固以達(dá)到滿足功能和藝術(shù)的目的。以下將通過(guò)寧波核力建筑特種技術(shù)有限責(zé)任公司的2 個(gè)具體工程實(shí)例對(duì)碳纖維加固技術(shù)在室內(nèi)裝飾改造的效果及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行探討。

一、寧波一百貨公司裝修改造工程

寧波第一百貨有限公司計(jì)劃對(duì)寧波第一百貨有限公司大樓進(jìn)行裝修改造，局部部位增加樓梯或電梯，為查清建筑物的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，綜合評(píng)定房屋的損傷狀況和承載能力，為結(jié)構(gòu)的裝修改造提供設(shè)計(jì)依據(jù)，寧波第一百貨大樓有限公司特委托某房屋質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)該建筑進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以確保結(jié)構(gòu)的安全改造。

寧波第一百貨有限公司大樓，由A、B、C、D、E、F 六個(gè)區(qū)域組成，各區(qū)域均為框架結(jié)構(gòu)體系。A 區(qū)始建于1970 年，主體三層，局部四層；B 區(qū)是于1987 年建造的，它是連接A區(qū)與C 區(qū)的通道，共三層；C 區(qū)始建于1981 年，主體四層，在使用過(guò)程中業(yè)主又在C 區(qū)的屋面上增加了一層簡(jiǎn)易輕質(zhì)臨時(shí)用房；D 區(qū)始建于1977 年，又于1990 年進(jìn)行了墻換梁改造；E 區(qū)建于1988 年，兩層，在這次裝修改造中擬拆除；F 區(qū)是后來(lái)新建的區(qū)域。各區(qū)域間均由伸縮縫或沉降縫隔開，區(qū)域間相對(duì)獨(dú)立。

現(xiàn)以A 區(qū)為例來(lái)看檢測(cè)結(jié)果及處理方案。A 區(qū)為框架結(jié)構(gòu)（局部部位砌體承重），預(yù)應(yīng)力多孔板樓、鋼筋混凝土槽形板屋面（局部不規(guī)則區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)澆），主體結(jié)構(gòu)1~10 軸間為三層，11~24 軸范圍內(nèi)為四層，結(jié)構(gòu)的底層層高為4.3 米，其余各層層高均為3 米。原房屋用作普通商場(chǎng)，在擬裝修改造的方案中，將用作家具賣場(chǎng)，要求將A 區(qū)域沿街路外立面形象建造（裝修）歐式羅馬柱主體形式，基本高度為21 米，局部范圍內(nèi)飾物總高為25 米，采用沙巖和玻璃等材料。A 區(qū)左端原一至三層的樓梯去除，逐層補(bǔ)平與商場(chǎng)銜接，新一至三層樓梯移至E 區(qū)域中部。各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果中，在大樓A 區(qū)房屋結(jié)構(gòu)安全性的計(jì)算分析部分，根據(jù)業(yè)主提供的原結(jié)構(gòu)施工圖紙、建筑施工圖紙和房屋改造初步方案，并參考現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得出的材料強(qiáng)度，采用PKPM 軟件中的“SATWE”模塊對(duì)大樓A 區(qū)房屋的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了承載力驗(yàn)算。驗(yàn)算表明，大樓A 區(qū)房屋在按照改造方案的使用功能和使用荷載的條件下，部分梁柱的配筋量偏少，不滿足承載能力，需要對(duì)不滿足承載能力的構(gòu)件作加固處理；A 區(qū)一至三層（局部四層）的中間柱子配筋嚴(yán)重不足且柱子截面偏??；三軸和三a 軸位置上各層主梁配筋嚴(yán)重不足，需要做加固處理；其他位置上的局部梁的配筋也不滿足要求，需要加固；各層框架梁直接架在五軸或五a 軸線的柱墩上，這些柱墩的局部承壓不滿足要求，需要做局部加固處理。

最后，房屋質(zhì)量檢測(cè)站通過(guò)對(duì)大樓A 區(qū)房屋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，并結(jié)合房屋改造方案的具體要求和房屋的現(xiàn)狀，提出如下處理方案及建議：

（1）將原樓梯封洞補(bǔ)修過(guò)程中應(yīng)注意處理好新舊混凝土的連接以及新老鋼筋的搭接；

（2）對(duì)于不滿足承載力要求的構(gòu)件要做好加固處理。對(duì)于截面為250X250mm 的框架柱建議用高強(qiáng)灌漿料（或其它可行的辦法）加大柱子的截面；對(duì)于不滿足承載能力要求的梁，建議用粘貼碳纖維或加大截面法進(jìn)行局部加固處理；磚柱墩的加固可以換成混凝土柱或用鋼筋?yuàn)A板網(wǎng)對(duì)磚柱進(jìn)行局部加固處理；

（3 ）對(duì)于個(gè)別有缺陷的混凝土構(gòu)件應(yīng)做好局部加固處理；

（4 ）預(yù)制多孔板上嚴(yán)禁開洞口或經(jīng)加固處理后方可開孔。

按照該質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告所提供的處理方案及建議，寧波第一百貨有限公司委托具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)與施工單位進(jìn)行了針對(duì)性的粘貼碳纖維加固設(shè)計(jì)和施工，改造后的大樓A 區(qū)房屋作為家具賣場(chǎng)現(xiàn)已安全地投入使用。

二、主要加固方法

經(jīng)過(guò)對(duì)主樓的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度、相對(duì)不均勻沉降趨勢(shì)和傾斜情況、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算等多方檢測(cè)，并根據(jù)上海郵電設(shè)計(jì)院提供的建筑方案圖，提出了主樓底層大禮堂設(shè)置夾層后采取的加固方案。

1. 框架柱加固：

對(duì)底層夾層以下軸壓比超限的鋼筋混凝土柱采用包裹數(shù)層碳纖維布或加大柱截面的方法進(jìn)行加固。對(duì)底層夾層以上和二層部分軸壓比超限的鋼筋混凝土柱采用粘貼碳纖維片材的方法進(jìn)行加固，先在柱表面粘貼縱向碳纖維布一層，再根據(jù)柱軸壓比超限情況在外面包裹數(shù)層環(huán)向碳纖維布。

2. 屋面梁加固：

屋面梁采用在梁底粘貼縱向碳纖維布，在梁端粘貼U 形碳纖維布的方法進(jìn)行加固。

3. 粉刷層修復(fù)：

墻體外立面及預(yù)制空心板底粉刷層剝落處，必須將原有粉刷層鏟除后重新粉刷，雨棚底部鋼筋暴露處重新以水泥砂漿粉刷修復(fù)。

4. 室外樓梯修復(fù)：

室外鋼樓梯必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，有嚴(yán)重銹蝕破壞處予以拆除并換新的構(gòu)件，修復(fù)后涂刷防銹漆使之與空氣水分隔離。

在得出鑒定結(jié)果及加固方案后，加固公司對(duì)其主樓結(jié)構(gòu)按設(shè)置夾層的設(shè)計(jì)方案及處理方案進(jìn)行碳纖維加固處理后，其結(jié)構(gòu)的抗震性能符合上海市《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》的要求，并已投入使用。

由以上兩個(gè)加固實(shí)例可以看出，碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)在各類裝飾改造項(xiàng)目中起到了越來(lái)越重要的作用，他們的使用頻率也越來(lái)越高。碳纖維材料在建筑裝飾行業(yè)的研究開發(fā)活動(dòng)也呈積極活躍的態(tài)勢(shì)。越來(lái)越多的高校和科研機(jī)構(gòu)開始重視這一新興加固技術(shù)的科學(xué)研究和應(yīng)用，并投入了大量的資金和人力來(lái)發(fā)展和完善這一技術(shù)。

目前，中國(guó)大量近代歷史建筑的改造，使之外立面恢復(fù)原貌，內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和功能性改造，正成為城市建設(shè)的新亮點(diǎn)。在建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)方面，一方面是藝術(shù)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)需要，另一方面大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)急需補(bǔ)強(qiáng)與加固。在今天經(jīng)濟(jì)社會(huì)中，碳纖維布多種優(yōu)良的特性決定了碳纖維加固技術(shù)作為一種新興的、技術(shù)含量高的加固方法，必將具有很大的研究推廣價(jià)值和巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。