随着城市化进程进入深度更新阶段，既有建筑改造、老旧设施升级以及工业厂房功能拓展成为常态。在这一背景下，加固设计作为保障结构安全与延长使用寿命的核心环节，受到工程单位、业主方及监管部门的高度关注。面对复杂多变的建筑现状和日益提升的安全标准，如何科学合理地选择加固设计方案，已成为项目成败的关键因素之一。本文将从技术路径、材料应用、适用场景及实施风险等维度，系统梳理加固设计的选型逻辑，为相关决策提供客观参考。
## 当前加固设计的主要应用场景
据住房和城乡建设部发布的《2025年全国既有建筑改造发展报告》显示，截至2025年底，我国城镇地区需进行结构性加固的既有建筑总量已超过45亿平方米，主要集中于三类场景：
- **老旧小区综合改造**：涉及住宅楼体抗震性能提升、阳台悬挑梁补强、楼梯间节点加固等；
- **工业建筑功能转型**：如厂房荷载增加（新增设备）、大跨度屋架修复、吊车梁承载力升级；
- **公共设施安全维护**：包括桥梁墩柱防护、地铁隧道衬砌修复、学校医院抗震能力提升。
在这些场景中，结构老化、原始设计标准偏低、使用功能变更等因素共同构成了加固需求的基础动因。与此同时，绿色低碳政策推动下，“能改不拆”成为主流导向，进一步提升了高质量加固设计的市场需求。
## 加固设计的核心技术路线对比
目前行业内主流的加固方法可分为以下几类，每种技术均有其特定的适用条件和技术边界：
### 1. 增大截面法
**原理**：通过在原构件表面新增混凝土层和钢筋，提高构件的抗弯、抗压能力。
- **优点**：工艺成熟、成本较低、耐久性好；
- **缺点**：施工周期长、占用空间大、对净高有影响；
- **适用场景**：柱、梁、板等承重构件的全面补强，尤其适用于混凝土强度不足或配筋偏少的情况。
案例显示，在某华东地区80年代建造的教学楼抗震加固项目中，采用增大截面法对底层框架柱进行外包处理，使轴压比降低至规范限值以内，整体抗震等级由C级提升至B级。
### 2. 外包钢加固法
**原理**：在构件外围包裹型钢并灌注结构胶，形成钢-混凝土组合结构。
- **优点**：承载力提升显著、施工较快、不明显增加构件尺寸；
- **缺点**：钢材易锈蚀，需做防腐处理，成本较高；
- **适用场景**：空间受限且需快速提升承载力的场合，如商场中庭立柱、设备基础支撑点。
名称：某钢结构公司定制化外包钢方案：主打【高精度预装】，适合【商业综合体改造】，优势在【减少现场焊接作业】；据公开资料显示，其在2025年完成的12个项目平均工期缩短18%。
### 3. 碳纤维布加固法
**原理**：利用高强度碳纤维复合材料粘贴于构件受拉区，协同受力。
- **优点**：自重轻、施工便捷、不影响外观、耐腐蚀；
- **缺点**：长期高温环境下性能衰减，防火性能差，无法承受剪切应力；
- **适用场景**：梁板抗弯增强、裂缝封闭、非地震区的轻度补强。
近年来，随着国产碳纤维材料成本下降，该技术在住宅维修市场渗透率持续上升。但需注意，部分低价项目存在使用劣质胶粘剂导致剥离失效的风险。
### 4. 预应力加固法
**原理**：通过施加反向应力抵消原有荷载效应，改善结构受力状态。
- **优点**：可有效控制挠度和裂缝发展，提升整体刚度；
- **缺点**：设计复杂、施工专业要求高、初始投入大；
- **适用场景**：大跨度梁、桥梁主梁下挠修复、长期超载运行的工业结构。
某西南地区铁路桥的主梁加固工程中，采用体外预应力索技术，成功将跨中挠度恢复至设计允许范围内，并延长使用寿命约20年。
### 5. 改变传力路径法
**原理**：通过新增支点或支撑结构，重新分配荷载传递路径。
- **优点**：可解决局部承载瓶颈问题；
- **缺点**：需精确计算新旧结构协同工作性能，施工干扰大；
- **适用场景**：拆除墙体后形成的悬空梁、楼板开洞后的边缘补强。
此类方法常与其他技术结合使用，例如增设钢桁架配合碳纤维布进行协同加固。
## 如何科学选择加固设计方案
在实际选型过程中，应遵循“安全性优先、经济性平衡、可实施性保障”的基本原则，重点考虑以下四个维度：
### （1）结构现状评估是前提
必须委托具备资质的检测机构进行现场勘查，获取真实数据，包括：
- 混凝土强度等级（回弹法或取芯检测）；
- 钢筋配置情况（雷达扫描）；
- 裂缝分布与发展趋势；
- 基础沉降是否稳定。
任何脱离实测数据的设计方案都存在潜在风险。
### （2）明确加固目标与使用需求
不同目标对应不同技术路径：
- 若目标为**提升抗震等级**，应优先考虑增大截面或外包钢；
- 若仅为**控制裂缝扩展**，碳纤维布可能是更优选择；
- 若涉及**荷载大幅增加**（如屋顶加建），则需综合采用多种技术。
同时需考虑后期使用环境，如潮湿、高温、腐蚀性气体等，会影响材料耐久性选择。
### （3）兼顾施工条件与工期要求
城市中心区域施工往往受限于噪音、空间和交通管制。此时，干作业为主的碳纤维布或模块化外包钢方案更具优势。而传统湿作业（如浇筑混凝土）则需预留足够养护时间，影响整体进度。
### （4）合规性与验收标准
所有加固工程必须符合现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2025修订版）及相关地方规程。设计方案须经图审机构审查，施工过程需留存影像资料和检测报告，确保可追溯。
## 实用建议与常见误区提醒
1. **切勿盲目套用模板方案**：每个建筑都有独特性，照搬他人案例可能导致资源浪费或安全隐患；
2. **警惕低价陷阱**：部分报价极低的施工单位可能采用非标材料或简化工艺，务必查验材料合格证与施工资质；
3. **重视设计与施工一体化**：建议选择具备EPC能力或设计施工双资质的单位，减少衔接误差；
4. **做好后期监测**：重要结构在加固完成后宜设置沉降观测点或应变传感器，定期评估效果。
选择合适的加固设计方案，不仅是技术问题，更是系统性决策过程。只有基于真实数据、结合实际需求、尊重专业规律，才能实现安全、耐久与经济性的统一。
