一、研究背景

随着我国城镇化进程进入中后期，既有建筑存量持续增长，建筑结构老化、功能落后、安全性能不足等问题日益凸显。据住建部数据显示，我国现有建成年限超过20年的建筑占比已达45%以上，其中部分建筑因设计标准滞后、材料性能退化、使用功能变更等原因，结构承载能力下降，难以满足现行规范要求及现代使用需求。同时，在“碳达峰、碳中和”战略背景下，传统“大拆大建”模式不仅造成资源浪费和环境污染，也与绿色发展理念相悖，既有建筑结构加固改造成为实现建筑可持续发展的重要路径。

近年来，我国相继出台《既有建筑维护与改造通用规范》《混凝土结构加固设计规范》等一系列标准法规，明确要求加强既有建筑安全管理与功能提升，推动加固改造技术的规范化应用。然而，当前既有建筑结构加固改造施工仍面临诸多挑战：不同结构类型（混凝土、钢结构、砌体结构）的加固技术适配性不足，施工过程中对既有建筑正常使用的干扰较大，新型加固材料（如碳纤维复合材料、高性能灌浆料）的施工工艺尚不成熟，且缺乏全过程质量管控体系。因此，系统研究既有建筑结构加固改造施工技术，对于提升建筑安全性能、延长使用寿命、践行绿色建筑理念具有重要现实意义。

二、研究目的与意义

（一）研究目的

本研究旨在针对既有建筑结构加固改造施工中的关键技术问题，通过梳理不同结构类型的加固需求，分析新型加固材料与施工工艺的适配性，构建“需求分析—技术选型—工艺优化—质量管控”的全流程技术体系。重点解决混凝土结构裂缝修补、钢结构节点加固、砌体结构抗震增强等施工难题，提出兼顾安全性、经济性与环保性的施工技术方案，为既有建筑加固改造工程实践提供技术支撑。

（二）研究意义

1. 理论意义：本研究通过整合结构工程、材料科学与施工管理等多学科理论，深入探讨不同加固技术的作用机理与适用条件，丰富既有建筑结构加固改造的理论体系，为后续相关技术研究提供理论参考。

2. 实践意义：研究成果可直接指导工程实践，帮助施工企业优化加固施工方案，降低施工对建筑正常使用的影响，提高工程质量与施工效率；同时，为建设单位、设计单位提供技术选型依据，推动新型加固材料与工艺的推广应用，助力建筑行业实现绿色转型。

三、国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外对既有建筑结构加固改造的研究起步较早，技术体系较为成熟。在材料方面，美国、日本等国家较早开展碳纤维复合材料（CFRP）、芳纶纤维复合材料（AFRP）的应用研究，已形成完善的材料性能标准与施工工艺规范，如美国ACI440系列规范明确了FRP加固混凝土结构的设计与施工要求。在施工技术上，欧洲推行“微创加固”理念，开发了预应力FRP板加固技术、体外预应力加固技术等，有效减少施工对建筑功能的干扰；日本针对地震多发特点，研发了消能减震装置与结构加固相结合的施工技术，显著提升了既有建筑的抗震性能。在质量管控方面，国外普遍建立了从材料检测到施工验收的全过程监管机制，依托BIM技术实现加固改造施工的可视化管理。

（二）国内研究现状

国内既有建筑结构加固改造研究始于20世纪90年代，近年来随着政策推动与市场需求增长取得快速发展。在材料研发上，我国已实现碳纤维布、高性能灌浆料等核心材料的国产化，部分性能达到国际先进水平，并开发了适合砌体结构的专用加固砂浆、混凝土结构裂缝修补胶等新型材料。在施工技术创新方面，国内学者提出了植筋锚固技术、加大截面加固技术的优化方案，推广了粘贴FRP加固、外包钢加固等成熟工艺；同时，BIM技术、装配式加固技术在大型公共建筑改造项目中逐步应用，如北京故宫文物建筑加固工程中采用BIM技术实现了施工过程的精准管控。然而，国内研究仍存在不足：一是针对不同结构类型的个性化加固技术研究不够深入，部分新型材料的施工工艺尚未标准化；二是施工过程中的质量通病（如FRP粘贴不密实、植筋锚固深度不足等）尚未得到有效解决；三是缺乏兼顾经济性与环保性的一体化施工方案。

（三）研究现状评述

综上，国内外已在既有建筑结构加固改造材料、工艺及管控等方面取得丰富成果，但国外技术体系与国内建筑结构特点、施工条件存在适配性差异，国内研究在技术标准化、个性化方案设计及全过程质量管控等方面仍有提升空间。本研究将结合国内既有建筑结构实际情况，借鉴国外先进经验，聚焦施工技术优化与质量管控，提出更具针对性的解决方案。

四、研究内容

（一）既有建筑结构加固改造需求与技术适配性分析

梳理既有建筑常见结构类型（混凝土、钢结构、砌体结构）的老化特征与损坏模式，如混凝土结构的裂缝、碳化、钢筋锈蚀，钢结构的节点松动、构件变形，砌体结构的墙体开裂、承载力不足等。结合不同建筑功能（住宅、公共建筑、工业厂房）的使用需求，分析各类结构的加固改造目标，明确技术选型的核心指标（安全性、经济性、施工便捷性、环保性），建立“结构类型—损坏模式—加固需求—技术适配”的对应关系模型。

（二）核心加固施工技术优化研究

1. 混凝土结构加固技术：针对粘贴FRP加固中界面粘结不牢固问题，研究基层处理工艺、胶黏剂涂抹方式对粘结性能的影响，优化施工参数；对裂缝修补技术，对比化学灌浆法、压力注入法的适用场景，开发基于裂缝宽度的个性化修补工艺。

2. 钢结构加固技术：重点研究节点加固施工技术，优化螺栓连接、焊接加固的施工流程，解决加固过程中构件应力集中问题；探索体外预应力加固钢结构的施工控制要点，提高加固效果的稳定性。

3. 砌体结构加固技术：针对抗震加固需求，研究钢筋网片水泥砂浆面层加固、外加圈梁构造柱加固的施工工艺，优化施工顺序与养护条件；开发适合老旧砌体建筑的轻量化加固技术，降低对原结构的荷载影响。

（三）新型材料施工工艺与质量管控体系构建

分析碳纤维复合材料、高性能聚合物砂浆等新型材料的施工特性，制定适配的施工操作规范，明确材料储存、配比、施工温度等关键控制参数。结合BIM技术，构建加固改造施工全过程质量管控体系，实现从材料进场检测、施工过程监测到竣工验收的数字化管理，建立质量问题预警机制。

（四）工程案例应用与效果验证

选取不同结构类型的既有建筑加固改造项目作为案例，应用研究提出的技术方案与施工工艺，通过现场检测、荷载试验等方式验证加固效果，分析技术方案的经济性与适用性，总结推广经验。

五、研究方法

1. 文献研究法：系统查阅国内外既有建筑结构加固改造的相关文献、标准规范与工程案例，梳理现有技术成果与研究不足，为本研究奠定理论基础。

2. 实地调研法：选取10-15个不同结构类型的加固改造工程项目，通过现场勘查、施工人员访谈等方式，掌握实际施工中的技术难题与质量通病。

3. 试验研究法：在实验室开展新型材料施工工艺试验，如FRP粘贴界面粘结性能试验、裂缝修补材料强度试验等，获取优化施工参数；在工程现场进行工艺验证试验，对比不同施工方案的效果。

4. 案例分析法：选取典型工程项目作为案例，跟踪施工全过程，分析技术方案的应用效果，总结实践经验。

5. 数值模拟法：运用ABAQUS、ANSYS等有限元软件，对加固施工过程中的结构受力状态进行模拟分析，验证施工方案的安全性与合理性。

六、研究技术路线

1. 前期准备阶段（第1-2个月）：明确研究目标与内容，制定研究方案；查阅文献资料，完成国内外研究现状梳理；选取调研项目与试验样本。

2. 需求与适配性分析阶段（第3-4个月）：开展实地调研，分析不同结构类型的加固需求；建立技术适配性分析模型，完成技术选型框架构建。

3. 技术优化与试验阶段（第5-8个月）：针对三类核心结构开展加固施工技术优化研究；进行新型材料施工工艺试验与数值模拟分析；初步形成技术方案。

4. 质量管控体系构建阶段（第9-10个月）：结合BIM技术，建立全过程质量管控流程；制定质量检测与验收标准。

5. 案例应用与成果总结阶段（第11-12个月）：在案例项目中应用研究成果，验证效果；整理研究数据，撰写研究报告与论文。

七、结论

本开题报告结论明确既有建筑结构加固改造施工技术的创新路径与实践价值。通过结构检测、材料试验及施工工艺优化，确立“安全评估-方案定制-技术实施-质量监控”的完整技术链条。研究提出碳纤维加固、钢结构托换等具体施工技术，并验证其在混凝土框架、砖混结构等典型建筑中的适用性。结论强调，该技术可延长建筑使用寿命，提升结构安全性，为城市更新提供可复制的施工技术范例，兼具经济效益与社会效益。