20世纪60年代，既有建筑的改造和再利用在欧洲兴起。1978年以来，中国各地兴起建设基础设施、大兴土木，一大批各种类型的建筑破土而出，使城市景观得到极大丰富的同时，也面临着高楼大厦出人意料“短命”的问题。建筑短寿命与资源高消耗并存，已成为中国建筑产业的一大通病。由此，也催生了建筑结构改造加固行业的兴起。21世纪以前，中国重点关注的是安全性加固与改造，即由结构构件安全性不足导致的结构构件的加固。21世纪后，既有建筑改造的内涵已经逐渐转变为功能和性能的提升。

从西方发达国家建筑工程的发展历史进程来看，建筑业的发展大致经历3个阶段（图1）：①第一阶段，是大规模进行新建建设项目的时期。②第二阶段，是新建项目和维修改造项目并存的时期。③第三阶段，是提升既有建筑改造加固水平、重点发展现代化加固改造维修技术的时期。欧美国家从20世纪60年代就开始进行大规模加固改造，已处于第三阶段，而中国处于新建与维修改造并重阶段。

图1 功能改造技术

据国家统计网站的数据显示，截至2020年底，中国既有建筑总量约800亿平方米，每年新建建筑约20亿平方米，因原设计标准偏低、施工缺陷、维修管理不善、接近设计使用年限等，约有30%～50%的既有建筑进入安全性降低或功能衰退期，亟需进行性能评估与加固改造，以延长使用寿命和提升使用功能与服役能力。同时，中国是属于多自然灾害国家，火灾、水灾、地震等可导致建筑结构严重破坏和倒塌，并造成大量人员伤亡。此外，随着时间的推移，大量基础设施逐步老化、机动车负载增加、道路桥梁损耗加速，急需维修加固处理。如果拆除重建则花费高昂，造成不必要的浪费，而功能改造可以较低成本，使其恢复甚至超过原有设计指标，大大延续建筑的使用寿命，为国家节约巨额资金成本。

中国既有建筑加固改造与性能提升任重道远，在结构加固改造研究领域，仍有很多科学问题和关键技术亟待解决和完善。包括：①既有结构的改造应由传统的单一形体规划走向内涵更为丰富、目标更为广泛、执行更为灵活的综合系统规划，对于结构的综合改造技术要进一步创新推进。②既有建筑的可靠性鉴定方法总体还属于实用鉴定法，以现场检测数据为主对其现状进行评估，一些指标并未由可靠度计算得出，基于可靠度的既有建筑的性能评估方法较为缺乏。③既有结构由于设计标准变更以及设防烈度或设防类别的提高，使得结构抗震性能无法满足现行规范的要求，基于结构抗震性能提升的抗震加固新方法需要进一步深入研究。④随着既有建筑加固改造向复杂化、多功能化发展，应以绿色改造和可持续发展理念为目标，从既有建筑的材料、结构、功能以及生态角度着手，对既有建筑现有条件进行充分利用，减少拆除浪费，降低能源消耗，提升改造后建筑的使用价值。

按照既有土木工程加固改造需求可将功能改造技术分为结构改造和地基岩土改造两大类（见表）。静力加固改造主要是提高结构构件的承载能力，需要重点考虑二次受力的影响；抗震加固改造主要是提高结构体系的延性和整体性，加固重点在于体系加固，一般可不考虑二次受力。

根据中国既有建筑结构功能改造的需求分析，构建功能改造技术体系框架（图2）主要包括性能提升、功能提升和环境改善3方面内容，3个一级指标和8个二级指标。

图2 功能改造体系框架

功能改造的原则：①经济环保，尽量基于现有土建结构与现有资源，进行充分的技术经济比选，充分考虑造价、技术可实施性充分考虑，减少现有施工对周边环境、交通等影响。②满足功能需求，必须对原有土建结构进行翔实的现状调查、具体的状态评定，功能改造后的使用荷载等级，应根据使用要求及实际情况而定；功能改造方案应与施工方案紧密结合，保障新增结构与原结构连接可靠，协同工作；原有结构与新增结构的强度、刚度及裂缝宽度限值等均符合规范要求。③美观，在满足力学性能维护，使用整体功能提升的前提下，尽量满足结构美观，契合城市发展整体理念，达到绿色低碳的同时也完成旧结构的审美改造。

中国功能改造的“三个坚持”：①坚持以安全为底线。21世纪以来，各国因改造导致的工程事故时有发生，继2020年中国泉州欣佳酒店坍塌事故之后，又有多起因改造引起的建筑垮塌事故。究其原因，往往是由于建筑的不正常使用并缺乏正常的维护、未按照规定程序和国家相关标准实施改造、漠视改造过程中的安全问题等造成的。这不仅导致人员伤亡、经济损失，也在一定程度上阻碍了城市更新的顺利实施。②坚持以标准为引领。标准作为国家质量基础设施中的重要因素，在既有结构功能改造发展中起着引领性作用。各大结构加固的国家标准基本上已经全部发布并实施，包括《古建筑木结构维护与加固技术标准》（GB/T 50165—2020）、《既有建筑维护与改造通用规范》（GB 55022—2021）、《公共建筑节能改造技术规范》（JGJ 176）等。③坚持以创新为驱动。“十四五”以来，创新驱动已被提升至国家战略高度。随着建筑技术的进步和结构形式的创新发展，新型结构构件的加固需求也会越来越突出，然而，相关的加固技术多数还处于研究阶段，未来需要及时将前沿的科研成果进行转化并应用于工程中。此外，“新基建”“建筑工业化”和“双碳”等国家战略对建筑业提出了更高的发展要求，推动传统建筑结构改造行业向数字化、智能化、工业化和绿色低碳等方向发展。

功能改造设计工程程序：①调查并确定功能改造的目的、要求及技术标准。②检查既有结构现状或损坏情况。③调查既有结构的历史技术资料及现有交通状况，对现有使用功能做出综合评定。需要特别强调的是，检测和鉴定工作均应由具有相关资质的专门机构完成。④基于经济性、施工性、美观等原则拟定改造方案，并进行分析比较。⑤结构复核计算和分析，确定实施方案并付诸实施。⑥功能改造完成后竣工验收，全面检查改造后新旧结构协同工作情况。科学合理的流程无疑对提升整个改造设计的可靠性有着重要意义（图3）。

图3 既有结构功能改造基本流程图

主要包括力学性能维护、使用功能提升、外观外貌修复，总体要求契合城市发展审美改造。①必须综合实际状况，建筑物的环境状况以及地理状况，合理地进行改造方案的设计。②在对旧建筑的一些设备系统进行改造时，必须综合实际状况进行空间框架以及管线安排设计，要系统设计避免减低建筑美观性。③合理地应用各种全新的技术手段，在保障建筑物整体结构完善、稳定的基础之上，对其进行系统设置，保障施工质量，避免改造过程中出现各种质量问题。④必须构建完善的监督管理机制与模式，强化监督管理，避免各种安全隐患问题的出现。