[摘要] 本文主要介紹某廢舊廠房改造為公安局業(yè)務(wù)技術(shù)用房的加固改造工程，首先對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了安全性檢測，內(nèi)容包括地基基礎(chǔ)及上部承重結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置等；其次利用實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算；最后采用針對(duì)性方法分別對(duì)沉管灌注樁基礎(chǔ)、鋼筋混凝土框架柱、樓面梁進(jìn)行加固，另外，還對(duì)新舊框架柱的節(jié)點(diǎn)連接處理進(jìn)行介紹，以供其他類似工程參考。
[關(guān)鍵詞] 廢舊廠房 安全性檢測 加固改造近年來，城市中越來越多的廢舊廠房因承載力下降、構(gòu)造措施不滿足要求、結(jié)構(gòu)形式不利于改造等原因而閑置，既占用土地又影響城市美觀，為了使這部分資源得到合理的利用，本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，首先對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢測鑒定，經(jīng)計(jì)算復(fù)核后統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題，針對(duì)這些問題以及后續(xù)改造要求提出相應(yīng)的加固改造方法，以供其他類似工程參考。
1   工程概況
某塑料制品廠廠房包括北樓、西南樓、南樓三個(gè)部分，皆由沉降縫斷開。現(xiàn)需將廢舊的廠房改造成為公安局業(yè)務(wù)技術(shù)用房，并將南樓作為辦公主樓，為增加使用面積并且營造莊重磅礴的氣勢(shì)，決定在南樓的原有結(jié)構(gòu)上加建兩層，并向北增加一跨，故需對(duì)南樓進(jìn)行加固改造。
原南樓，地上3層，建筑高度13.00m，長43.30m，寬16.40m，建筑面積2202.20m²，建筑平面形式為“一”字形，樓梯間突出屋面。該建筑結(jié)構(gòu)形式為三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，該框架抗震等級(jí)為三級(jí)。加層、加跨后建筑高度20.95m，長43.30m，寬22.80m。南樓原結(jié)構(gòu)平面布置圖詳見圖1^[1]。
2   主體結(jié)構(gòu)安全性檢測
由于該建筑建造年代已久，原設(shè)計(jì)圖紙及施工資料不齊全，且混凝土及鋼筋強(qiáng)度因腐蝕等原因退化，為便于給后續(xù)的加固改造提供準(zhǔn)確有力的計(jì)算依據(jù)，需對(duì)現(xiàn)有的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢測。
2.1地基基礎(chǔ)
為確定基礎(chǔ)形式以及基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度，現(xiàn)場對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行開挖。經(jīng)確認(rèn)后，該建筑基礎(chǔ)形式為沉管灌注樁基礎(chǔ)，現(xiàn)場檢測推定混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，混凝土表面有輕微腐蝕，基礎(chǔ)未見開裂、扭曲、傾斜及損壞現(xiàn)象，開挖發(fā)現(xiàn)地下水位較高。經(jīng)過20余年的壓實(shí)沉降，且通過對(duì)上部結(jié)構(gòu)的調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降及傾斜。
現(xiàn)場對(duì)地基進(jìn)行巖土工程勘察，結(jié)果表明，該建筑基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土，其承載力特征值為



圖1 南樓原結(jié)構(gòu)平面布置圖


90kPa，且持力層以下存在淤泥質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)黏土層厚度埋深范圍變化較大，且淺部、深部各土層均有薄夾層分布，另外各土層分布較不均勻，在各個(gè)方向的性質(zhì)變化明顯。
2.2 上部承重結(jié)構(gòu)
2.2.1 混凝土強(qiáng)度實(shí)體檢測
混凝土強(qiáng)度作為影響混凝土結(jié)構(gòu)受力性能的關(guān)鍵因素之一，檢測混凝土強(qiáng)度至關(guān)重要。本次檢測混凝土強(qiáng)度采用回彈法、超聲-回彈綜合法以及取芯法，首先根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GBT50784-2013）初步確定每一層檢測樣本容量以及檢測構(gòu)件具體位置，且嚴(yán)格按照《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23－2011）、《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS02：2005）及《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS 03：2007）的規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場檢測，回彈法及超聲回彈綜合法所測得構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度需按式（1a）、（1b）進(jìn)行修正。
f ^c_C,i0= f^c_C,i+△_f        （1a）
△_f=f_C,cor,m- f^c_C,mj       （1b）
式中，f ^c_C,i0為修正后得換算強(qiáng)度；f^c_C,i為修正前得換算強(qiáng)度；△_f為修正量；f^c_C,mj為所用間接檢測方法對(duì)應(yīng)芯樣測區(qū)得換算強(qiáng)度的算術(shù)平均值；f_C,cor,m為芯樣試件的混凝土抗壓強(qiáng)度平均值。
綜合推定該建筑1-3層鋼筋混凝土梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。
2.2.2 鋼筋配置實(shí)體檢測
對(duì)于鋼筋配置以及鋼筋保護(hù)層厚度的取值則采用鋼筋掃描儀進(jìn)行檢測，并選取具有代表性的鋼筋混凝土構(gòu)件鑿除混凝土，將實(shí)際配置與儀器所取值進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)。最終推定該建筑受力主筋等級(jí)為HRB300，箍筋等級(jí)為HPB235。
該建筑主體結(jié)構(gòu)的表觀質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的裂縫，所有承重構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷、變形、開裂、位移或松動(dòng)，與其連接部分也未發(fā)現(xiàn)損壞，建筑物未產(chǎn)生側(cè)向位移和局部變形。
3   設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算[2]
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算模型是在綜合分析原設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果以及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)分項(xiàng)工程檢測的基礎(chǔ)上，采用PKPM軟件建立而成的。通過原設(shè)計(jì)圖紙與工程實(shí)際的比對(duì)，將改造后工程狀態(tài)的結(jié)構(gòu)布局、軸網(wǎng)尺寸、截面尺寸、邊界條件等相關(guān)參數(shù)輸入模型，最終計(jì)算模型如圖2所示。因該工程為待改造工程，隔墻位置未確定，頂層屋面荷載情況未確定，計(jì)算時(shí)按照委托方提供功能分區(qū)初步確定荷載。
將參數(shù)設(shè)定完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，通過STAWE-8軟件進(jìn)行計(jì)算，得出改造后新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算配筋。將新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算配筋、原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋以及混凝土實(shí)際強(qiáng)度等參數(shù)輸入PKPM中的鑒定加固模塊后，進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，得出考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期、樓層最小剪重比、地震作用下最大層間位移角，以及配筋無法滿足計(jì)算要求的構(gòu)件，計(jì)算結(jié)果詳見表1、表2、表3、表4^[3]。



圖2 模型三維透視圖
            考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期      表1

                      最小剪重比             表2

 最大層間位移角          表3

                       配筋比較               表4

原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為沉管灌注樁基礎(chǔ)，埋深為1.7m，利用JCCAD模塊對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算地基反力大于持力層承載力特征值，軟弱下臥層無法滿足承載力要求。由于該建筑建設(shè)年代較早，當(dāng)時(shí)使用規(guī)范與現(xiàn)行規(guī)范針對(duì)構(gòu)造措施方面的規(guī)定有一定差異，其抗震構(gòu)造措施不滿足規(guī)范要求的結(jié)果匯總?cè)绫?、表6所示。


                                抗震構(gòu)造措施核算結(jié)果                                              表5

                                   構(gòu)造措施核算結(jié)果匯總二                                        表6

4   加固改造設(shè)計(jì)
利用PKPM軟件中PMCAD、加固鑒定模塊等對(duì)改造后的建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。
4.1 基礎(chǔ)加固
由于該建筑上部荷載增加較大，現(xiàn)將基礎(chǔ)形式改為條形基礎(chǔ)后重新進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，且增加基礎(chǔ)的整體性，加固改造后基礎(chǔ)平面布置圖如圖3所示。為了使新舊基礎(chǔ)能夠很好地協(xié)同工作，節(jié)點(diǎn)處必須要有可靠連接，結(jié)合面需將原混凝土鑿毛，新增受力鋼筋應(yīng)錨入原基礎(chǔ)。新舊基礎(chǔ)連接如圖4所示。同時(shí)，為調(diào)節(jié)新老建筑物間的差異沉降，接建部分基礎(chǔ)與既有建筑物基礎(chǔ)之間設(shè)置100mm寬后澆帶。



圖3加固改造后基礎(chǔ)平面布置圖

1—原鋼筋混凝土基礎(chǔ)；2—結(jié)合面鑿毛；3—新增基礎(chǔ)受力主筋錨入原基礎(chǔ)
圖4 新舊基礎(chǔ)連接示意圖
4.2 框架柱加固
由于原建筑增層較多，荷載增加明顯，利用鑒定加固模塊可計(jì)算分析得出承載力和軸壓比不足的框架柱。對(duì)于框架柱，可采用鋼構(gòu)套、鋼筋混凝土套、粘貼鋼板、粘貼碳纖維布等方法進(jìn)行加固處理。本工程主要采取增大截面的方法進(jìn)行加固，它具有工藝簡單、使用經(jīng)驗(yàn)豐富、受力可靠等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)構(gòu)建實(shí)際受力設(shè)計(jì)為單側(cè)、雙側(cè)或三側(cè)的加固和四面包套的加固。以一層柱A/10為例，其為角柱，無法滿足承載力要求，對(duì)其四面各增大100mm，根據(jù)計(jì)算結(jié)果增大配筋，具體做法如圖5所示。
本工程為加層加跨的加固改造項(xiàng)目，接建部分與原建筑的連接尤為重要。因新增一跨框架梁與原

1—新增受力鋼筋為220，需通長設(shè)置，齊邊布置；2—梁區(qū)等代箍筋為314，需穿過縱橫梁；
3—新增箍筋為10@150
圖5 柱加固示意圖
框架柱連接不易于結(jié)構(gòu)形成整體，因此加固中在加跨處新增框架柱，使新增梁與新增柱可以形成可靠連接，協(xié)同工作。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.1.5條，高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將新舊框架柱澆筑成為一個(gè)整體，使整個(gè)建筑變?yōu)樗闹缡剑@樣在地震作用下，對(duì)彎矩的傳遞，力流的傳導(dǎo)都有利，且不易導(dǎo)致梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞。連接點(diǎn)做法如圖6所示。

1—新增受力鋼筋為422；2—新增受力鋼筋為222；3—新增受力鋼筋為520；4—新增受力鋼筋為422；5—新增箍筋；6—新增箍筋，與原柱箍筋焊接；7—焊接；8—原柱箍筋；9—等待箍筋
圖6新舊框架柱連接做法
結(jié)構(gòu)加固需要解決的另外一個(gè)問題是新增第四層框架柱與第三層原框架柱的連接問題，由于PKPM計(jì)算結(jié)果得到的柱截面與原柱截面不同，為了降低工程造價(jià)，可分兩種情況進(jìn)行處理：第一種為接柱比原柱截面小，只需將縱向受力筋錨入原柱，錨固長度可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》確定；第二種為接柱比原柱截面大，將接柱縱向受力筋伸至下一層框架梁底，將縱筋彎折后錨入原柱內(nèi)。接柱節(jié)點(diǎn)做法如圖7所示。

①②
1—接柱箍筋；2—原框架梁；3—屋面板；4—接柱縱筋，植筋錨固；5—接柱縱筋，彎折錨固；6—i≤1/6；7—層高；8—梁區(qū)箍筋；9—新增混凝土套；10—原柱
圖7 接柱節(jié)點(diǎn)做法
4.3 樓面梁加固
采用粘貼碳纖維布^[4]和增大截面的方法對(duì)樓面梁進(jìn)行加固。
碳纖維布具有強(qiáng)度高、厚度薄、密度小等優(yōu)點(diǎn)，基本不增加加固構(gòu)件自重以及截面尺寸，它可以用于構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固。根據(jù)PKPM計(jì)算結(jié)果，當(dāng)實(shí)際配筋與計(jì)算配筋相差較少時(shí)則采用碳纖維布進(jìn)行加固處理。對(duì)于在梁底滿貼碳纖維布時(shí)，需按一定間距采用100mm寬U型碳纖維箍片進(jìn)行固定，如圖8所示。而對(duì)于在梁頂滿貼碳纖布時(shí)，需將碳纖維布彎折至框架柱，并用碳纖維布進(jìn)行環(huán)箍。為滿足防火要求，碳纖維加固表面應(yīng)采用15mm高強(qiáng)水泥砂漿進(jìn)行防護(hù)。對(duì)于配筋相差較大者采用增大截面的方法進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，新增混凝土和鋼筋的材料強(qiáng)度在計(jì)算時(shí)均乘以規(guī)定的折減系數(shù)，此方法可以明顯提高樓面梁的承載能力。

1—框架柱；2—U型碳纖維箍片，厚度0.111mm，200mm寬；3—梁底200mm寬碳纖維布，厚度0.167mm；4—U型碳纖維箍片，厚度0.111mm，100mm寬，凈距200mm；5—100mm寬縱向壓腰帶，厚度為0.111mm
圖8碳纖維布加固樓面梁
5   結(jié)語
對(duì)于廠房加固改造工程，加層加跨對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大，在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前必須弄清楚原結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及受力特點(diǎn)，對(duì)于不滿足強(qiáng)度和剛度等要求的構(gòu)件必須要進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。新舊節(jié)點(diǎn)的連接對(duì)施工工藝要求很嚴(yán)格，需在盡量減少對(duì)原結(jié)構(gòu)破壞的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。該工程已經(jīng)順利完工，并得到業(yè)主的肯定與贊賞。
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