舊廠房改造項目結構加固設計研究

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［摘要］文章先分析了舊廠房改造項目結構加固設計的主要問題及設計方案的確定，隨后介紹了施工過程中的主要問題及解決方法，最后介紹了結構加固的具體施工要點，希望能給相關人士提供有效參考。

［關鍵詞］舊廠房改造；結構加固；設計及施工

隨著經濟社會的進步以及建筑業的發展，人們對建筑物的功能要求日益增多。但因為既有建筑物的使用壽命一般較長，且某些建筑物具有特殊的歷史意義，拆除新建不僅會造成人力物力等的資源浪費，也會造成歷史人文等精神內涵的流失。因此對既有建筑物進行富有適應性的改造，成為延長既有建筑物使用壽命，增加既有建筑物的使用功能，延續既有建筑物歷史精神內涵的首選途徑。

1工程概況

位于成都市青羊區的某廠房項目，始建于1961年，因即將達到設計使用壽命，故對廠房及配套的三層附樓進行結構加固改造。其中廠房為單層鋼筋混凝土排架柱廠房，采用預應力鋼筋混凝土多邊形屋架，屋架下弦高度約為6.2m，頂標高約9.7m，柱間距為6.0m，跨度為18m，共10跨，每跨均有天窗。附樓為內框架磚混結構，內框架柱間距為3.6m，進深為8.4m，一層層高3.6m，二層層高3.3m，三層層高3.1m，通過設置兩道變形縫將附樓分成三個部分。本次改造總建筑面積約14313m2，工程的主要結構改造情況如表1所示。

2結構加固工程設計研究

2.1結構加固工程設計存在的問題。原結構加固改造設計時存在的主要問題有以下方面。（1）廠房排架柱豎向主筋和箍筋的配筋情況不滿足抗震條件的安全性要求，且未設置柱間支撐，不滿足《建筑抗震設計規范》要求。（2）附樓二層樓板為木樓板，不滿足《建筑設計防火規范》要求。（3）附樓一、二、三層局部采用獨立磚柱承重，不滿足《建筑抗震設計規范》中“不得采用獨立磚柱”的要求。（4）附樓二、三層，因現有走道的布局規劃不合理，為改善其使用功能，需對走道位置進行調整，涉及到承重墻的開洞。2.2結構加固工程設計方案。確定（1）對廠房混凝土排架柱，采用增大截面加固法進行加固設計，并保證柱子下端嵌固于基礎頂面。屋面桁架局部增設水平和豎向支撐體系，增加屋面的整體剛度，保證地震及風荷載水平力的有效傳遞。廠房外圍護墻增設圈梁和構造柱，用于滿足主廠房承載力和現行抗震規范的構造要求。采用在主廠房內新增獨立的鋼框架，懸掛建筑新增功能性房間的吊頂、設備及內隔墻，且鋼框架與原有廠房主體結構完全脫開，保證主體結構的安全。（2）對附樓采用混凝土圍套加固原有獨立磚柱，以增加獨立磚柱的剛度及延性；局部增設抗震橫墻，以滿足《建筑抗震設計規范》對抗震橫墻的間距不超過11m的要求。在西側墻體、樓梯間對應的墻體采用鋼筋網水泥砂漿面層加固法，以增加墻體的整體性及延性。在東側外縱墻增設構造柱，以解決獨立磚柱與后砌承重墻之間的豎向通縫問題。在承重墻樓層標高下增設混凝土圈梁，圈梁與構造柱連接為整體。對于在承重墻上新增的門洞，采用增設鋼筋混凝土托梁的方式加固。

3結構加固工程施工過程中的主要問題及解決方法

3.1柱增大截面加固施工過程中的主要問題及解決方法。本工程廠房柱增大截面加固施工時，首先，加固厚度均為8cm，其中包含鋼筋保護層及箍筋，操作空間小且對空間排布要求很高。其次，鋼筋箍筋的焊接工程量大，影響整個加固工程的施工工期。最后，柱加固時采用C30細石混凝土，在內部充滿鋼筋的情況下，容易造成混凝土蜂窩麻面，影響澆筑成型質量。解決方法。（1）在施工前對需要加固的柱的節點進行鋼筋翻樣，在施工過程中使用成品墊塊，保證鋼筋綁扎后的保護層厚度。（2）箍筋在加工廠內進行預彎曲試驗，調整成品尺寸，在外加工的鋼筋到場后由專人進行箍筋二次彎曲，保證箍筋完整性，減少焊口，提升效率。（3）使用小型泵送機對細石混凝土進行泵送，并采用小型振搗器振搗密實，保證混凝土澆筑質量。3.2鋼筋混凝土托梁施工過程中的主要問題及解決方法。附樓二、三層走道位置為磚混結構，結構承重材質為黏土實心磚，鋼筋混凝土托梁施工時必然涉及到墻體開洞，此位置墻體開洞施工時會削弱現有的結構強度和局部墻體的承載能力，處理不當會導致磚混結構松散型破壞，且破壞時間短，不易補救，存在安全風險。解決方法。從承載能力和結構抗震方面分別計算開洞對于原磚混結構的整體影響，并對新加托梁位置的局部樓板進行臨時支撐，具體施工時應嚴格控開洞的大小、位置和數量，確保結構安全。3.3木樓板拆除施工過程中的主要問題及解決方法。附樓二層木樓板拆除時，一方面，如果一次性拆除一個房間的木樓板，木檁條拆除時產生的孔洞會削弱砌體墻體豎向受力面積，影響砌體墻豎向受壓時的承載力，另一方面，木檁條及木樓板拆除后，墻體失去了樓板的支撐作用，會影響墻體的穩定，存在結構安全隱患。解決方法。（1）木樓板拆除前設置相應的水平、豎向支撐以及斜撐等加固措施，以保證砌體墻體的整體穩定性，并需要制定相應的專項施工方案。（2）木樓板及檁條拆除時，不能大力敲打，盡量避免振動，應分房間分段拆除，待鋼樓板安裝完成后才能進行下一段的拆除。（3）鋼梁安裝完成后，應立即用C30細石混凝土對墻體上的孔洞進行封堵，待混凝土達到設計強度，再進入下道施工工序。

4加固工程具體施工要點

4.1柱增大截面施工要點。4.1.1混凝土表面處理。為了使新舊混凝土能更好的結合，施工前應剔去原結構結合面的風化層、油污層，直至露出堅硬基層，并將新舊混凝土結合面進行鑿毛，鑿毛深度不小于6mm，同時將柱角磨平。鑿毛后用壓力清水清除結合面的碎渣、粉末，并涂刷一道界面結合劑。4.1.2鋼筋工程施工。當施工所需的鋼筋原材到達現場之后，應對其質量進行檢驗，確保材料符合建筑設計的要求。在鋼筋到達現場之后，應存放于指定的庫房，并做好防銹保護措施。在鋼筋材料進行扎綁時，應按照圖紙要求的間距將主筋進行分離，并套好箍筋，并對箍筋的位置及其間距進行相應的調整。4.1.3模板工程施工。模板選材時應選擇表面光潔，硬度好，周轉次數較高的模板，在模板支撐搭設時，采用雙排腳手架搭設支撐架體，其中，腳手架立桿間距800mm，步距1800mm，并在四周設置斜撐及剪刀撐，防止架體失穩造成加固結構的偏移。所有模板拼縫應當采用泡沫膠填充緊密，避免出現漿液滲漏的現象。4.1.4混凝土工程施工。本工程加固柱高度為6.12m，混凝土采用C35細石混凝土，用攪拌站混凝土罐車負責混凝土運輸，場內使用斗車進行二次轉場運輸，混凝土澆筑采取分段澆筑法澆筑，第一次澆筑2m，第二次澆筑2m，第三次澆筑完成，混凝土振搗采用小型振搗棒，并保證振搗密實，使柱體成型后，表面光潔，無蜂窩麻面及爛根的現象。4.2鋼筋混凝土托梁施工要點。4.2.1托梁支撐施工。對新加托梁位置的局部樓板進行臨時支撐，臨時支撐采用間距800mm的雙排鋼管腳手架進行支撐，支撐時從底到頂，并保證所有支撐在同一豎向位置，以防止受力不均所導致的對原結構樓板的破壞，臨時支撐在施工過程中不得拆除，待鋼筋混凝土托梁施工完畢，且混凝土達到設計強度時，方可拆除。4.2.2托梁施工。臨時支撐搭設完成并驗收后，在鋼筋混凝土托梁位置局部打孔，安裝鋼支撐以支撐上部墻體傳來荷載，鋼支撐間距500mm，孔高250mm，鋼支撐選用16號工字鋼，并采用楔形鋼板將支撐和墻體頂緊，頂緊后，先將楔形鋼板焊接，保證支撐在施工過程中一直處于垂直、頂緊狀態，并確保其穩定。鋼支撐支設完畢后，采用靜力拆除支撐間局部墻體，對托梁進行施工。拆除工字鋼支撐之間的砌體，使工字鋼支撐來直接支撐上部墻體傳來的荷載，最后綁扎鋼筋，支設模板，并澆筑混凝土，鋼支撐澆筑在混凝土中，不取出。具體詳見圖1。4.2.3門洞拆除施工。待鋼筋混凝土托梁混凝土達到設計強度的100%之后，方可拆除臨時支撐，并沿新開門洞邊線采用切割方式拆除墻體，施工過程中不得損傷原結構，拆除后的建渣應及時清理，不得堆積在樓層板上，防止因荷載不均導致結構破壞。4.3木樓板拆除施工要點。4.3.1臨時支撐設置。二層木樓板拆除前，在一層搭設滿堂支撐腳手架，以保證墻體的穩定性。腳手架間距1500mm，步距1800mm，并設置水平及豎向剪刀撐，腳手架橫桿支撐到兩側墻體上，從而形成穩定的整體。木樓板拆除過程中不得拆除此滿堂支撐腳手架，待木樓板拆除完成并且鋼樓板安裝完成后方可拆除。4.3.2木樓板拆除施工。為保證施工的安全性，本工程鋼樓板的鋼梁間距與原木樓板木檁條的間距設計為一致，均為500mm。木樓板以一個房間為單位采用分段拆除，木檁條拆除后產生的孔洞，立即安裝鋼梁及鋼樓板并用C30細石混凝土對墻體上的孔洞進行封堵，待孔洞內的混凝土強度達到設計強度的100%后再進行下一段木檁條的拆除。

5結束語

舊廠房改造項目，往往因原設計與現行的規范要求不符，或原始布局因功能需要而進行調整等影響，導致加固工程的設計及施工存在諸多困難，本文以某工程為例，首先介紹了舊廠房改造項目結構加固工程設計時的存在問題及方案的確定，其次分析了結構加固工程施工過程中的主要問題及解決方法，最后列舉了加固工程具體施工要點，給類似項目的設計及施工提供了參考。

參考文獻

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[5]任高鵬.舊廠房改造設計研究[D].湖北工業大學，2016.

作者:毛無際 劉富成  單位:中國建筑西南設計研究院有限公司