裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房改建技術(shù)研究

鄭信榮 徐 偉

1. 上海新長寧集團建筑裝飾實業(yè)有限公司 上海 200050；2. 同濟大學(xué)建筑工程系 上海 200092

1 工程設(shè)計概況

上海市長寧區(qū)昭化路68號飛樂廠內(nèi)1#、2#樓原均為長柱明牛腿的預(yù)制鋼筋混凝土裝配式框架結(jié)構(gòu)體系，其中1#樓原為4 層建筑，2#樓原為地下1 層箱型基礎(chǔ)、地上5 層建筑，2 棟房屋均建造于1974年。商住改建設(shè)計方案采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，其中框架柱利用原廠房預(yù)制鋼筋混凝土柱用截面加大法進行加大，改建后層高均減小和調(diào)整。原結(jié)構(gòu)各層花籃梁和預(yù)制板均拆除，新做的框架梁、樓（屋）面板均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。新做框架梁上（下）排中間2 根鋼筋從原柱上開洞穿過，上（下）排最外側(cè)2 根鋼筋從新加大的柱中繞過，詳見圖1。

圖1 新建樓層梁與老柱連接節(jié)點

1#樓柱網(wǎng)尺寸為6.0 m×6.0 m，原柱斷面尺寸為1層350 mm×500 mm、1層以上350 mm×350 mm，經(jīng)專業(yè)檢測單位現(xiàn)場混凝土構(gòu)件超聲回彈綜合法測，預(yù)制柱混凝土強度推定值為28.0 MPa，柱斷面加大后外包尺寸為600 mm×700 mm。原建筑層高由下至上分別為6.0 m、4.0 m、4.0 m、5.0 m，改建后層高由下至上分別為3.5 m、3.5 m、3.0 m、3.0 m、3.0 m，另加斜屋面閣樓層。

2#樓柱網(wǎng)尺寸6.0 m×（6.0～7.5）m，原柱斷面尺寸為1 層400 mm×500 mm、1 層以上400 mm×400 mm，經(jīng)專業(yè)檢測單位現(xiàn)場混凝土構(gòu)件超聲回彈綜合法測，預(yù)制柱混凝土強度推定值為28.2 MPa，柱斷面加大后外包尺寸為600 mm×700 mm。原建筑層高由下至上分別為6.0 m、4.5 m、4.0 m、4.0 m、4.7 m，改建后層高由下至上分別均為3.0 m（共7 層），另加斜屋面閣樓層。

2 改建主體結(jié)構(gòu)施工新工藝

保證施工過程中安全是該項目的關(guān)鍵技術(shù)難題。在原柱上開洞對施工階段原結(jié)構(gòu)柱承載力有折減影響，故對施工階段各施工工況的結(jié)構(gòu)安全進行了復(fù)核，經(jīng)計算，1#樓需先拆除原頂層（原4層），2#樓需拆除原頂2層（原4、5層），方能滿足設(shè)計方案要求和施工安全要求，即采用先卸載，后改建的方法[1-3]。

2#樓采用加固施工好新1層柱后，依次拆除原5、4層全部結(jié)構(gòu)、拆除原3層頂預(yù)制板、拆除原1～3層填充墻，然后由下至上采用建1 層新結(jié)構(gòu)、拆除1 層老結(jié)構(gòu)的流水施工方法。

以2#樓為例，具體工況為：

（a）工況一，加固新1層柱，同時壓錨桿靜壓樁，對原有基礎(chǔ)進行加固（圖2）。

（b）工況二，由上至下拆除原5層、4層全部結(jié)構(gòu)、原3層頂預(yù)制板、原1～3層填充墻（圖3）。

圖2 工況一

圖3 工況二

（c）工況三，搭設(shè)排架，完成新1層頂板結(jié)構(gòu)澆筑（圖4）。

（d）工況四，新1層頂板上鋪設(shè)厚20 mm木模板（主要用于對新澆筑樓板保護），搭設(shè)鋼管排架至原1層頂?shù)撞?，拆除?層頂預(yù)制板及梁（圖5）。

圖4 工況三

圖5 工況四（復(fù)核）

（e）工況五，清除破碎混凝土垃圾，搭設(shè)新2層排架，完成新2層結(jié)構(gòu)澆筑（圖6）。

（f）工況六，新3層頂板上鋪設(shè)厚20 mm木模板，搭設(shè)鋼管排架至原2層頂?shù)撞?，拆除?層頂預(yù)制板及梁（圖7）。

圖6 工況五

圖7 工況六（復(fù)核）

（g）工況七，清除破碎混凝土垃圾，搭設(shè)新3層排架，完成新3層結(jié)構(gòu)澆筑（圖8）。

（h）工況八，建新4層結(jié)構(gòu)（圖9）。

圖8 工況七

圖9 工況八

（i）工況九，新4層頂板上鋪設(shè)厚20 mm木模板，搭設(shè)鋼管排架至原3層頂?shù)撞?，拆?層頂柱間梁（新4層頂板下排架不得拆除）（圖10）。

（j）工況十，清除破碎混凝土垃圾，搭設(shè)新5層排架，完成新5層結(jié)構(gòu)澆筑（圖11）。

圖10 工況九

圖11 工況十

（k）工況十一，新建6層、7層、斜屋面閣樓結(jié)構(gòu)。

3 柱截面加大施工[4-8]

3.1 工藝流程

清理、修整原結(jié)構(gòu)構(gòu)件→界面處理→安裝新增鋼筋并于原結(jié)構(gòu)連接→噴結(jié)構(gòu)界面劑→安裝模板→澆筑混凝土→拆模養(yǎng)護

3.2 操作要點

3.2.1 界面處理

為確保新舊混凝土結(jié)合牢固，原柱面鑿毛、打成溝槽，鑿毛深度應(yīng)達骨料新面，機械（砂輪）打磨的溝槽，其方向應(yīng)盡量垂直于構(gòu)件受力方向，深度約為4～6 mm，間距不應(yīng)大于箍筋間距。清除松動的骨料、浮渣、塵土，并用清潔的壓力水將結(jié)合面沖洗干凈。晾干涂刷混凝土結(jié)構(gòu)界面劑，本工程采用先綁扎新增受力鋼筋和箍筋的方法，在封模前噴混凝土界面劑，立即封模，澆筑混凝土。

3.2.2 混凝土拌制和澆筑

由于柱截面加大每邊只有85～100 mm，其內(nèi)鋼筋密布，給混凝凝土的澆筑帶來困難。因此，本工程柱截面加大采用C35細石混凝土澆筑，混凝土澆筑采用分段澆筑，柱四邊中的1 個方向的面對2 條邊只封1/2高度的模板，另外2 條邊模板封到頂，先澆下半段混凝土，而后馬上封好另一個方向的2 條邊的上半段模板，在混凝土初凝前及時澆筑剩余上半段的混凝土。由于加大截面的柱內(nèi)鋼筋密布，振動棒無法使用，采取在模板外側(cè)振動的方法進行振搗。拆模后混凝土外觀良好，外光內(nèi)實。

4 老結(jié)構(gòu)拆除施工

本工程老結(jié)構(gòu)的拆除采用人工拆除結(jié)合機械切割的拆除方法。在2 棟房屋間安裝塔吊1 臺，解決了拆除構(gòu)件的垂直運輸清理問題。

（a）卸載部位的原構(gòu)件拆除方法：樓板整澆面層采用人工風(fēng)鎬破碎，定制專用不銹鋼網(wǎng)兜，垃圾收集后放入其中，采用塔吊吊至室外地面后裝車外運；槽型預(yù)制板拆除采用塔吊吊運至室外地面車輛后直接外運，采用在花籃梁下搭設(shè)排架，切割成2～3 段后，利用塔吊吊運至室外地面車輛后，直接外運；原柱及牛腿拆除采用機械切割，利用塔吊吊運至室外地面車輛后，直接外運。

（b）非卸載部位的原構(gòu)件拆除方法：樓板整澆面層、預(yù)制梁、板均采用人工風(fēng)鎬破碎的方法，并通過限時施工方法，最大限度減少施工噪音，減少對周邊居民的影響。

拆除施工過程中重點加強對下部已完成新結(jié)構(gòu)的保護，要求下部新結(jié)構(gòu)混凝土強度達到75%后，方可拆除上部需拆的老結(jié)構(gòu)梁板，并在新結(jié)構(gòu)樓板面上鋪設(shè)厚20 mm木板，給予保護。

5 新老框架柱連接節(jié)點施工

（a）施工前應(yīng)摸清老結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的配筋情況，開洞盡量避開和減少對原柱內(nèi)主鋼筋的損壞，采用水鉆機開孔以減少對柱子振動，柱加固新主筋應(yīng)避開孔洞，以免妨礙后續(xù)施工。

（b）梁靠近柱的位置設(shè)計采用水平加腋方式，梁上、下外側(cè)角部鋼筋打彎后從柱新增截面中穿過。梁中間的鋼筋可采用常規(guī)的直螺紋連接接頭，梁外側(cè)的鋼筋因在柱新增截面位置打彎，被新增柱主筋卡住不能旋轉(zhuǎn)，無法采用直螺紋連接，而采用冷擠壓套筒接頭。

（c）為確保洞內(nèi)混凝土澆灌密實，采用洞內(nèi)澆筑微膨脹細石混凝土。根據(jù)工程實際情況，先澆筑洞內(nèi)微膨脹細石混凝土，澆至柱外圍300 mm處（設(shè)鋼絲網(wǎng)），在其初凝前再澆筑梁板普通混凝土。

圖12、圖13為現(xiàn)場施工實錄。

6 結(jié)語

圖12 原框架柱上開孔洞

圖13 新結(jié)構(gòu)層鋼筋施工

（a）本改建項目利用原結(jié)構(gòu)框架柱進行截面加大，而后現(xiàn)澆新的每層梁板結(jié)構(gòu)、拆除原來梁板結(jié)構(gòu)。其適用于原房屋層高較大的廠房改建，可在建筑物總高度不變的情況下，根據(jù)需要重新調(diào)整層高，改建后房屋占地面積基本不變，建筑層數(shù)可以增加，建筑面積可以得到較大幅度的提高，從而可以提高建筑自身的經(jīng)濟價值。

（b）本工程設(shè)計方采用在原柱上開洞、穿新梁部分主筋的設(shè)計方案。柱開洞后，柱截面有一定的損失，柱內(nèi)部分主筋被切斷，柱的承載力受到一定的折減影響，而上部結(jié)構(gòu)的荷載仍存在。在分析計算新做1 層結(jié)構(gòu)、拆1 層老結(jié)構(gòu)的各個施工工況后，發(fā)現(xiàn)改建過程中改建結(jié)構(gòu)物不能滿足自身的安全性要求，所以對原結(jié)構(gòu)進行了卸載，拆除原建筑頂上2 層結(jié)構(gòu)，方能滿足施工安全的需要。

（c）通過對該工程的實踐，我們認(rèn)為設(shè)計方案還有改進和優(yōu)化之處：如可將柱截面再擴大一些，使新框架梁的所有主筋均從新加柱圍套截面內(nèi)穿過，不在老框架柱上開洞，并采用其他方式加強新梁和老柱的錨固連接措施，老框架柱的承載力就不受影響；另外，在改建過程中出現(xiàn)了柱豎向跨度變大的情況，可設(shè)置臨時的柱間鋼系桿進行加固，以自始至終保持改建結(jié)構(gòu)物的整體剛度，給此類項目的改建施工創(chuàng)造簡捷、安全、可行的施工工藝。