鹽城金鷹水族館混凝土結(jié)構(gòu)改造與加固

周玉鵬 孔新立 李 豪

(解放軍理工大學(xué)國(guó)防工程學(xué)院，江蘇 南京 210007)

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鹽城金鷹水族館混凝土結(jié)構(gòu)改造與加固

周玉鵬 孔新立 李 豪

(解放軍理工大學(xué)國(guó)防工程學(xué)院，江蘇 南京 210007)

結(jié)合鹽城金鷹水族館的工程概況，對(duì)該工程進(jìn)行了結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定，并提出了結(jié)構(gòu)改造方案，闡述了-2層頂板、混凝土柱及梁的加固設(shè)計(jì)方法，實(shí)踐證明該加固方案有效提高了建筑結(jié)構(gòu)的承載力，確保了結(jié)構(gòu)的安全性。

混凝土結(jié)構(gòu)，加固方案，承載力，碳纖維布

1 工程概況

金鷹國(guó)際海洋世界鹽城有限公司投資10 000萬元，于鹽城新都路南側(cè)，解放南路東側(cè)地塊(金鷹天地廣場(chǎng)-1層、-2層)建設(shè)水族館項(xiàng)目，其中-1層總建筑面積2 760.91 m2，-2層總建筑面積2 380.55 m2。水族館建設(shè)區(qū)域位于原金鷹天地廣場(chǎng)地下室的西南角，地下室為兩層混凝土框架結(jié)構(gòu)，層高從下往上分別為4.2 m,6.2 m，總建筑面積約53 100 m2。根據(jù)建設(shè)單位提出的裝修改造方案(見圖1)，局部樓面需要進(jìn)行切割來布置樓梯，水族館區(qū)域內(nèi)樓板荷載增加，對(duì)-2層頂板進(jìn)行整層計(jì)算，對(duì)水族館影響范圍內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行加固。

2 結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定

為了解結(jié)構(gòu)的安全現(xiàn)狀，并為后續(xù)的裝修改造提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)鹽城金鷹天地廣場(chǎng)-1層、-2層混凝土結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行檢測(cè)鑒定。依據(jù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及原結(jié)構(gòu)建筑、施工圖紙，現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)原天地廣場(chǎng)地下室的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，現(xiàn)將結(jié)果匯總?cè)缦拢?/p>

1)對(duì)結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸現(xiàn)場(chǎng)核查，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)結(jié)構(gòu)布置以及構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果顯示：房屋實(shí)際建造與設(shè)計(jì)圖紙整體相符合。2)對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷現(xiàn)狀進(jìn)行檢查，地下室主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀整體較好，未見結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明顯的裂縫等結(jié)構(gòu)性損傷。3)對(duì)構(gòu)件內(nèi)部鋼筋配置進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)，結(jié)果顯示：抽檢構(gòu)件的主筋數(shù)量、規(guī)格以及箍筋規(guī)格與設(shè)計(jì)基本相符。4)對(duì)結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度、碳化深度檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采用取芯法對(duì)地下室主體結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)證性抽樣檢測(cè)，結(jié)果顯示：實(shí)測(cè)強(qiáng)度值為26.5 MPa～42.7 MPa，構(gòu)件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)混凝土的碳化深度進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，結(jié)果顯示：實(shí)測(cè)值為2.5 mm～6.2 mm，未到達(dá)內(nèi)部鋼筋表面。

3 改造方案

原金鷹天地廣場(chǎng)地下室西南區(qū)域改為建設(shè)水族館，使用功能改變后，樓面荷載亦改變。針對(duì)預(yù)計(jì)使用功能，將-1層?～/①～③區(qū)域以及～?/②～④區(qū)域樓面切割來布置兩處樓梯，將-1層～?/④～⑤區(qū)域以及～?/⑦～⑧區(qū)域樓面切割，連通上下層空間，分別布置海獅展區(qū)和海牛展區(qū)。

采用PKPM軟件對(duì)改造后的結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行復(fù)核。結(jié)構(gòu)布置以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與原設(shè)計(jì)值兩者之中的不利值，對(duì)于結(jié)構(gòu)材料信息，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值小于原設(shè)計(jì)要求則采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值，當(dāng)大于原設(shè)計(jì)要求則采用原設(shè)計(jì)值。根據(jù)PKPM計(jì)算結(jié)果，地下室-2層未切割頂板整體，/④，?/③，/②等共14根柱以及/④～⑤，/②～③，/⑥～⑦等共15根梁需要進(jìn)行加固。

4 加固方案與設(shè)計(jì)

4.1 -2層頂板加固

地下室水族館區(qū)域-2層頂板的加固分為板頂、板底兩個(gè)部分。其中板頂采用新增疊合板與粘貼碳纖維布兩種方式進(jìn)行加固。板頂～/①～⑦以及～?/①～④區(qū)域采用C40混凝土澆筑250 mm高疊合板，疊合板板頂標(biāo)高為-6.55 m，新增疊合板與原頂板采用抗剪鋼筋連接，大樣圖如圖2所示。疊合板柱上板帶配筋為18@100,跨中板帶配筋為18@150，能貫通的全部拉通，疊合板鋼筋端部遇原結(jié)構(gòu)處均需植入原結(jié)構(gòu)20d，端部不遇原結(jié)構(gòu)處，向下彎錨植入原板中，端部做法如圖3所示。板頂圖4區(qū)域則采用粘貼碳纖維3T-200@200(3層碳纖維200 mm寬，中心間距200 mm)加固。地下室-2層頂板板底整體采用粘貼碳纖維加固，其中～?/①～④區(qū)域粘貼碳纖維雙向2T-200@400(2層碳纖維200 mm寬，中心間距400 mm)，其余區(qū)域板底粘貼碳纖維雙向1T-200@400(1層碳纖維200 mm寬，中心間距400 mm)。

4.2 增大截面法加固混凝土柱

對(duì)承載力不足的混凝土柱通過增大截面和配筋來加固。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)不同截面的混凝土柱，采用不同的加固設(shè)計(jì)，其中3種擴(kuò)截面加固柱如圖5所示。新增混凝土采用C50澆筑，通過植筋與原截面可靠連接，植筋采用10鋼筋，一端與新增箍筋焊接，一端植入原混凝土柱，如圖5所示。擴(kuò)截面加固柱柱底縱筋植入底板(見圖6)，柱頂縱筋植入柱帽，當(dāng)邊柱無柱帽時(shí)，則將原柱局部鑿去保護(hù)層，將新增縱筋彎折與原柱縱筋焊接，如圖7所示。

4.3 混凝土梁加固

根據(jù)PKPM計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)改造后，承載力不足的混凝土梁有三類：第一類梁的縱筋以及箍筋布置不足，易發(fā)生彎、剪破壞；第二類梁則是箍筋加密區(qū)不滿足要求，易在受集中力處發(fā)生剪切破壞；第三類屬于梁端頂面縱筋布置不足，易在負(fù)彎矩段發(fā)生受彎破壞。

1)對(duì)于第一類梁，采用粘貼碳纖維布和鋼板U型箍分別進(jìn)行抗彎、抗剪加固。在梁底粘貼碳纖維布3T-600(3層碳纖維布600 mm寬)，梁側(cè)粘貼鋼板U型箍1U-200@300(1 600)/400(1層U型鋼板200 mm寬，加密區(qū)中心間距300 mm，非加密區(qū)中心間距400 mm)，梁側(cè)錨固鋼壓條1Y-100(1層鋼壓條100 mm寬)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土梁的加固，如圖8所示。

2)對(duì)于第二類梁，采用附加鋼板U型箍進(jìn)行加固。在集中荷載兩側(cè)分別粘貼鋼板U型箍1U-3×150×4@200(1層3道鋼板U型箍150 mm寬、4 mm厚，中心間距200 mm)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土梁加固，如圖9所示。

3)對(duì)于第三類梁，采用在梁端粘貼L形鋼板進(jìn)行加固。在梁端粘貼L形鋼板1G-400×5(1層L形鋼板400 mm寬、5 mm厚)，并沿柱向上翻折800 mm，梁面通過M16錨栓錨固2道鋼壓條1Y-100×4(1層鋼壓條100 mm寬、4 mm厚)，柱面也同樣分別通過M16，M20錨栓錨固2道鋼壓條1Y-100×4(1層鋼壓條100 mm寬、4 mm厚)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土梁加固，如圖10所示。

5 結(jié)語

鹽城金鷹水族館混凝土結(jié)構(gòu)改造加固中，在許多方面積累了經(jīng)驗(yàn)，并做了有益的探索。

1)加固方案確定前，對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、可靠的檢測(cè)非常重要，它是所有方案實(shí)施的依據(jù)，避免了盲目改造，杜絕了安全隱患，同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)效益。

2)梁、柱加固方案的選擇對(duì)加固效果起決定作用，不同分析方法得出的結(jié)果往往出入較大，需要綜合考慮各種因素對(duì)最終結(jié)果的影響。

3)在混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中，應(yīng)使用可靠技術(shù)保證新、舊混凝土的連接，使兩者能夠共同發(fā)揮作用。

4)結(jié)構(gòu)的保護(hù)性拆除是改造工程的重難點(diǎn)，容易發(fā)生安全事故。選擇設(shè)計(jì)和施工方案時(shí)需要科學(xué)計(jì)算，同時(shí)運(yùn)用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、臨時(shí)支撐等技術(shù)措施，避免突然加載和卸載沖擊結(jié)構(gòu)。

[1] 楊建江，馮天棟.某雙層獨(dú)立磚柱砌體結(jié)構(gòu)改造與加固[J].施工技術(shù)，2012，41(2):90-93.

[2] 汪 峰.某辦公樓裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)加固施工[J].施工技術(shù)，2009，38(2):67-69.

[3] 信 任，唐如意.某火電廠混凝土框架結(jié)構(gòu)改造與加固[J].施工技術(shù)，2014，43(10):62-65.

[4] 周 勇，魯 軍.北京五洲大酒店東樓混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)[J].施工技術(shù)，2002，31(10):2-4.

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] GB 50367—2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] GB 50010—2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Reconstruction and strengthening on concrete structure of the Yancheng Golden Eagle Aquarium

Zhou Yupeng Kong Xinli Li Hao

(CollegeofDefenceEngineering,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210007,China)

Combining with the engineering present situation of Yancheng Golden Eagle Aquarium, this paper made structure inspection appraisal to the engineering, and put forward the structure renovation scheme, elaborated the reinforcement design methods of -2 layer roof, concrete column and beam, the practice proved that the reinforcement scheme effectively improve the bearing capacity of structures, ensured the safety of structure.

concrete structure, reinforcement scheme, bearing capacity, carbon fiber cloth

1009-6825(2016)05-0044-03

2015-12-02

周玉鵬(1991- )，男，在讀碩士； 孔新立(1979- )，男，副教授； 李 豪(1990- )，男，在讀碩士

TU746.3

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