衢州某展覽館升級改造與加固設(shè)計

馮 猛

(上海風(fēng)語筑展示股份有限公司，上海 200436)

展覽館是一個用于展示商品、會議交流、信息傳播、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易等的活動場所。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于展館的需求不斷增加，既有展覽館的功能已不能滿足日益增長的社會需求，舊展覽館的升級改造勢在必行。本文以衢州某展覽館升級改造為例，對改造過程中的加固方法進(jìn)行了總結(jié)，以供類似工程借鑒。

1 工程概況

該展覽館位于衢州市柯城區(qū)，該建筑于2007年竣工。主體結(jié)構(gòu)為多層現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，主樓結(jié)構(gòu)5層，結(jié)構(gòu)總高度20.28 m。裙樓結(jié)構(gòu)2層，結(jié)構(gòu)高度9.48 m。基礎(chǔ)形式為天然地基淺基礎(chǔ)形式，采用獨(dú)立基礎(chǔ)+地基梁。現(xiàn)因展覽館升級改造，需要增加1層～5層的電梯一部。原結(jié)構(gòu)平面見圖1，增加電梯后的局部結(jié)構(gòu)平面見圖2。

增加電梯涉及到對原結(jié)構(gòu)樓板的局部開洞、改造區(qū)域受力構(gòu)件的重新布置以及改造區(qū)域原有構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)等工作。在選擇結(jié)構(gòu)改造時方案應(yīng)采用振動小、對原結(jié)構(gòu)破壞小且易于施工的方案，以確保改造后原結(jié)構(gòu)的安全使用。

2 結(jié)構(gòu)開洞

傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)拆除方式主要有人工錘鑿、機(jī)械捶打、風(fēng)鎬、液壓破碎等。這些方法除了會產(chǎn)生大量的粉塵、噪聲外，對需保留的混凝土結(jié)構(gòu)也會造成不必要的破壞。鑒于此種情況，本次展館新增電梯位置混凝土采用靜力切割+局部人工鑿除的方式進(jìn)行拆除，以有效降低混凝土拆除過程對原結(jié)構(gòu)的不利影響。靜力切割是用專用混凝土切割機(jī)械設(shè)備進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)拆除。綜合考慮工期及經(jīng)濟(jì)因素，在本項(xiàng)目中擬采用洞口中部切割、邊部鑿除的方案進(jìn)行混凝土拆除。靜力切割相對于傳統(tǒng)的拆除方式具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

1)施工精度高，機(jī)械化程度高。

2)施工過程無振動，對原結(jié)構(gòu)無損傷。

3)施工過程無粉塵，噪聲低，有益于環(huán)保。

4)切割面平整，切割精度更高，外表美觀無需再對切割面做修整。

5)施工速度快，效率高。

3 新增電梯井道設(shè)計

為方便施工并有效縮短工期，新增電梯井道采用鋼框架結(jié)構(gòu)，電梯頂蓋采用鋼梁+混凝土樓板組合梁形式。采用此體系，除電梯頂蓋需要現(xiàn)場澆筑混凝土外，其余鋼構(gòu)件都可以在工廠預(yù)制，僅需現(xiàn)場安裝即可，大大縮短了施工工期。為避免新增電梯對原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)造成不利影響，避免繁瑣的基礎(chǔ)加固，新增電梯基礎(chǔ)采用獨(dú)立的筏板基礎(chǔ)+錨桿靜壓樁形式。新增電梯基礎(chǔ)見圖3。

通過以上的設(shè)計，新增電梯井道自成體系，與原結(jié)構(gòu)脫開，有效的降低了新增電梯對原結(jié)構(gòu)的不利影響，并大大縮短了施工工期。

錨桿靜壓樁是錨桿技術(shù)與靜壓樁技術(shù)相結(jié)合形成的一種樁基礎(chǔ)施工工藝，施工時在基礎(chǔ)上埋設(shè)錨桿來固定壓樁反力架，以建筑自重荷載作為壓樁反力，用千斤頂將樁通過預(yù)留孔逐段壓入土體中，然后將樁與基礎(chǔ)連接在一起，從而達(dá)到提高地基承載力和控制沉降的目的。它具有施工靈活、方便，作業(yè)面小，并且低能耗、無振動、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)。但錨桿靜壓樁在沉樁過程中易產(chǎn)生擠土效應(yīng)，影響周邊建筑。因此在樁基施工時，應(yīng)優(yōu)化施工程序，合理安排壓樁順序，嚴(yán)格控制施工工藝和施工進(jìn)度，合理控制成樁速率，盡量降低擠土效應(yīng)對周邊建筑的影響。這也是該項(xiàng)目施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，是能否完成設(shè)計需求的關(guān)鍵所在。

4 原結(jié)構(gòu)加固設(shè)計

4.1 加固方案的確定

在確定加固方案時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況綜合分析，選擇恰當(dāng)?shù)募庸谭椒ǎ纫獫M足結(jié)構(gòu)的安全性要求，又要能實(shí)現(xiàn)施工的經(jīng)濟(jì)性。因此，在加固設(shè)計中對加固方法進(jìn)行了對比以確定最終的方案。

對于混凝土樓板開洞來講，常規(guī)采用的加固方法有板底增設(shè)型鋼梁加固法、新增混凝土梁加固法、粘鋼加固法、粘貼碳纖維加固法等。

1)板底增設(shè)型鋼梁加固法。

板底增設(shè)型鋼梁加固法是采用在洞口邊增設(shè)型鋼支承邊梁的方式來傳遞荷載。型鋼通常采用H型鋼或工字鋼，型鋼兩端采用化學(xué)錨栓與原結(jié)構(gòu)梁、柱連接。該種加固方法需要將型鋼梁與混凝土板充分頂緊以保證可靠傳力，在結(jié)構(gòu)使用過程中受樓面振動荷載影響大，容易導(dǎo)致型鋼梁與混凝土板脫開而降低加固效果。因此，此法不適合本工程。

2)新增混凝土梁加固法。

新增混凝土梁加固法是在洞口邊部增設(shè)混凝土梁以可靠傳力的加固方法。原樓板鋼筋彎折錨固進(jìn)入新增混凝土梁內(nèi)，新增梁鋼筋采用植筋方式與原結(jié)構(gòu)梁或柱連接。該種方法可以有效保證加固后構(gòu)件的整體受力，同時為保證施工的速度，可以采用灌漿料混凝土來澆筑。因此，此方法適合本工程。

3)粘鋼加固法。

粘鋼加固法是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的一種加固方法。該法施工簡便快捷，自重增加小，不改變結(jié)構(gòu)外形，不影響建筑使用空間，但加固效果很大程度上與粘貼工藝及施工人員操作水平有關(guān)。同時，還有膠體的耐久性和防火性能問題，鋼板防腐和防火處理等。因此，施工質(zhì)量不易保證，此法不適合本工程。

4)粘貼碳纖維加固法。

粘貼碳纖維加固法是用膠結(jié)材料把碳纖維片材粘貼于被加固構(gòu)件，以提高構(gòu)件承載能力的一種方法。粘貼碳纖維加固法具有節(jié)省空間，施工簡便，不需要現(xiàn)場固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點(diǎn)。另外，采用該工法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。因此，此法適合本工程。

4.2 加固設(shè)計原則

在加固設(shè)計中，應(yīng)嚴(yán)格按照GB 50367—2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，加固后結(jié)構(gòu)使用年限按30年考慮，并定期檢查建筑工作狀態(tài)。同時，應(yīng)充分考慮施工工期，施工造價以及技術(shù)的安全可靠性。

4.3 加固計算結(jié)果

結(jié)構(gòu)整體計算采用盈建科建筑結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行分析，同時根據(jù)改造后的建筑布置圖紙對改造部位結(jié)構(gòu)進(jìn)行梁、板布置調(diào)整并施加實(shí)際荷載，并將計算結(jié)果與原結(jié)構(gòu)竣工圖紙進(jìn)行對比。經(jīng)計算分析，原設(shè)計的樓板配筋均滿足要求，僅局部框架梁配筋不足。

4.4 主要構(gòu)件加固方法

4.4.1樓板開洞加固

樓板采用靜力切割+局部鑿除方法開設(shè)洞口后，在洞口邊部新增混凝土梁形成新的傳力體系。其中新增混凝土梁鋼筋通過植筋與原結(jié)構(gòu)連接，同時采用灌漿料混凝土澆筑以縮短養(yǎng)護(hù)時間，加快施工進(jìn)度。洞邊加固做法見圖4。

4.4.2原結(jié)構(gòu)梁加固

對于局部配筋不滿足的框架梁采用粘貼碳纖維加固法，通過改造后的梁截面受力要求，按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)條文要求，計算需要粘貼的碳纖維數(shù)量，具體加固做法見圖5。

5 結(jié)語

本工程在新增電梯改造過程中，綜合采用了錨桿靜壓樁加固技術(shù)、粘貼碳纖維加固技術(shù)、植筋加固技術(shù)以及靜力切割加固技術(shù)等多種加固方法。在充分保證改造后建筑結(jié)構(gòu)使用安全的情況下，縮短了施工工期并降低了施工造價，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似工程積累了參考經(jīng)驗(yàn)。