廣西某工業(yè)廠房加固改造設(shè)計(jì)方案探討

陳惠書(shū)

（福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司， 福建 福州 350000）

1 工程概況：

本工程建成于二十世紀(jì)七八十年代，原使用用途為生產(chǎn)廠房。該廠房含一個(gè)單層混凝土柱廠房及一個(gè)附屬房屋，縱向長(zhǎng)138.7m，橫向?qū)捈s21.16m，總面積約2848 平方米。主體廠房結(jié)構(gòu)形式為單層單跨混凝土柱廠房，單跨跨度18m；廠房東側(cè)有一個(gè)附屬磚混結(jié)構(gòu)房屋。排架柱為帶牛腿工字形截面混凝土柱；屋架為鋼筋混凝土組合屋架；屋蓋為有檁屋蓋，L 形檁條，屋面板為大型屋面板。廠房四周設(shè)圍護(hù)磚墻，圍護(hù)墻厚度為240mm。圍護(hù)墻抗風(fēng)柱為工字形截面混凝土柱。該廠房圍護(hù)墻有兩道混凝土圈梁。

2 該樓現(xiàn)狀及平立面圖：

根據(jù)鑒定單位鑒定報(bào)告及外觀檢查，提出以下幾點(diǎn)主要問(wèn)題及處理方案：

經(jīng)檢查，該廠房部分混凝土柱、吊車(chē)梁、屋面板或天溝板存在混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂或鋼筋外露銹蝕的情況；柱頂預(yù)埋件及其與屋架的焊接焊縫表面銹蝕。如下圖所示：

采用的加固處理措施：a、對(duì)已經(jīng)銹蝕的鋼筋應(yīng)先進(jìn)行除銹處理；b、將混凝土表面的浮渣、油脂、雜物以及混凝土風(fēng)化部分除去，把混凝土松動(dòng)部分鑿除，直到混凝土的密實(shí)部分；c、為加強(qiáng)新、舊混凝土的整體結(jié)合，在澆筑混凝土前，在原有混凝土結(jié)合面上先涂刷一層高粘結(jié)性能的界面結(jié)合劑，可采用高標(biāo)號(hào)水泥漿或環(huán)氧樹(shù)脂膠；d、采用高一級(jí)微膨脹補(bǔ)償收縮混凝土澆筑或M15 水泥砂漿抹面；e、新澆砼應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),宜用麻袋包扎澆水養(yǎng)護(hù),每天至少澆水三次,保證麻袋保持潮濕狀態(tài),養(yǎng)護(hù)期為14 天。其處理分別參考如下圖例：

2、個(gè)別圍護(hù)墻存在裂縫。分析裂縫成因主要與砌體墻溫度收縮相關(guān)。經(jīng)檢查，附屬房屋個(gè)別砌體墻存在裂縫。如下圖所示：

采用的加固措施：采用砌體壓力灌漿（水泥聚合灌漿液）補(bǔ)強(qiáng)加固，其工藝流程見(jiàn)下圖：

標(biāo)定灌漿嘴位置施工注意事項(xiàng)：灌漿嘴應(yīng)設(shè)置在裂縫起訖點(diǎn)、交叉點(diǎn)及裂縫較大部位，其間距宜滿(mǎn)足以下規(guī)定：當(dāng)裂縫寬度為＜1mm 時(shí)，間距為200～300mm；當(dāng)裂縫寬度為1～5mm 時(shí)，間距為300～400mm；當(dāng)裂縫寬度為5～15mm 時(shí)，間距為400～500mm。

3、混凝土柱承載能力不足。根據(jù)pkpm 軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，部分廠房混凝土柱承載力不符現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，柱抗力與荷載效應(yīng)之比 R/ros＜1.00。根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50144-2019）及混凝土柱鋼筋外銹蝕或混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂的嚴(yán)重程度，柱 11-A、7-A、11-D 安全性等級(jí)評(píng)為 c 級(jí)，柱 18-A、1/12-A、 1/12-A、3-D、6-D、8-D、18-D 安全性等級(jí)評(píng)為 b 級(jí)，其他混凝土柱安全性等級(jí)評(píng)為 a 級(jí)。安全性等級(jí)評(píng)為 c 級(jí)柱需采用需采用置換混凝土加固法處理。根據(jù)《 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 加 固 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范》（ GB50367-2006 ） 第 6 章 節(jié) 公 式計(jì)算出置換部分截面面積后，采用高強(qiáng)細(xì)石混凝土或灌漿料置換框架柱外周截面加固施工。施工過(guò)程應(yīng)注意以下事項(xiàng)：a、剔除施工不應(yīng)損傷所有柱筋或改變其原設(shè)計(jì)位置，對(duì)剔除損壞后無(wú)法復(fù)原的箍筋，應(yīng)按原設(shè)計(jì)更新替換；b、盡量減少被加固柱子的剔除時(shí)間、剔除與填補(bǔ)澆筑的間隔時(shí)間。澆筑施工前，先清除殘存在剔除面上的疏松層及粘連在外露鋼筋上的混凝土碎渣，然后水沖洗；c、將柱填補(bǔ)區(qū)的上端剔鑿為斜面，以利于該部位澆筑填補(bǔ)密實(shí)；d、從柱側(cè)面模板的臨時(shí)開(kāi)口與上端設(shè)置的喇叭口依次澆筑置換材料，并適時(shí)封堵柱側(cè)模進(jìn)料口，剔鑿清楚柱上端進(jìn)料口形成的外凸部分。

4、原屋頂面層做法僅為35mm 厚保護(hù)層，改造為主題餐廳之后，必須增加相應(yīng)的防水、隔聲和保溫措施，屋面實(shí)際荷載大幅增加；建筑建成已近半個(gè)世紀(jì)，其間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范歷經(jīng)多次修訂，無(wú)論是各種活荷載的取值還是設(shè)計(jì)安全系數(shù)都較之當(dāng)時(shí)有大幅提升，而改造后的建筑必須復(fù)核其整體抗震能力及各構(gòu)件的承載力是否滿(mǎn)足現(xiàn)行最新結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求，并滿(mǎn)足后續(xù)30 年的使用安全性。 自然折舊對(duì)原構(gòu)件承載力的削弱：根據(jù)結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定報(bào)告的描述，屋架及屋面板存在鋼筋外露腐蝕或混凝土保護(hù)層繡脹，屋架支撐表面腐蝕，柱間支撐全部被拆除。不滿(mǎn)足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009 第8.1.3 條要求。對(duì)于存在缺陷或損壞、承載力或構(gòu)造不滿(mǎn)足規(guī)范要求的構(gòu)件及部位，建議進(jìn)行修補(bǔ)或加固處理、更換構(gòu)件等措施。

加固改造策略：a 直接加固屋架:需要對(duì)原屋架進(jìn)行保護(hù)性拆除，全桿件加厚截面約200mm，改造后與原屋架外觀相差較大，工藝復(fù)雜，施工工期及造價(jià)相對(duì)較高。b、仿制替換屋架:按照原屋架形式進(jìn)行原樣仿制，改造后與原屋架外觀相同，施工工期及造價(jià)相對(duì)適中。c、制做鋼結(jié)構(gòu)屋架:新建鋼結(jié)構(gòu)屋架與原屋架外觀相差較大，不利于維護(hù)原有建筑風(fēng)貌特征，施工工期及造價(jià)相對(duì)適中。

通過(guò)研究論證和比對(duì)，仿制替換屋架方案較合理。保存現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系不變的前提下，重做輕質(zhì)屋面，落架屋頂原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括屋架和屋面板，同時(shí)對(duì)原構(gòu)件尺寸進(jìn)行測(cè)繪，并按1:1 進(jìn)行仿制替換。在加固過(guò)程中綜合考慮于屋面板頂增加保溫（60 厚擠塑聚苯乙烯泡沫塑料）和防水（SBS(3+3)熱熔型聚酯胎改性瀝青防水卷材）等措施，對(duì)荷載及抗震安全等結(jié)構(gòu)安全的影響，保證加固后符合各項(xiàng)使用要求。其中仿制屋架與原砼柱采用螺栓連接，梯形屋架結(jié)構(gòu)支撐體系按新的抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，沿屋脊和檐口設(shè)置縱向豎向支撐，同時(shí)端開(kāi)間和中間跨布置上下弦的屋面水平支撐，以形成完整結(jié)構(gòu)體系。綜上，常規(guī)的設(shè)計(jì)思路是沿用原建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)其采取加固措施，以滿(mǎn)足新建筑功能和現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。然而在深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是在對(duì)現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定之后，我們發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目的具體情況存在諸多特殊因素，例如結(jié)構(gòu)構(gòu)件超期使用、現(xiàn)狀保護(hù)缺失致使構(gòu)件殘損加劇、屋頂開(kāi)裂滲水嚴(yán)重，施工成本，工期等，對(duì)全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件一律采取常規(guī)加固并非最合理的方案，仿制替換也是另一種思路方案。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)該工業(yè)廠房存在的問(wèn)題及現(xiàn)今改造后的需求, 在保證安全情況下，采取了相應(yīng)的加固改造設(shè)計(jì)方案, 以提高了建筑的抗震能力, 而且改善了內(nèi)部部分構(gòu)件承載力， 同時(shí)滿(mǎn)足修舊如舊的設(shè)計(jì)原則。我國(guó)五、六十年代修建的大批工業(yè)與民用建筑, 都已接近設(shè)計(jì)使用年限, 其鑒定維修加固已大量提到議事日程上來(lái)，類(lèi)似的工業(yè)廠房都可通過(guò)整體改造后用于創(chuàng)意類(lèi)產(chǎn)業(yè)、辦公、展覽、商業(yè)、企業(yè)孵化等用途，其效果很好, 在我國(guó)具有廣泛的應(yīng)用前景。