鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造在某商業(yè)綜合體設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

洪陳玉

摘 要：商業(yè)綜合體設(shè)計(jì)施工過程中，由于建筑使用功能的調(diào)整，對(duì)于已施工的結(jié)構(gòu)主體難免會(huì)出現(xiàn)局部構(gòu)件原設(shè)計(jì)不滿足規(guī)范要求的情況。此時(shí)需對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行加固處理。本文通過兩個(gè)案例，詳細(xì)闡述了植筋技術(shù)、增加截面加固法以及粘貼鋼板加固法在某商業(yè)綜合體鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用。通過合理科學(xué)運(yùn)用加固措施，保證結(jié)構(gòu)的安全性，也為此類設(shè)計(jì)提供有益參考。

關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合體;植筋技術(shù);增加截面加固法;粘貼鋼板加固法

隨著城市化進(jìn)程的加速發(fā)展，全國(guó)各大城市、甚至三四線城市也涌現(xiàn)出大量集購(gòu)物、餐飲、影院等為一體的商業(yè)綜合體建筑。商業(yè)綜合體建筑，由于其單體面積大、商鋪數(shù)量多，初始的設(shè)計(jì)往往不能完全滿足后續(xù)所有商家的需求。所以此類項(xiàng)目一旦開始施工后，難免需要對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。現(xiàn)階段，商業(yè)綜合體建筑往往采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于業(yè)態(tài)的變更以及政府相關(guān)主管部門的要求，部分已施工的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能存在不滿足規(guī)范要求的情況。此時(shí)則需要根據(jù)新的使用功能要求，結(jié)合規(guī)范和業(yè)主要求選取合理的荷載值，對(duì)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，對(duì)于其中不滿足規(guī)范要求的主體和構(gòu)件進(jìn)行加固處理。

1 工程概況

本工程位于福建省南平市建陽(yáng)區(qū)，本項(xiàng)目為新建一商業(yè)綜合體，地上六層，局部一層，建筑高度31.40米。主體為三層商業(yè)體、四層為餐飲、五～六層為影城，屬于一類高層公共建筑。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。本工程所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度（0.05g），II類場(chǎng)地，地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為乙類。該工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法與應(yīng)用

根據(jù)建筑功能調(diào)整并結(jié)合該工程特點(diǎn)，對(duì)已施工的結(jié)構(gòu)主體和構(gòu)件進(jìn)行復(fù)核設(shè)計(jì)。由于該工程的建筑功能調(diào)整均為局部小范圍調(diào)整，調(diào)整前后對(duì)框架主體結(jié)構(gòu)影響不大，故所采用的混凝土加固方法主要是針對(duì)于構(gòu)件而言。本工程主要采用植筋技術(shù)、增加截面加固法以及粘貼鋼板加固法。以下兩個(gè)案例均是主體結(jié)構(gòu)已施工至四層以上時(shí)，由于業(yè)態(tài)調(diào)整提出的修改。下面就通過這兩個(gè)案例闡述以上結(jié)構(gòu)加固方法的應(yīng)用。

2.1 新增樓梯間的加固處理

根據(jù)建設(shè)單位使用要求，需要在1B層至三層22～23軸交H～J軸增加樓梯間，此處原設(shè)計(jì)為商鋪。本文僅以三層結(jié)構(gòu)改造進(jìn)行闡述，原三層此處結(jié)構(gòu)布置圖以及相應(yīng)改造后結(jié)構(gòu)布置圖分別詳見圖一、圖二。圖一中斜陰影范圍即為新增樓梯間位置，此范圍機(jī)械切割。

經(jīng)計(jì)算比較，原設(shè)計(jì)豎向構(gòu)件以及KL3、KL4、L1均能滿足要求，KL1、KL2、L3需要加固處理，L4為新增次梁，L4采用植筋與已有結(jié)構(gòu)連接。KL1、KL2、L3改造前后梁跨中與支座正截面彎矩設(shè)計(jì)值（原設(shè)計(jì)配筋并未放大太多，近似取原結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面受彎承載力等于原設(shè)計(jì)正截面彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較）以及彎矩設(shè)計(jì)值增幅比例詳表一。

由上表可以看出，改造后KL1、KL2、L3的彎矩設(shè)計(jì)值均增大很多，此時(shí)可根據(jù)GB 50367-2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》^[1]采用植筋技術(shù)與增加截面加固法進(jìn)行加固處理。此處采用向下加大截面，KL1、KL2截面增大為300mmX1000mm，L3截面增大為200mmX1000mm。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，原設(shè)計(jì)支座處配筋能夠滿足要求，無需另行加固。加固改造后，斜截面受剪承載力也能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。增加截面加固做法詳圖三，具體配筋可根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定，本文不再一一贅述。

增大截面混凝土采用C35的細(xì)石混凝土（原結(jié)構(gòu)梁混凝土等級(jí)為C30），加微膨脹劑，新舊混凝土交接處鑿毛刷界面劑。新增受力鋼筋采用U形箍筋與原受力鋼筋連接，外側(cè)兩肢箍筋與原梁箍筋雙面焊5d，內(nèi)部?jī)芍玌形箍筋植入梁內(nèi)（僅有兩肢箍筋時(shí)，則無此項(xiàng)）。新增底部鋼筋兩根角筋應(yīng)植入支座，其余底部鋼筋根據(jù)需要植入支座。由于原構(gòu)件已有縱向受力鋼筋，新增部分鋼筋可按構(gòu)造要求植筋，其植入支座的長(zhǎng)度滿足構(gòu)造規(guī)定即可。當(dāng)加固截面高度較高時(shí)，尚應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置腰筋，腰筋需植入支座，植筋要求也需滿足構(gòu)造規(guī)定。

2.2 商業(yè)店鋪調(diào)整為KTV，荷載增加后加固處理

根據(jù)業(yè)態(tài)調(diào)整，三層21～27軸交C～G軸原設(shè)計(jì)為商鋪，現(xiàn)調(diào)整為KTV，KTV內(nèi)部包間墻體采用輕質(zhì)隔音墻體。原結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)為8.4m×8.4，標(biāo)準(zhǔn)跨采用單向板布置，X向框架梁截面為300mmX700mm，Y方向框架梁以及中間兩道次梁截面均為200mmX650mm，板厚100mm。結(jié)構(gòu)板自重為2.5KN/m²，結(jié)構(gòu)梁自重折算成板面荷載為1.5KN/m²，面層恒載為2.0KN/m²，活載為4.0KN/m²。則原荷載設(shè)計(jì)值約為q₁-1.2×（2.5+1.5+2）+1.4×4-12.8KN/m²。業(yè)態(tài)調(diào)整后，KTV使用活荷載加輕質(zhì)墻體折算荷載一共取為5.5KN/m²，則調(diào)整后荷載設(shè)計(jì)值約為q₂-1.2×（2.5+1.5+2）+1.4×5.5-14.9KN/m²（由于該項(xiàng)目為2019年之前的項(xiàng)目，故本文論述時(shí)，仍按GB 50068-2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》^[2]之規(guī)定取荷載分項(xiàng)系數(shù)）。調(diào)整后荷載增加約16.4%。經(jīng)計(jì)算比較，原結(jié)構(gòu)豎向配筋滿足計(jì)算要求，原結(jié)構(gòu)梁、板配筋值增大約16～18%，符合初步估算結(jié)果。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》，粘貼鋼板加固法操作簡(jiǎn)單、施工快捷，可優(yōu)先采用此法對(duì)梁、板進(jìn)行加固。

限于篇幅，本文主要給出框架梁粘貼鋼板加固做法，分別詳圖四～六。

粘貼鋼板加固法使用專門配置的結(jié)構(gòu)膠粘劑將薄鋼板粘貼在混凝土構(gòu)件表面，以使鋼板與混凝土整體共同作用的一種加固方法。對(duì)梁底加固時(shí)，是在梁底粘貼鋼板，再通過U形鋼箍板以及壓條、化學(xué)錨栓與原結(jié)構(gòu)梁連接，以達(dá)到對(duì)梁底截面加固的要求。對(duì)梁截面支座加固時(shí)，此處為負(fù)彎矩區(qū)，在支座處粘貼鋼板，鋼板的截?cái)辔恢脩?yīng)滿足負(fù)彎矩包絡(luò)圖要求且要滿足規(guī)范構(gòu)造要求。一般為施工方便，取l₀/3且≥1m，此時(shí)可以滿足上述要求。梁面粘鋼時(shí)，為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，尚應(yīng)設(shè)置化學(xué)錨栓加強(qiáng)鋼板與原結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。

值得注意的是，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，粘貼鋼板加固法加固后，混凝土正截面受彎構(gòu)件承載力的提高幅度不應(yīng)超過40%。其目的是為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，也是為了強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”。因此對(duì)于改造后彎矩設(shè)計(jì)值增幅較多時(shí)，則不應(yīng)采用粘貼鋼板法，如案例一增加樓梯間而引起的加固改造。

3 結(jié)語(yǔ)

通過具體案例分析，闡述了植筋技術(shù)、增加截面加固法以及粘貼鋼板加固法在某商業(yè)綜合體混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用。通過合理運(yùn)用加固措施，保證結(jié)構(gòu)主體與構(gòu)件的安全性，給建筑使用功能調(diào)整提供可行性。

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