某框架—核心筒結(jié)構(gòu)辦公樓局部樓層加固改造技術(shù)探析

任天舒

（安徽省高速地產(chǎn)集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某辦公樓于2016年建設(shè)至今約6年時(shí)間，為地上23層，地下2層框架—核心筒結(jié)構(gòu)，總建筑高度約98.960m，裙房為地上5層，地下2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該建筑位于地震裂縫區(qū)分圖的七度區(qū)，框架、剪力墻抗震等級(jí)均為二級(jí)，根據(jù)對(duì)改建組合的使用要求，需要對(duì)該樓3層～7層進(jìn)行改造加固，經(jīng)過(guò)原設(shè)計(jì)單位的復(fù)核計(jì)算，由于使用功能的改變，相應(yīng)的活荷載取值增加，導(dǎo)致部分構(gòu)件承載力不滿(mǎn)足要求，需要進(jìn)行加固處理。

2 加固改造方案

本工程根據(jù)對(duì)后續(xù)使用功能的需求，要求設(shè)計(jì)單位按照現(xiàn)行規(guī)范對(duì)原結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行調(diào)整，荷載分布及輸入根據(jù)改造后的使用功能進(jìn)行輸入，尤其是部分辦公區(qū)域荷載變成了密集檔案室及機(jī)房區(qū)域，原荷載從2kN/㎡增加至12kN/㎡，導(dǎo)致樓面活荷載大幅度增加，經(jīng)過(guò)計(jì)算，改造區(qū)域豎向構(gòu)件及基礎(chǔ)的承載力滿(mǎn)足計(jì)算要求，大部分水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁板）承載力不滿(mǎn)足計(jì)算要求，需要進(jìn)行加固處理。

2.1 板加固

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，本工程改造后樓板的承載力欠缺幅度較大，考慮到粘貼碳纖維布對(duì)承載力提高幅度不能超過(guò)40%，單一的粘貼碳纖維的方式難以滿(mǎn)足計(jì)算要求。經(jīng)過(guò)我單位與設(shè)計(jì)單位反復(fù)考量，最終確定采用板底增設(shè)型鋼梁與板面粘貼碳纖維布相結(jié)合的加固方式進(jìn)行樓板加固，見(jiàn)圖1所示。

圖1 五層板加固示意圖

板底增設(shè)鋼梁后，可以將原樓板劃分成小跨單向板，跨度范圍在1500mm～1700mm，這樣板底正彎矩區(qū)實(shí)配鋼筋可以滿(mǎn)足計(jì)算要求，板底可不采取其他加固形式。板面負(fù)彎矩不滿(mǎn)足要求的，承載力欠缺幅度在40%以?xún)?nèi)，可采用板面支座處粘貼碳纖維布進(jìn)行加固處理。板底新增設(shè)型鋼梁采用HN 300×150×6.5×9 或 HN350×175×7×11型工字鋼。新增鋼梁與原梁采用后置節(jié)點(diǎn)板+化學(xué)錨栓的方式進(jìn)行連接，如圖2所示，并且在新增鋼梁兩側(cè)的原混凝土梁上粘貼附加錨固的碳纖維布U型箍進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。為了保證新增鋼梁與原樓板協(xié)同工作，要求鋼梁應(yīng)與原混凝土樓板頂緊，并采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行灌注。

圖2 鋼梁與混凝土結(jié)構(gòu)連接大樣

這種加固方式在滿(mǎn)足計(jì)算要求的同時(shí)，最大程度地考慮到施工的便捷及周期?？梢怨?jié)約工程的造價(jià)及工期，但是鋼結(jié)構(gòu)的防腐防火是重中之重，應(yīng)該有專(zhuān)項(xiàng)方案進(jìn)行處理以達(dá)到相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 梁加固

根據(jù)計(jì)算情況，經(jīng)過(guò)綜合比較，該梁采用加大截面法進(jìn)行加固處理，以大幅度提長(zhǎng)升梁的承載能力，梁加大截面法采用梁側(cè)或梁底加大截面與后植筋方式加強(qiáng)，然后采用二次澆注混凝土進(jìn)行處理，見(jiàn)圖3所示。

圖3 梁加大截面大樣

2.2.1 鉆孔植筋

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，確定鋼筋植筋位置，檢查植筋處的周邊尺寸，確保所植鋼筋位于有效約束范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)群錨植筋的最小間距值和最小邊距值要求不小于5d。植筋后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，觀察是否有流膠現(xiàn)象、注膠是否飽滿(mǎn)、固化是否正常。同時(shí)針對(duì)本工程采用任意抽選多根(其數(shù)量按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求)鋼筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋼筋抗拔試驗(yàn)，檢驗(yàn)其錨固力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 鋼筋綁扎、焊接施工

鋼筋綁扎前，校對(duì)成品鋼筋的直徑、形狀、規(guī)格、尺寸和數(shù)量是否與圖紙、料單相符，箍筋末端帶彎鉤的應(yīng)按柱四角逐個(gè)放置，避免在同一邊放置，削弱箍筋的封閉效果。準(zhǔn)備好控制保護(hù)層厚度的砂漿墊塊，鋼筋要嚴(yán)格按圖紙要求綁扎，注意鋼筋間距、位置的準(zhǔn)確，綁扎點(diǎn)牢固。

2.2.3 模板

模板采用支喇叭口形式澆筑混凝土，對(duì)于梁兩側(cè)加大截面的，在樓板開(kāi)槽口澆筑混凝土，喇叭口支模形式見(jiàn)圖4所示。

圖4 喇叭口支模大樣

2.2.3 混凝土澆筑

該項(xiàng)目單個(gè)增大混凝土梁加固用混凝土方量不大，但是混凝土的澆筑質(zhì)量對(duì)混凝土的強(qiáng)度及其重量要求較高，澆筑過(guò)程應(yīng)充分振搗，確?；炷翝仓|(zhì)量一氣呵成，杜絕返工及出現(xiàn)一些質(zhì)量通病。

2.3 柱加固

根據(jù)計(jì)算情況，經(jīng)過(guò)綜合比較，柱子采用外粘型鋼法進(jìn)行加固處理工藝。

①首先將混凝土柱表面用硬毛刷刷除表面油垢污物,再對(duì)表面進(jìn)行打磨，除去1mm～2mm厚表層浮漿等雜質(zhì)，直至完全露出新面，鋼板粘接面須進(jìn)行除銹和粗糙處理。采用鋼絲球或拋丸機(jī)處理鋼材，直至出現(xiàn)金屬光澤，使得鋼材表面變得粗糙。

②根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行外包型鋼安裝，調(diào)節(jié)綴板和對(duì)穿螺栓，使鋼材表面和柱面有2mm～4mm間隙，以確保粘貼面灌注結(jié)構(gòu)膠后有良好的粘結(jié)。

③外包型鋼焊接，所有角焊縫滿(mǎn)足質(zhì)量等級(jí)三級(jí)，焊縫質(zhì)量外觀檢查合格后，進(jìn)行下步工作。

④用結(jié)構(gòu)膠泥封閉角鋼及綴板周?chē)?，在柱面間隔1m～2m錯(cuò)開(kāi)位置，留出排氣孔。

⑤做灌漿嘴,用結(jié)構(gòu)膠封閉梁底鋼材，結(jié)構(gòu)膠固化后，進(jìn)行下步工作。

⑥灌注膠采用建筑結(jié)構(gòu)灌縫粘合劑,分甲、乙二組，使用前應(yīng)進(jìn)行按產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定配制。注意攪拌時(shí)應(yīng)避免水進(jìn)入，按同一方向進(jìn)行攪拌，裝入專(zhuān)用壓力容器內(nèi)。

⑦用空壓機(jī)壓縮空氣將灌注膠通過(guò)灌膠嘴灌入外包型鋼內(nèi)，當(dāng)排氣孔出現(xiàn)漿液后停止加壓，用結(jié)構(gòu)膠泥封堵排氣孔，再以較低壓力維持10min以上，方可停止灌漿。灌注時(shí)用小錘沿鋼板面輕輕敲擊，如無(wú)空洞聲，表示已灌注密實(shí)，否則應(yīng)重新加壓灌注直至密實(shí)。

⑧結(jié)構(gòu)膠初步固化后除去灌漿嘴,不再對(duì)型鋼進(jìn)行錘擊、移動(dòng)、焊接，做好現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)工作，等待灌注膠完全固化。

3 加固質(zhì)量保證

該工程作為在既有建筑物上進(jìn)行的二次施工，首先需要對(duì)有關(guān)的影響施工的設(shè)備、管道、墻體、幕墻等進(jìn)行拆除，拆除工作量巨大，需要求施工單位編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案，確保拆除過(guò)程安全可靠。其余施工工藝要點(diǎn)如下。

3.1 鋼結(jié)構(gòu)防腐防火問(wèn)題

①板底新增鋼梁、連接鋼板、高強(qiáng)螺栓等的除銹、防腐應(yīng)按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行涂刷，不得按照廠(chǎng)家標(biāo)準(zhǔn)。除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到《涂覆涂料前，鋼材表面處理表面清潔度的目視評(píng)定第1部分：未涂覆過(guò)的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級(jí)和處理等級(jí)》（GB/T 8923.1-2011）中的 Sa2.5 級(jí)要求。除銹后的鋼材表面不應(yīng)有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。

②H型鋼梁出廠(chǎng)前應(yīng)除銹，噴涂防銹防腐漆，需要進(jìn)行焊接的連接鋼板，應(yīng)進(jìn)行除銹處理，可現(xiàn)場(chǎng)噴涂防銹防腐漆。

③鋼材防銹防腐漆噴涂應(yīng)按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行底漆、中間漆、面漆噴涂。

④構(gòu)件出廠(chǎng)安裝前，鋼結(jié)構(gòu)表面摩擦連接面，現(xiàn)場(chǎng)焊接兩側(cè)各100mm不能涂漆（型鋼腹板與連接板連接位置）。但焊接部位及兩側(cè)，應(yīng)進(jìn)行不影響焊接的除銹處理。

⑤高強(qiáng)螺栓、墊圈、螺母等連接構(gòu)件應(yīng)采用鍍鋅等方法防護(hù)，安裝后應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)涂，補(bǔ)涂要求與本體部分相同。

⑥對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)焊接預(yù)留部位、未進(jìn)行涂刷的節(jié)點(diǎn)板部位、運(yùn)輸過(guò)程中油漆損傷部位，應(yīng)仔細(xì)打磨后再刷防銹防腐漆，要求與本體部分相同。

3.2 加大截面處理注意問(wèn)題

①根據(jù)圖紙要求，應(yīng)進(jìn)行混凝土碳化深度檢測(cè)，并在有關(guān)單位出具處理意見(jiàn)之后，方可進(jìn)行加固施工。

②新增鋼筋植筋工序應(yīng)按要求定位鉆孔，孔洞必須清理干凈。

新老混凝土結(jié)合處，對(duì)于原混凝土面的基層處理是加大截面工程的關(guān)鍵步驟，應(yīng)重點(diǎn)把控。

③由于該工程為老樓改造工程，所以工藝施工前應(yīng)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，包括是否存在裂縫、缺陷等質(zhì)量問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)告項(xiàng)目部及有關(guān)單位處理。

④加固材料進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)具備合格證及檢測(cè)報(bào)告，并由第三方進(jìn)行抽樣檢查合格后方可施工。

3.3 外粘型鋼及粘貼碳纖維布注意問(wèn)題

外粘型鋼及粘貼碳纖維布的工藝施工前都需要對(duì)結(jié)合面的混凝土表面進(jìn)行處理?；嫣幚頉Q定了施工的可靠性，也對(duì)整個(gè)加固工程的質(zhì)量起著決定性的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

既有建筑物的改造加固工程市場(chǎng)越來(lái)越大，施工單位、工程材料質(zhì)量也良莠不齊，作為業(yè)主單位，從加固方案的選擇階段就應(yīng)該考慮到加固施工單位的施工品質(zhì)、工藝的完成度、施工的可行性及可靠性，要留有充足的富余量，并且后期對(duì)工程施工過(guò)程中的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，這樣才能夠保證加固施工能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。