唐山市某磚混結構接建方案分析

李艷梅 溫 欣

建筑物加固補強技術應用非常廣泛，已經涉及到各種結構形式和構件的改、擴建工程，包括框架，砌體，剪力墻結構的接層改造，樓板封堵，陽臺接建，建筑物的整體功能改造等各種相關技術，例如預應力加固，增大截面補強，外包型鋼，碳纖維加固，增加支點法，粘鋼加固等各種方法都形成了專業規范和圖集指導具體工作。我國普通建筑物的使用年限一般控制在50年，唐山市的既有建筑物整體上皆為震后重建，截止目前大多已經進入“中老年期”，且既有建筑的使用功能已經不能滿足當前的使用要求，考慮拆除重建成本較高，對于周圍環境可能造成的污染及建筑材料的浪費，對建筑物進行接層改造成為了一條能夠滿足各方需求的重要途徑。近年來，隨著包括唐山市政協辦公樓改造項目，市眼科醫院接建項目，市某大型KTV接建項目以及唐山啟新百貨大樓整體改造等一大批相關項目的投入運行表明了唐山市在接層改造技術方面已經走在了行業的前列。

1 接建項目分析

1.1 項目概況

該項目為唐山市某進修學校辦公樓，始建于1988年，結構形式為磚混兩層，局部三層，基礎形式為條基，甲方要求在原有建筑二層頂板接建一層同原有局部三層形成整體，新功能布置為會議室，接層面積約為300 m2。

1.2 鑒定設計依據

甲方提供原始資料包括施工竣工驗收資料，工程建材檢驗報告，建筑結構設計圖紙，唐山規劃建筑設計研究院出具的抗震評估報告。

1.3 接建基本流程

出具鑒定報告→接層方案研究→原加固驗算補強→接建部分設計。

1.4 項目接建分析

原建筑物已經使用30年，期間我國相關規范多次修訂，抗震鑒定專家組成員根據結構施工圖，驗收記錄及檢測報告，經實地踏勘后證明該建筑物整體使用狀態良好，磚砌體，砂漿強度滿足當前抗震和使用要求，墻體不存在空鼓，無嚴重酥堿和明顯歪閃現象，無肉眼能看見的明顯裂縫，混凝土構件(構造柱，圈梁)未見露筋銹蝕現象，上部結構基本按圖施工。但發現既有建筑窗垛墻長度，窗間墻等均不符合現有結構抗震要求，同時在水房間局部砂漿強度太低，結合上部接層方案，可能涉及到針對具體的結構構件需要進行加固處理以保證結構滿足承載力要求。

上部接建方案分析:1)砌體接層方案。砌體接層方案跟原有建筑風格保持一致，具有造價較低，施工方便，工期不長的優點，但缺點在于原有結構墻體需承受接建部分構件傳遞的較大荷載，對原有墻體和基礎受力不利，因此不建議采用本方案。2)外套框架接層方案。外套框架接層方案屬于外套結構接層防范，是當前新出現的一類接層方法，適用于原有建筑物承載能力有限，接層部分重量較大，如果空間條件允許，在原砌體外墻單獨做框架結構，把砌體結構容納在立面，此方案具有施工方便，對原有建筑不會形成危害的優點，但缺點在于造價較高，施工周期相對較長，且占用一定的空間，不適用于本次接層改造。3)輕鋼接層方案。輕鋼結構在一般廠房中應用較多，施工簡單，主要受力構件可以工廠預制，具有較好的經濟性，同時重量較輕，柱腳傳遞的上部力較小，可以通過構造柱傳遞到基礎，不會對墻體和基礎產生不利作用，考慮到甲方對結構外形要求不高以及本次接層為一層，門架跨度不大(為24 m)，層數較少(為一層)，層高較低(為3.2 m)，且經過對新接輕鋼結構部分進行二次裝修處理，可以滿足甲方的要求，因此本次接層方案采用輕鋼接層，但仍需要驗算新接建結構對于原有結構體系的不利影響，判斷是否需要對原有砌體結構體系加固處理。

1.5 接層設計成果

單榀輕鋼屋架示意圖見圖1。

2 加固方案分析

2.1 加固前期分析要點

1)甲方提供原始圖紙，建立原有建筑模型，輸入接層后型鋼柱傳遞給下部結構的軸力，可以分析結構受力是否滿足，經過驗算，結構墻體不必另外進行補強處理。2)樓蓋補強。考慮到屋頂樓蓋為裝配式預制空心板，板厚較厚(h=180 mm)，但在板塊中存在現澆混凝土帶，樓蓋整體性較好，同時結合現場觀察發現樓蓋無破壞征兆，經過驗算樓蓋不必進行加固處理。3)室外樓梯接建。室外樓梯為板式樓梯，根據原有結構施工圖配筋可以得到具體構件的設計承載能力，考慮新接建樓梯為鋼梯，需要接長相關構造柱，同時對接建部分樓梯的受力進行分析試算發現需要對二層頂部梯梁進行加固以保證滿足其抗剪和抗彎要求，構造柱和其他構件均滿足強度要求，不必進行處理。4)基礎分析。結構接層后上部結構傳力在結構下部條形基礎承載能力范圍之內，不必對基礎進行加固處理。5)梁，柱構件分析。在接建部位原結構屋頂處沒有承重梁，因此不必驗算，構造柱和圈梁屬于連系構件，主要作用是提高結構的整體性能，兩種構件配筋合理，在外表面沒有發現存在可能導致性能下降的征兆，因此可以認為整體性良好，可以不必處理。

2.2 加固方案選擇

當前房屋加固方法眾多，包括碳纖維加固法，外粘型鋼加固法，體外預應力加固法，增大截面加固法，粘鋼加固法等具體的加固方法，粘鋼加固法因為具有施工便捷，施工期間不影響結構使用，加固后對外觀幾乎沒有影響，而且經濟，且強度提高幅度大，從而被廣泛采用，在唐山市的加固補強項目中多次得到應用，因此本項目加固選擇采用粘鋼加固方案。

2.3 加固工法及操作要點

1)粘鋼加固施工流程。鋼板制作→基底處理→卸荷→配膠→粘貼→固定及加壓→固化→檢驗→防腐處理。2)操作要點:a.鋼板制作。按設計圖紙要求，根據混凝土構件的實際尺寸對鋼板進行下料、成型、鉆孔。b.基底處理。表面處理包括加固構件結合面處理及鋼板貼合面處理。c.卸荷。為減輕和消除后粘鋼板的應力，應變滯后現象，粘鋼板前宜對構件適量進行卸荷。d.配膠。目前各種結構加固用膠粘劑基本上為甲、乙雙組分，使用前需進行現場質量檢驗，進行抗拉拔試驗，合格后方能使用，使用時在現場臨時配制，配制時按產品說明書規定進行。e.粘貼。膠粘劑配制好后，用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面，使膠能充分浸潤、滲透、擴散、粘附于結合面。f.固定與加壓。鋼板粘好后，應立即用特制U形夾具夾緊或用支撐頂撐或用膨脹螺栓等固定，并適當加壓，以使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。g.固化。結構膠粘劑都是常溫(20℃)下固化，24 h即可拆除夾具或支撐，3 d即可受力使用。h.檢驗。粘鋼結束后，組織有關人員驗收，發現問題及時處理。i.防腐處理。外部粘鋼加固鋼板，應按設計要求進行防腐處理。一般采用刷防銹漆、鋼板網抹灰或噴防火涂料的方法進行保護。

2.4 加固成果

樓梯加固示意圖見圖2。

3 結語

既有建筑的接建設計不同于新建筑設計，對工程結構設計人員要求較高，要求設計人員能夠對既有房屋進行加固分析，熟悉各種加固方法的設計要求，熟悉相關加固規范和圖集，熟悉各種結構形式，在工程設計，施工方面具有較豐富的閱歷和經驗。“安全可靠，經濟合理，有利抗震”應該作為結構設計人員對建筑物進行接建設計的基本原則，在實際工程中注意多學習，多思考，多總結才能最終提高自己的設計水平。

[1] 中國建筑標準設計研究院.磚混結構加固與修復圖集(03SG611)[M].北京:中國建筑工業出版社，2003.

[2] GB 50003-2001，砌體結構設計規范[S].

[3] GB 50011-2001，建筑抗震設計規范[S].

[4] JGJ 116-2009，建筑抗震加固技術規程[S].