裝配式鋼筋混凝土結構廠房改建技術研究

鄭信榮 徐 偉

1. 上海新長寧集團建筑裝飾實業有限公司 上海 200050；2. 同濟大學建筑工程系 上海 200092

1 工程設計概況

上海市長寧區昭化路68號飛樂廠內1#、2#樓原均為長柱明牛腿的預制鋼筋混凝土裝配式框架結構體系，其中1#樓原為4 層建筑，2#樓原為地下1 層箱型基礎、地上5 層建筑，2 棟房屋均建造于1974年。商住改建設計方案采用現澆鋼筋混凝土框架結構體系，其中框架柱利用原廠房預制鋼筋混凝土柱用截面加大法進行加大，改建后層高均減小和調整。原結構各層花籃梁和預制板均拆除，新做的框架梁、樓（屋）面板均采用現澆鋼筋混凝土結構。新做框架梁上（下）排中間2 根鋼筋從原柱上開洞穿過，上（下）排最外側2 根鋼筋從新加大的柱中繞過，詳見圖1。

圖1 新建樓層梁與老柱連接節點

1#樓柱網尺寸為6.0 m×6.0 m，原柱斷面尺寸為1層350 mm×500 mm、1層以上350 mm×350 mm，經專業檢測單位現場混凝土構件超聲回彈綜合法測，預制柱混凝土強度推定值為28.0 MPa，柱斷面加大后外包尺寸為600 mm×700 mm。原建筑層高由下至上分別為6.0 m、4.0 m、4.0 m、5.0 m，改建后層高由下至上分別為3.5 m、3.5 m、3.0 m、3.0 m、3.0 m，另加斜屋面閣樓層。

2#樓柱網尺寸6.0 m×（6.0～7.5）m，原柱斷面尺寸為1 層400 mm×500 mm、1 層以上400 mm×400 mm，經專業檢測單位現場混凝土構件超聲回彈綜合法測，預制柱混凝土強度推定值為28.2 MPa，柱斷面加大后外包尺寸為600 mm×700 mm。原建筑層高由下至上分別為6.0 m、4.5 m、4.0 m、4.0 m、4.7 m，改建后層高由下至上分別均為3.0 m（共7 層），另加斜屋面閣樓層。

2 改建主體結構施工新工藝

保證施工過程中安全是該項目的關鍵技術難題。在原柱上開洞對施工階段原結構柱承載力有折減影響，故對施工階段各施工工況的結構安全進行了復核，經計算，1#樓需先拆除原頂層（原4層），2#樓需拆除原頂2層（原4、5層），方能滿足設計方案要求和施工安全要求，即采用先卸載，后改建的方法[1-3]。

2#樓采用加固施工好新1層柱后，依次拆除原5、4層全部結構、拆除原3層頂預制板、拆除原1～3層填充墻，然后由下至上采用建1 層新結構、拆除1 層老結構的流水施工方法。

以2#樓為例，具體工況為：

（a）工況一，加固新1層柱，同時壓錨桿靜壓樁，對原有基礎進行加固（圖2）。

（b）工況二，由上至下拆除原5層、4層全部結構、原3層頂預制板、原1～3層填充墻（圖3）。

圖2 工況一

圖3 工況二

（c）工況三，搭設排架，完成新1層頂板結構澆筑（圖4）。

（d）工況四，新1層頂板上鋪設厚20 mm木模板（主要用于對新澆筑樓板保護），搭設鋼管排架至原1層頂底部，拆除原1層頂預制板及梁（圖5）。

圖4 工況三

圖5 工況四（復核）

（e）工況五，清除破碎混凝土垃圾，搭設新2層排架，完成新2層結構澆筑（圖6）。

（f）工況六，新3層頂板上鋪設厚20 mm木模板，搭設鋼管排架至原2層頂底部，拆除原2層頂預制板及梁（圖7）。

圖6 工況五

圖7 工況六（復核）

（g）工況七，清除破碎混凝土垃圾，搭設新3層排架，完成新3層結構澆筑（圖8）。

（h）工況八，建新4層結構（圖9）。

圖8 工況七

圖9 工況八

（i）工況九，新4層頂板上鋪設厚20 mm木模板，搭設鋼管排架至原3層頂底部，拆除3層頂柱間梁（新4層頂板下排架不得拆除）（圖10）。

（j）工況十，清除破碎混凝土垃圾，搭設新5層排架，完成新5層結構澆筑（圖11）。

圖10 工況九

圖11 工況十

（k）工況十一，新建6層、7層、斜屋面閣樓結構。

3 柱截面加大施工[4-8]

3.1 工藝流程

清理、修整原結構構件→界面處理→安裝新增鋼筋并于原結構連接→噴結構界面劑→安裝模板→澆筑混凝土→拆模養護

3.2 操作要點

3.2.1 界面處理

為確保新舊混凝土結合牢固，原柱面鑿毛、打成溝槽，鑿毛深度應達骨料新面，機械（砂輪）打磨的溝槽，其方向應盡量垂直于構件受力方向，深度約為4～6 mm，間距不應大于箍筋間距。清除松動的骨料、浮渣、塵土，并用清潔的壓力水將結合面沖洗干凈。晾干涂刷混凝土結構界面劑，本工程采用先綁扎新增受力鋼筋和箍筋的方法，在封模前噴混凝土界面劑，立即封模，澆筑混凝土。

3.2.2 混凝土拌制和澆筑

由于柱截面加大每邊只有85～100 mm，其內鋼筋密布，給混凝凝土的澆筑帶來困難。因此，本工程柱截面加大采用C35細石混凝土澆筑，混凝土澆筑采用分段澆筑，柱四邊中的1 個方向的面對2 條邊只封1/2高度的模板，另外2 條邊模板封到頂，先澆下半段混凝土，而后馬上封好另一個方向的2 條邊的上半段模板，在混凝土初凝前及時澆筑剩余上半段的混凝土。由于加大截面的柱內鋼筋密布，振動棒無法使用，采取在模板外側振動的方法進行振搗。拆模后混凝土外觀良好，外光內實。

4 老結構拆除施工

本工程老結構的拆除采用人工拆除結合機械切割的拆除方法。在2 棟房屋間安裝塔吊1 臺，解決了拆除構件的垂直運輸清理問題。

（a）卸載部位的原構件拆除方法：樓板整澆面層采用人工風鎬破碎，定制專用不銹鋼網兜，垃圾收集后放入其中，采用塔吊吊至室外地面后裝車外運；槽型預制板拆除采用塔吊吊運至室外地面車輛后直接外運，采用在花籃梁下搭設排架，切割成2～3 段后，利用塔吊吊運至室外地面車輛后，直接外運；原柱及牛腿拆除采用機械切割，利用塔吊吊運至室外地面車輛后，直接外運。

（b）非卸載部位的原構件拆除方法：樓板整澆面層、預制梁、板均采用人工風鎬破碎的方法，并通過限時施工方法，最大限度減少施工噪音，減少對周邊居民的影響。

拆除施工過程中重點加強對下部已完成新結構的保護，要求下部新結構混凝土強度達到75%后，方可拆除上部需拆的老結構梁板，并在新結構樓板面上鋪設厚20 mm木板，給予保護。

5 新老框架柱連接節點施工

（a）施工前應摸清老結構柱內的配筋情況，開洞盡量避開和減少對原柱內主鋼筋的損壞，采用水鉆機開孔以減少對柱子振動，柱加固新主筋應避開孔洞，以免妨礙后續施工。

（b）梁靠近柱的位置設計采用水平加腋方式，梁上、下外側角部鋼筋打彎后從柱新增截面中穿過。梁中間的鋼筋可采用常規的直螺紋連接接頭，梁外側的鋼筋因在柱新增截面位置打彎，被新增柱主筋卡住不能旋轉，無法采用直螺紋連接，而采用冷擠壓套筒接頭。

（c）為確保洞內混凝土澆灌密實，采用洞內澆筑微膨脹細石混凝土。根據工程實際情況，先澆筑洞內微膨脹細石混凝土，澆至柱外圍300 mm處（設鋼絲網），在其初凝前再澆筑梁板普通混凝土。

圖12、圖13為現場施工實錄。

6 結語

圖12 原框架柱上開孔洞

圖13 新結構層鋼筋施工

（a）本改建項目利用原結構框架柱進行截面加大，而后現澆新的每層梁板結構、拆除原來梁板結構。其適用于原房屋層高較大的廠房改建，可在建筑物總高度不變的情況下，根據需要重新調整層高，改建后房屋占地面積基本不變，建筑層數可以增加，建筑面積可以得到較大幅度的提高，從而可以提高建筑自身的經濟價值。

（b）本工程設計方采用在原柱上開洞、穿新梁部分主筋的設計方案。柱開洞后，柱截面有一定的損失，柱內部分主筋被切斷，柱的承載力受到一定的折減影響，而上部結構的荷載仍存在。在分析計算新做1 層結構、拆1 層老結構的各個施工工況后，發現改建過程中改建結構物不能滿足自身的安全性要求，所以對原結構進行了卸載，拆除原建筑頂上2 層結構，方能滿足施工安全的需要。

（c）通過對該工程的實踐，我們認為設計方案還有改進和優化之處：如可將柱截面再擴大一些，使新框架梁的所有主筋均從新加柱圍套截面內穿過，不在老框架柱上開洞，并采用其他方式加強新梁和老柱的錨固連接措施，老框架柱的承載力就不受影響；另外，在改建過程中出現了柱豎向跨度變大的情況，可設置臨時的柱間鋼系桿進行加固，以自始至終保持改建結構物的整體剛度，給此類項目的改建施工創造簡捷、安全、可行的施工工藝。