某工程改造加固方案分析

黃洪穎

(廈門合道工程設計集團有限公司 福建廈門 361004)

1 工程概況

某碼頭客運聯檢大樓擬對平臺部分區域進行加固改造。加固區域包括3個結構單體:室外平臺2區(包括地下一層及地上一層)、上平臺車道和下平臺車道，總建筑面積約為14000m2。本工程采用鋼筋混凝土框架結構，建筑抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，地震分組為第二組，場地類別為II類。基本風壓Wo=0.80kN/m2，地面粗糙度:A類。本工程結構安全等級二級，結構后續設計使用年限為40年。

2 鑒定報告的結論

2.1 通過對國際郵輪碼頭客運聯檢大樓2區和坡道抗震措施復核及抗震計算分析，可以得出以下結論:

(1)個別框架角柱未設置全長加密箍筋，不滿足規范要求。

(2)根據計算分析結果，2區、坡道一和坡道二部分框架柱的承載力不滿足要求，2區和坡道二部分梁的承載力不滿足要求。

(3)根據計算分析結果，2區和坡道二部分板的承載力不滿足要求。

2.2 結合上述結論，提出以下建議:

(1)對不滿足承載力要求的框架柱、梁、樓板可采取加大截面法、外包型鋼法或粘貼碳纖維法等進行加固。

(2)其他抗震措施不滿足規范要求的部位，應根據現行規范采取合理的加固處理措施。

3 結構加固方案比選

3.1 結構加固說明

(1)根據業主要求，本工程改造加固主要為加固設計后的區域應能滿足滿載旅游大巴(49座)的通行及停靠。根據相應規范、規程及相關資料，旅游大巴(49座)的滿載重量約為14T，折算成樓面活荷載約為16.0kN/m2，本加固計算暫按16kN/m2荷載計算如下(表1):

表1 屋面活荷載比較圖

(2)恒荷載:60厚改性瀝青混凝土+60厚AC－16C瀝青混凝土+DPS防水劑+60厚鋼筋混凝土墊層:g=(0.06+0.06+0.0675)×25=4.7kN/m2

(3)客車行駛的振動，對混凝土結構的耐久性有一定影響。

(4)傳統加固方法主要有:增大截面法;粘貼碳纖維加固法;粘貼鋼板，型鋼加固法;鋼絞線加固法等。各加固方法比較如(表2):

表2 加固方法比較

3.2 結構加固計算和方案比選

本加固工程考慮旅游大巴在平臺上行駛和停靠，活荷載暫按16kN/㎡進行計算復核，原結構平面布置圖如(圖1)。

圖1 原結構平面布置圖

3.2.1 現選取原施工圖中○P/⑥～⑦軸框架梁進行加固方案比較，該框架梁斷面為400×1000，底部鋼筋為9Φ25，各加固方案比較如下:

(1)梁底采用粘貼型鋼加固法:

①按400mm寬的鋼板，厚度為16mm，不合理

②采用型鋼為兩側L150X12的角鋼加圍箍鋼板

圖2 框架梁粘貼型鋼做法

框架梁按此方法設計存在不合理:主要車行的荷載為動荷載，平臺板在長期振動荷載作用下，框架梁耐久性不足;經計算后，局部配筋不足偏差過大，采用粘貼型鋼加固不合理;結構膠的耐久性，型鋼自重大，采用粘型鋼做法存在缺陷。

(2)根據計算結果分析，考慮采用加設鋼支撐加固法，使平臺板荷載能直接傳到基礎

鋼支撐加固法(一)如(圖3，圖4)

優點:施工工藝簡單，施工速度快，對原結構的框架柱不鑿除損傷;

缺點:影響建筑的平面功能，因地下室為停車庫或商鋪店面

鋼支撐加固法(二)如(圖5，圖6)

圖3 鋼支撐加固法模型(一)

圖4 鋼支撐加固法(一)

圖5 鋼支撐加固法模型(二)

圖6 鋼支撐加固法(二)

優點:荷載傳力途徑直接，對原結構的框架柱不鑿除損傷，幾乎不影響建筑功能使用;

缺點:施工工藝較復雜，鋼支撐可以解決框架梁加固，可是對次梁加固無法進行，考慮整體性不合理。

(3)粘貼碳纖維布、或碳纖維板加固法

①400mm寬，0.167mm厚的纖維布粘貼16層，不合理

②采用碳纖維板為1.2mm厚需要3片，不合理

(4)加大截面加固法

梁斷面加高150mm底部配筋6Φ25，可行

3.2.2 原結構板厚120mm，板底鋼Φ8@140，現各方案比較如下:

加大截面加固法 粘貼鋼板或型鋼加固法粘貼碳纖維布、或碳纖維板加固法板加固原板厚度為120mm，板頂新增加的厚度60mm，板底新增加的厚度40mm雙向每米板按300mm寬的鋼板，厚度 為 4mm，間 距300mm雙向每米板300mm寬，0.167mm厚的纖維布粘貼1層，間距200

4 專家咨詢意見

專家組成員在查閱圖紙、計算書并聽取建設單位和設計單位對本工程的介紹后，經認真討論形成以下意見:

(1)本工程按照國家現行的建筑結構設計規范進行加固設計基本可行

(2)本工程加固方案優先選用加大截面法，對于較次要構件也可在滿足強度、剛度、耐久性及防火要求前提下采用其他有效的加固方案。

(3)本工程的使用活荷載應根據實際使用情況做進一步的分析，建議參照《城市橋梁設計規范》CJJ11－2011中的城－B級汽車荷載驗算并考慮車輛密集和頻繁行駛情況。

(4)計算模型需與實際受力和構造狀況相吻合以考慮加固部分應變滯后的影響等。

(5)本工程加固涉及的構件量大面廣，應對加固質量提出檢測驗收要求，建議在大面積加固前先行局部加固并進行堆載實驗以確保加固質量。

(6)為確保加固施工質量和施工安全，在平臺加固施工期間需對平臺的使用采取“限載、限行、限速”等施工措施，建議暫停使用封閉施工。

5 加固方案選定

經各方案的比較及聽取專家意見，根據本工程荷載較大，考慮振動荷載和耐久性要求，確定本工程加固方案如圖(11):

5.1 梁采用增大截面加固法如(圖7，圖8)

圖7 邊梁增大截面法

圖8 中梁增大截面法

5.2 樓板采用增大截面加固法如(圖9)

圖9 板增大截面法

5.3 柱配筋復核

柱采用增大截面法加固如(圖10):

5.4 基礎復核

圖10 柱增大截面加固法

該區域基礎采用沖(鉆)孔灌注，持力層為中風化巖;樁直徑D1000～D1600，通過驗算復核加固改造后的上部結構傳給基礎的內力，單樁承載力均可滿足要求，基礎承載力可滿足改造后上部結構的是要要求，基礎可不加固處理。

圖11 增大截面法加固平面圖

6 結論

一些舊建筑物功能改變，需要維修加固改造。本文通過工程實例，對現有常用的加固方法:增大截面加固法;粘貼鋼板、型鋼加固法;粘貼纖維復合材料加固法鋼絞線加固法;增設支點加固法進行綜合對比，結合實際工程實際情況和要求，在保證建筑結構安全和滿足建筑功能要求的前提下，選擇更為合理的方案，旨在為類似工程改造加固設計提供一些參考。

[1]GB50009－2012，建筑結構荷載規范[S].

[2]GB50011－2010，建筑抗震設計規范[S].

[3]GB50010－2010，混凝土結構設計規范[S].

[4]GB50007－2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[5]GB50367－2013，混凝土結構加固設計規范[S].

[6]GB50550－2010，建筑結構加固工程施工質量驗收規范[S].

[7]王玉玲，肖緒文等.既有建筑結構加固改造技術手冊[M].中國建筑工業出版社.2010.7.