加固老舊混凝土廠房的實用方法

王璀瑾　董立恒　陳映棠　王天晴

(1.四川大學錦城學院，四川 成都　611731；2.中國建筑西南設計研究院有限公司，四川 成都　610042；3.山西省建筑科學研究院，山西 太原　030001)

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加固老舊混凝土廠房的實用方法

王璀瑾1董立恒2陳映棠3王天晴3

(1.四川大學錦城學院，四川 成都611731；2.中國建筑西南設計研究院有限公司，四川 成都610042；3.山西省建筑科學研究院，山西 太原030001)

分析了老舊混凝土廠房存在的安全隱患，介紹了老舊廠房在檢測評估與計算分析中的注意事項，闡述了廠房屋面板、屋架及其他構件的加固方法，以保證老舊廠房的安全性。

老舊廠房，屋面板，屋架，檢測評估，加固方法

建于20世紀60年代以前的老舊鋼筋混凝土廠房大部分均超過了目前所規定的50年的設計使用年限。由于技術及其他方面的原因，人們對建筑物的設計使用年限認識不足，尤其對建筑物在使用過程中需要進行維護、維修和保養缺乏應有的重視。對使用者來講，似乎認為工程建成之后“一勞永逸”，而當出現災害事故時才有所覺醒。這正是現在這類工程事故頻發的原因。

基于經濟及廠房內生產不能中斷的考慮，這類廠房往往不可能拆除重建，因而對其進行必要的加固處理，延續廠房的使用壽命，保證今后一定時期內的安全使用成為首選。廠房的加固要遵循一定的流程，首先要進行必要的檢測普查，找到隱患的根源；其次所提出的加固方法應有針對性，保證加固的有效性；第三，所選擇的加固方法應考慮施工的可操作性；第四，加固工程造價要有合理性。

本文的目的在于總結廠房加固的工程經驗，以期作為同行在進行決策、設計和加固施工時的參考。

1　老舊廠房安全隱患的特點

老舊鋼筋混凝土廠房基本采用了相似甚至相同的建造方法，如采用標準的6 m柱距、1.5 m×6 m的預制大型屋面板、預制鋼筋混凝土折線型屋架或者T型薄腹梁、預制或現澆階梯形柱子、獨立杯型基礎和預制T型吊車梁等。

這類廠房發生事故往往從屋面板開始。由于屋面保溫隔熱材料一般采用了爐渣，荷載較重，屋面防水卷材老化且年久失修，導致雨水直接侵蝕屋面板。再加上屋面板本身混凝土保護層較薄，使配筋早已銹蝕不堪，因而這類構件很容易首先破壞。特別是處于天溝或者落水管附近的屋面板，工程普查發現的問題最多。此外，由于屋面板端部原有埋件已經嚴重銹蝕，與支承處的連接已形同虛設，很容易脫落傷人，這些在同類廠房中具有普遍現象。

這種廠房另一個容易發生問題的構件是屋架。一般屋架下弦為鋼筋混凝土受拉構件，正常情況下肯定是帶裂縫工作，裂縫的存在使下弦所配拉筋長期受到空氣的侵蝕，尤其對于那些存在有害氣體的車間，這個問題更為嚴重。此時，下弦拉桿的鋼筋截面可能已嚴重削弱，存在斷裂危險。在屋架端部上下弦交接處，由于內力平衡將產生較大的水平剪力，如果構造不合理，將導致下弦拉筋錨固失效。工程普查也表明此處出現開裂的事例較多。一般屋架為靜定桁架，任何一根桿件或一處節點的失敗都將使其變為機動體系而垮塌。還需要強調的是，屋架的破壞往往是突發性的，一般不會有明顯征兆，發生前不會給人們留下足夠的時間空間，所以它的破壞是災難性的。與屋面板相比，它影響的區域更大，理應引起人們更多的重視。

作為廠房排架結構主要構件的柱子較少出現突然倒塌的先例，但在極端偶發事件(例如風災和地震等)條件下柱子如若存在隱患將產生致命的影響。一般廠房中柱子的隱患主要表現在混凝土保護層脫落，鋼筋嚴重銹蝕，與屋架、吊車梁、支撐、圍護結構的連接失效，由于基礎不均勻沉降等導致的柱子垂直度偏差加大，由于配箍率較低等原因造成的豎向劈裂等。甚至在某些生產車間柱子還時常遭到意外撞擊而嚴重損傷等。

吊車梁開裂破壞的事例也較多，原因除預制時先天不足外，主要是超載、疲勞和年久失修。甚至發生提高吊車噸位而不計算和加固吊車梁的事例。好在吊車梁發生事故前往往已嚴重變形或開裂而影響了吊車的運行，使用戶及時發現予以加固。

廠房基礎發生不均勻沉降最為常見，它帶來的危害有時是極端危險的。其原因一般是地基受水浸泡等。老舊廠房受長期壓實作用，有時短期活載起控制作用，因而較少發生由于超載而產生下沉的情況。

與其他結構相比，支撐對于排架結構的作用更為重要。屋蓋支撐和柱間支撐構成了廠房結構空間穩定體系。在通常情況下，支撐的作用被嚴重忽視，有時銹蝕破壞已不起作用但并未修補，一旦發生意外事件將可能引起整個結構的破壞。老舊廠房圍護結構破損一般均較嚴重，時有發生脫落傷人事件。圍護結構的完整性對增加廠房的耐久性的作用不可低估。

2　檢測評估

檢測評估是為加固設計施工提供技術依據，這一環節不可缺失。檢測普查和加固設計宜由同一單位甚至同一組技術人員承擔，以便使加固更有針對性，并做到“胸中有數”，避免脫節。常常發生的情況是，檢測由一個單位承擔并出具了檢測報告，而由另一單位承攬加固設計。由于設計人員不了解具體的情況而“照本宣科”，所出具的方案“驢頭不對馬嘴”，造成很大浪費而達不到加固的目的，甚至造成工程事故。

老舊廠房往往檔案所存圖紙資料不全，甚至無圖紙資料，所以需要進行現場測繪、掃描等工作，有時需要重新繪制一套完整的廠房圖紙。為了為下一步加固設計提供參數，還需進行現場取樣和室內試驗等工作。為了不使取樣對廠房造成二次傷害，應及時對取樣部位修補和恢復。為了判斷鋼材指標，可盡量在附屬構件(例如支撐)上取樣，取樣后馬上用其他桿件替換。

3　計算分析

在加固設計之前應進行老舊廠房的整體計算分析，可采用現有的通用計算程序進行。其難點在于計算參數的選取問題，例如混凝土強度指標、所配鋼筋的強度指標、型鋼支撐的強度指標等。這就需要研究老舊廠房建設的時代背景，并結合檢測普查時的現場取樣綜合各方面的經驗研究確定。荷載的取值標準是廠房計算分析時的另外一個難點，畢竟隨著時間的推移和技術的進步，現行荷載規范也有較大的變化，應以廠房檢測普查的實測情況為基礎，并考慮新規范的要求選取。需要特別指出的是廠房加固后所要達到的安全可靠度標準與計算參數的選取相互關聯，除材料強度是既定事實客觀存在外，所期望的房屋加固后的后續使用年限和使用功能是否變化等直接決定了其他參數的選取。考慮老舊廠房加固針對的是既有建筑，可根據后續使用年限的要求調整其安全等級。這在現行混凝土結構加固設計規范中有較為明確的規定[1]。

4　加固方法

4.1屋面板加固

大型屋面板脫落一般源于主肋的斷裂和端部支點的失效，有這種危險情況的屋面板已不可能再用下粘鋼板或粘碳纖維復合材料進行加固。如果采用原肋擴大截面的方案，則由于板肋混凝土已嚴重酥裂而無法植入拉接筋。再加上高空作業，加大截面支模困難，同時擴大截面時必然加重屋架的荷載，所以這種方法可操作性較差。采用原肋下增設H型鋼、在連接部位開口向上放入C型鋼間斷焊接、原肋與C型鋼之間縫隙灌入高強灌漿料的方案可形成新的組合板肋共同受力。此外H型鋼與屋架上弦增設的角鋼相連，可防止屋面板支點失效而可能發生的脫落。實際工程中，采用此種方法加固效果良好，如圖1所示。如若屋面板較為良好，也可采用粘碳布予以補強。粘碳布可防止板酥裂部分脫落傷人。對積灰嚴重的屋面，應清理積灰以減輕荷載。

4.2屋架加固

屋架上弦可采用雙側增設角鋼的方案，角鋼用橫穿上弦的植栓進行拉接。為保證角鋼能與上弦共同工作，二者之間可以灌入結構膠。補強角鋼可隨上弦折線走勢在節點區分段等強焊接。外伸的角鋼肢增大了屋面板的支撐長度，可謂一舉兩得。

屋架下弦可采用開口向上的槽鋼補強。當下弦尺寸較寬或縱

向彎曲凹凸時，槽鋼往往難以完全與下弦擬合，此時也可采用雙角鋼的方案固定于下弦兩側。為保證下弦型鋼與原構件的連接，除二者間灌入結構膠外，還應每隔一定間距設置箍帶，并用螺栓緊固。

屋架腹桿也可采用雙槽鋼背對背補強，雙槽鋼之間采用綴板焊接。綴板間距可視桿件拉壓性質分別取80倍和40倍的單肢最小回轉半徑。槽鋼與原腹桿之間也應灌入結構膠。

屋架加固成敗的關鍵所在是各節點區的處理。可采用鋼屋架的構造方法在原混凝土屋架兩側均設置節點板進行可靠連接，尤其特別注意支座節點上、下弦桿的壓、拉力的合理傳遞。圖2是在實際工程中所采用的屋架加固方法示意圖。

4.3廠房其他構件的加固

排架柱下柱可視其破損程度和計算結果分別采用外粘鋼板(型鋼)或擴大截面的方式加固處理，上柱采用外粘鋼板(型鋼)較為簡單合理。吊車梁一般為簡支構件，通常的加固方法均可采納。但在擴大截面時應注意伸入端部支承牛腿的鋼筋錨固問題。支撐體系可采用型鋼替換的方式解決。但應注意盡管支撐桿件施工時不一定處于受力狀態，但為防止出現意外，只能逐根替換，即切除一根馬上恢復一根，千萬不可同時拆除，防止發生危險事故。當判明廠房基礎產生了不均勻沉降時，可按現行規范[2]進行處理。當相鄰柱子沉降差較大無法恢復，且柱子荷載較小時，斷柱抬升的方案也是一個較好的選項。圍護結構的更新改造可有效增加廠房的耐久性。實際加固中，常有將重型屋面板拆除換成輕屋面的成功實例。但應特別注意，原屋面板具有支撐的附加作用，拆除時應檢查屋蓋支撐，必要時應增加上弦支撐。

5　結語

雖然老舊混凝土廠房破損程度有別，有時所發生的裂縫或變形千奇百怪，但統一的建造模式和基本相同的結構布置又使這些問題具有共性和普遍性。工程實踐證明，如果對其進行較為仔細的檢測普查，找到隱患的根源所在，進行認真的分析計算和合理的加固設計及施工，定能保證今后一定時期內的安全使用，使老舊廠房煥發青春。

[1]GB 50367—2013，混凝土結構加固設計規范[S].

[2]JGJ 123—2012，既有建筑地基基礎加固技術規范[S].

Practical method of strengthening outdated concrete workshop

Wang Cuijin1Dong Liheng2Chen Yingtang3Wang Tianqing3

(1.Jincheng College of Sichuan University, Chengdu 611731, China;2.China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp., Ltd, Chengdu 610042, China;3.Shanxi Academy of Building Research, Taiyuan 030001, China)

The paper analyzes safety hazards existing in old concrete workshop, introduces matters needing attention in old workshop detection evaluation and calculation, and describes reinforcement methods of workshop roof board, roof truss and other components, with a view to guarantee the safety of old workshop.

old workshop, roof board, roof truss, detection evaluation, reinforcement method

1009-6825(2016)25-0057-02

2016-06-24

王璀瑾(1990- )，女，碩士；董立恒(1992- )，男，碩士；陳映棠(1981- )，男，碩士，工程師；

王天晴(1960- )，男，碩士，高級工程師,一級注冊結構工程師

TU375

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