既有砌體結(jié)構(gòu)建筑物增層加固改造技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

王超，孔凡林

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400016）

既有砌體結(jié)構(gòu)建筑物增層加固改造技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

王超，孔凡林

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400016）

該文通過對(duì)一既有砌體結(jié)構(gòu)建筑增層設(shè)計(jì)方案的介紹，提出了一種利用型鋼和混凝土組合樓板的方式實(shí)現(xiàn)夾層的方案。這種方案既滿足構(gòu)件的加固，又能滿足增層的目的，優(yōu)點(diǎn)明顯，可以廣泛應(yīng)用到既有建筑物的增層改造工程中去。通過實(shí)踐證明這種方法簡單實(shí)用，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

既有砌體結(jié)構(gòu)；組合樓板；增層；構(gòu)件加固；改造工程

該文通過一個(gè)實(shí)施成功的工程實(shí)例，介紹一種在層高較高砌體結(jié)構(gòu)中增設(shè)夾層，實(shí)現(xiàn)增加使用空間的方案。這種方案的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是新增結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較輕，可以減少結(jié)構(gòu)新增荷載從而避免對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理；第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)施工操作簡單，可以節(jié)省施工工期，具有比較可觀的經(jīng)濟(jì)效益；第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以避免植筋[1]、剔鑿層等對(duì)既有結(jié)構(gòu)的損傷，可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的耐久性。目前該建筑改造后，已經(jīng)使用兩年，效果良好。

1 工程概況

工程位于重慶市渝中區(qū)，原結(jié)構(gòu)為二層磚混結(jié)構(gòu)，柱為磚砌構(gòu)件，梁為混凝土構(gòu)件，樓、屋面為預(yù)支空心板，基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)。原結(jié)構(gòu)第一層層高為6m（該層層高較高），二層層高為5m。該建筑原來作為庫房使用，后來廢棄。之后該建筑被另一單位購買，準(zhǔn)備作為辦公室使用。為了增加辦公室數(shù)量，滿足單位運(yùn)營需要，擬在一層（即6m層高層）增設(shè)一夾層以增加使用空間。改造后，建筑由原來的兩層變?yōu)槿龑樱黾蛹s20%的使用面積，經(jīng)濟(jì)效益可觀，如圖1-圖4。

圖1 改造前建筑剖面示意圖

圖2 改造后建筑剖面示意圖

圖3 改造前建筑外立面圖

圖4 改造后建筑外立面圖

2 改造加固方案簡介

該建筑的加固改造包括幾部分的處理：第一是對(duì)磚柱的加固[2]處理，第二是對(duì)樓板的加固處理，第三就是梁的加固處理。

（1）磚柱加固：對(duì)磚柱采用四面包型鋼[2]的方式進(jìn)行加固處理。

（2）樓面板處理：對(duì)一層地面澆筑100mm混凝土，形成剛性地面；對(duì)二層樓板采用新增鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板；對(duì)三層樓板面層剔除后，重新澆筑50mm鋼筋混凝土疊合層。

（3）原梁的處理：根據(jù)檢測報(bào)告和現(xiàn)場勘測，原結(jié)構(gòu)的混凝土梁滿足使用要求，不對(duì)原混凝土梁進(jìn)行加固處理。

（4）新增梁的處理：二層新增梁采用工字鋼和H型鋼[3]作為承重梁，與現(xiàn)澆混凝土樓板形成組合樓面。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

方案設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要是新增型鋼框架梁與原磚柱的連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，因?yàn)殇摬暮痛u塊是兩種屬性完全不同的兩種材料，進(jìn)行有效的連接困難較大。如果采用在原磚柱上鑿洞設(shè)墊塊，將型鋼梁簡支在磚柱中，則在開鑿施工過程中容易把磚柱鑿斷，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全；如果采用在原磚柱兩側(cè)對(duì)穿螺栓連接鋼板來錨固鋼梁，則需要在磚柱上鉆取數(shù)量較多的孔洞，給磚柱有效截面造成較大的削弱，也影響結(jié)構(gòu)安全。

3.2 設(shè)計(jì)步驟

方案的設(shè)計(jì)步驟主要包括：平面布置方案設(shè)計(jì)→結(jié)構(gòu)計(jì)算→確定需要加固構(gòu)件→新增夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.3 平面布置方案設(shè)計(jì)

根據(jù)委托方對(duì)建筑功能的要求，建筑工程師對(duì)建筑的平面布置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該文著重論述新增夾層的方案設(shè)計(jì)，故將新增夾層的平面布置以平面圖的形式給出如圖5所示。

圖5 新增夾層平面布置圖

3.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算及構(gòu)件加固設(shè)計(jì)

經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算，由于采用了質(zhì)量較輕的鋼結(jié)構(gòu)，其地基基礎(chǔ)、既有結(jié)構(gòu)框架梁、既有樓屋面板承載力亦滿足規(guī)范要求，不需要進(jìn)行加固。但是磚柱承載力不足規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行加固處理。對(duì)于磚柱采用包鋼[1-2]的方式進(jìn)行加固，其加固方案如圖6、圖7所示。

圖6 磚柱包鋼加固大樣圖一

圖7 磚柱包鋼加固大樣圖二

3.5 新增夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工程新增夾層設(shè)計(jì)采用型鋼框架梁和混凝土樓板組合結(jié)構(gòu)。型鋼采用成品型鋼H型鋼和工字鋼，樓板厚度采用80mm，雙層雙向鋼筋布置的混凝土樓板，如圖8。

3.6 構(gòu)件連接構(gòu)造設(shè)計(jì)

圖8 新增夾層鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖

在舊房改造項(xiàng)目中，比較重要和關(guān)鍵的問題是構(gòu)件的連接構(gòu)造問題。這將直接關(guān)系到加固改造工程質(zhì)量，甚至?xí)绊懜脑煸O(shè)計(jì)的成功與否。因?yàn)榧庸谈脑旃こ坛３Ｉ婕暗絻煞N不同材料的連接問題；或者是新構(gòu)件和舊構(gòu)件的連接問題；甚至是新舊構(gòu)件和不同材料之間的連接同時(shí)存在的連接問題。給問題的解決增加了難度。

工程所涉及到的連接問題主要有兩類，第一類是新增鋼梁和鋼筋混凝土樓板兩種不同材料的連接問題；第二類是新增鋼梁和既有的磚柱之間的連接問題，涉及到兩種材料和新舊構(gòu)件之間的連接。對(duì)于這兩種連接問題，該文分別采取了兩種比較新型又比較可靠的連接構(gòu)造加以了解決，取得了良好的工程實(shí)踐效果，經(jīng)受住了使用檢驗(yàn)。

（1）對(duì)于鋼梁和樓板的連接該工程采用了銷釘連接法加以解決，即在鋼梁上每隔一定的距離施焊一根銷釘。該銷釘作為剪力鍵錨固于現(xiàn)澆的鋼筋混凝土樓板中，使得鋼梁和樓板能夠變形協(xié)調(diào)，達(dá)到融為一體的目的。構(gòu)造大樣如圖9、圖10所示。

圖9 新增鋼梁和現(xiàn)澆板的連接構(gòu)造

圖10 A-A

（2）對(duì)于新增鋼梁和既有磚柱的連接是工程的一個(gè)難點(diǎn)。因?yàn)榇u這種砌體材料性質(zhì)比較離散，無論是在其上進(jìn)行鉆孔作業(yè)還是剔鑿作業(yè)，極易使其破碎、潰裂失去承載力。特別是磚柱截面面積較小，即使是對(duì)其進(jìn)行局部的破壞，對(duì)其有效面積的削弱也比較明顯，所以它與其他構(gòu)件的連接是一個(gè)難題。該工程采取了一種有效的連接方式，既能避免對(duì)磚柱的破壞又能保證有效的連接，如圖11、圖12所示。

圖11 新增鋼梁與既有磚柱連接構(gòu)造平視圖

圖12 新增鋼梁與既有磚柱連接構(gòu)造側(cè)視圖

該種連接構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)是，巧妙地利用了磚柱加固所粘貼的角鋼。通過一塊焊接在角鋼上的鋼板作為磚柱和鋼梁連接的構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)了有效的連接。在實(shí)際工程中只要連接鋼板剛度足夠大，連接鋼板與角鋼焊接長度足夠長，就可以滿足承載力的要求?？梢酝ㄟ^調(diào)整角鋼型號(hào)、連接鋼板的尺寸來滿足不同工程的承載力要求，適用范圍較為廣泛?？梢钥闯?，這種連接構(gòu)造沒有對(duì)既有磚柱進(jìn)行削弱，但是又實(shí)現(xiàn)了磚柱和鋼梁的有效連接，是一種實(shí)用的連接構(gòu)造。

4 結(jié)語

砌體結(jié)構(gòu)增層改造的設(shè)計(jì)方法是一種利用鋼梁和現(xiàn)澆樓板組合結(jié)構(gòu)形成新樓層的方法，其具有質(zhì)量較輕、施工操作簡單、避免植筋等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)適用性比較廣泛，可應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)類似的砌體[4]或混凝土結(jié)構(gòu)[5]的增層加固改造工程起到借鑒作用。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50367-2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50702-2011砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50003-2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

責(zé)任編輯：孫蘇,李紅

施工經(jīng)驗(yàn)

提高對(duì)拉螺栓重復(fù)使用的簡便方法

現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工中，為了防止模板變形和脹模，需要用對(duì)拉螺栓加固模板，而用通常的方法施工時(shí)，對(duì)拉螺栓埋在混凝土結(jié)構(gòu)中很難取出，浪費(fèi)大。怎樣才能重復(fù)使用對(duì)拉螺栓、減少浪費(fèi)呢?我們?cè)谀掣邔幼≌瑯羌袅κ┕ぶ校ㄟ^對(duì)剪力墻模板和對(duì)拉螺栓稍加改造，達(dá)到100%的對(duì)拉螺栓都可抽出重復(fù)使用的效果。其方法如下。

（1）選擇比對(duì)拉螺栓的直徑大l～2mm的PVC塑料管，壁厚為1．2mm左右。

（2）根據(jù)原有模板支撐加固系統(tǒng)，將模板中穿對(duì)拉螺栓的孔，用鉆頭擴(kuò)大到比PVC塑料管直徑大1~2mm，使PVC管能自由穿入。

（3）PVC塑料管的截取長度應(yīng)等于或大于剪力墻寬度加模板厚度及其伸出的20mm。

（4）安裝時(shí)先將截取合適長度的PVC塑料管穿入對(duì)拉螺栓中，再穿入模板預(yù)留孔中，調(diào)整對(duì)拉螺栓和PVC塑料管，使PVC塑料管在模板孔外20mm，完全封堵模板孔，使混凝土澆筑時(shí)不漏漿，調(diào)整合適之后進(jìn)行模板加固。

（5）待澆筑混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除模板前松開螺母，即可很容易地抽出對(duì)拉螺栓。這種方法比以往剪力墻模板施工時(shí)將PVC塑料管放在兩模板中間的操作方法簡單，靈活方便，安裝效率也高，完全能夠保證剪力墻混凝土的質(zhì)量要求，又能提高對(duì)拉螺栓的重復(fù)利用率，降低成本。

(摘自：《建筑工人》）

Application Practice of Renovation Technology of Storey-adding and Reinforcement for the Existing Masonry Structure

Based on the introduction to the storey-adding design for an existing masonry structure,this paper proposes a combined way of structural steel and concrete to establish sandwich structures,which can reinforce the components and add storeys,with noticeable advantages,and can be widely applied to relevant engineering.The practice proves this method to be simple and practical and have great potential development.

existing masonry structure;composite slabs;storey-adding;renovation engineering

TU36

A

1671-9107（2017）03-0047-04

2017-01-16

王超（1985-），男，山東臨沂人，研究生，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)。

孔凡林（1975-），男，重慶人，教授級(jí)高工，研究生導(dǎo)師，主要從事主體結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)研究工作。