雙探背景下爛尾樓更新加固分析
——以阜陽某產業園項目為例

王輝 王靜 孫錫強 許寶輝

1.中建八局第二建設有限公司 安徽 阜陽 236032 2.合肥城市學院 安徽 合肥 230000

在當下房地產行業中，由于各方綜合原因導致項目爛尾的工程比比皆是，造成資源浪費、破壞城市形象的諸多影響，隨著社會經濟的快速發展和市場的需求變化，這些爛尾樓成為資源盤活的青睞對象。創新性、經濟性、協調性、生態性成為爛尾樓整體改造的重要原則，而由于建筑結構本身存在的不同特性，對建筑進行改造加固是目前選用較多的方式[1-2]。

加固技術也逐漸多樣化、成熟化，但也存在著個體建筑爛尾背景的差異性，對結構進行加固前，需要掌握現有建筑結構的整體情況，詳細分析出現的問題和需要解決的重難點，同時考慮現有的施工技術、施工工藝、成本等因素，融合較強的工程實踐能力做到適時調整，形成量身定制的個性加固方案。本文依托阜陽合肥現代產業園區新能源產業園一期項目改造更新的工程案例，分析在改造過程中的加固技術，個性加固方案的制定和具體加固過程，為以后相關工程提供施工經驗[3]。

1 工程概況

阜陽合肥現代產業園區新能源產業園一期項目，園內原有爛尾7棟，均為框架結構，建筑主體結構已施工至頂樓面，屋面樓梯間和圍護結構均未施工，工程停工時間較長。

該項目委托相關公司對建筑物結構形式、框架柱、梁等構件現狀進行了全面檢查，對結構構造及滲水情況進行調查，對使用環境、使用用途、結構荷載、結構改造等情況進行了檢查。

經現場調查，廠區內所有建筑大范圍現澆板出現明顯裂縫，裂縫多為不規則分布或沿預埋線管方向呈直線分布，且裂縫局部上下貫通，出現滲水現象；后澆帶區域和屋頂部分構件鋼筋外漏、銹蝕；部分現澆構件鋼筋間距不滿足設計要求及驗收規范要求；梁也普遍存在裂縫且較為嚴重。

根據建設單位要求，需要對園區內原有基本功能不改變的基礎上，對存在的損傷及缺陷進行加固設計，確保后期耐久性和正常使用。

2 加固技術主要方法

2.1 外粘鋼技術

外粘鋼技術是混凝土構件加固廣泛應用的一種技術，較多的應用于混凝土柱、梁的加固。柱梁四邊包以型鋼，并在縫隙內灌注高強水泥砂漿或者環氧樹脂漿料，利用焊接的橫向綴板形成整體，使得外粘鋼與原有結構形成受力共同體，提高構件自身的強度、剛度與穩定性。外粘鋼時現場工作量小、設備需求不高，因其加固后整體穩定性好、不易脫落、工藝簡單、承載能力提高大等特點而廣泛應用，但仍然會存在受溫度及環境影響較大的缺點，因此要注意外粘鋼本身的防銹、防腐、防火處理[4]。

2.2 增大截面尺寸技術

采用同種材料增大截面尺寸，在混凝土梁、柱、基礎等構件加固中應用最多，是一種非常成熟的加固技術。施工中根據整體結構荷載分析，構件可以采用一面、兩面、三面或四面增大尺寸的方式，在原有結構上鑿除部分混凝土，增設受力筋及連接鋼筋，在原有構件上實施加固作業，加大后的構件成形質量好、可靠性強。但施工時需要特別注意原有構件表面混凝土鑿毛手法、新增鋼筋與原有鋼筋的可靠連接、新舊混凝土之間的粘結等，避免由于施工本身與地震作用等造成的破壞。因其技術成熟、工藝簡單、承載能力提高強等優點，而廣泛應用于混凝土結構的加固中，但本身現場濕作業工作量大。

2.3 粘貼纖維復合材料技術

隨著現代社會的發展，粘貼碳纖維材料進行加固的應用率逐漸在增加，特別是針對有裂縫的構件進行加固。粘貼碳纖維布的技術一般在房屋建筑加固中應用居多，主要粘貼于梁、板、柱等構件的四面，成單向或雙向布置，通過其較強的抗拉承載力提高整體抗彎剛度，減少構件裂縫繼續擴展。一般可直接粘貼，或在裂縫修補之后粘貼。當用于提高構件的抗剪能力時，一般采用U形箍或封閉箍的方式。在施工時特別要注意構件上荷載要提前卸除以便充分發揮纖維布的受力能力。粘貼碳纖維復合材料時空間占用少、自重較輕、對設備無特殊需求，抗裂能力、抗震能力提升較多，因此在現代綠色建筑施工中應用越來越廣泛[5-6]。

2.4 外加預應力技術

外預應力加固技術常在原結構添加型鋼支撐或預應力拉桿，并對其進行預應力，形成類似后張法的構件，使之改變彎矩等內力分布，從而與原結構很好的配合共同工作，提高承載力的同時減少撓度變形和裂縫開展。通常用于加固混凝土柱，較多的應用于大跨度結構、高應力條件下的大型性結構，施工重點為鋼筋拉桿與支柱的錨固與張緊。目前應用也在逐漸增加，但其成本較高且后期處理與維護困難。

3 加固改造措施

針對園區內每一棟樓，依據檢測公司出具的鑒定報告，一并提交設計院研究，提出較為經濟合理的加固改造方案，主要應用加固技術為外粘鋼、碳纖維布粘貼以及加大截面尺寸。重點研究三個問題：1.板面裂縫問題；2.樓面荷載增大問題；3.樓層增加問題。

3.1 板面裂縫

園區內所有建筑大范圍現澆板出現明顯裂縫，多為不規則分布或沿預埋線管方向呈直線分布，且裂縫局部上下貫通，出現滲水現象。針對整個園區樓棟這一共性問題，裂縫修復采用效果穩定可靠的壓力化學灌漿，均按照要求清理過后，進行封縫、灌漿及封閉，使樓板的整體性得到恢復，同時增加構件的耐久性。其中板面裂縫密集處施工時對該塊板進行了整體回頂卸載，能夠避免施工荷載加深板面裂縫。

完成裂縫灌漿、封閉后，為提高樓板的承載能力，經過方案經濟性及可操作性對比之后，板底采用碳纖維布進行現場粘貼加固。從強度上來比，碳纖維材料的抗拉強度是普通鋼材的10倍以上，從抗震性、耐久性等性能上來比，粘貼碳纖維布也有著較高的性價比。本工程中的碳纖維布型號為CF-1-300，高強Ⅰ級，抗拉強度設計值為1600/2300。加固時，每間隔400mm粘貼一道寬200mm的碳纖維布，形成雙向碳纖維網格。粘貼之后樓板抗裂能力得到進一步恢復，抗彎強度及剛度大大提高，滿足改造后對結構承載能力的要求。

3.2 樓面荷載增大

廠房A原設計為地上三層框架結構，原用途為辦公（活荷載為），應建設單位要求進行功能及裝飾改造，改造后作為丙類廠房，具體要求2層樓面活荷載提升至，3層樓面活荷載提升至。從梁、板、柱及基礎四個方面研究具體加固方案。

3.2.1 梁加固方案

由于樓面荷載增大，經對比之后確定梁兩側采用U型碳纖維箍進行抗剪補強。多采用梁底粘貼200mm寬碳纖維布2層，橫向粘貼1層寬200mm碳纖維布U型箍，分加密區與非加密區，1層100mm寬壓條沿梁跨通長粘貼。結構整體抗彎強度與剛度大大提升，滿足預定樓面荷載增大要求。施工時工人只需現場既有腳手架做支撐即可，不需要特別的固定設備，施工工藝簡單，不占用施工空間，施工速度相對較快。

3.2.2 板加固方案

該棟建筑的樓面活荷載較原來增加較大，同時考慮到工程停工時間較長，大范圍現澆板出現明顯裂縫且局部裂縫有上下貫穿，樓板采用個性加固方案，即板面現澆疊合板+板底粘貼碳纖維布的加固方案（如圖1）。

圖1 板面現澆疊合板及板底粘貼碳纖維布

二層與三層樓板面，在采用壓力化學灌漿進行裂縫修補之后，除原洞口封堵區域外，均于原板面上部現澆50mm疊合層，并沿板短邊附加鋼筋C8@180、長邊附加C10@200通長鋼筋，疊合層做法代替建筑面層，表面做保護處理，板底均粘貼2T-200@300規格的碳纖維布進行加固。屋頂層板面與板底均只粘貼2T-200@300規格的碳纖維布進行加固。通過采取疊合板+碳纖維粘貼，形成半裝配式施工方式，既合理的利用現有樓板減少支模，符合節能減碳的綠色建筑理念，同時也有效的增強了結構的抗震性能，整體加固效果較好。

3.2.3 柱加固方案

柱子的加固方案采用增大截面尺寸、外包鋼這兩種較成熟的方式。增大截面尺寸施工時，將柱表面裝飾面層、風化酥脆層、碳化銹裂層及嚴重油污層進行鑿除，在完全露出堅實基層的基礎上進行鑿毛處理，根據設計圖紙進行放線定位，沖擊鉆成植筋孔完成植筋。

邊柱一般采用外粘鋼加固，四角采用4L90×4角鋼，角鋼下端伸至基礎頂面，并采用“鋼筋混凝土圍套+植筋”方法錨固于基礎上，上端伸至加固層的上層樓板板面并以加強箍板封焊，橫向截面添加鋼板形成加強箍，柱下與柱上靠近節點區域有綴板加密區。整體濕作業工程量不大，工藝相對簡單，設備需求無特殊要求，抗彎、偏心承載能力大大提高，包鋼表面經過防腐、防銹與防火處理，加固效果好。

3.2.4 基礎加固方案

基礎的加固采用增大基底面積的方式，在開挖時應采取保證主體結構及基礎的安全措施，不得擾動原基礎土層。加固時應采取局部截水措施保證基礎的正常施工，同時采取防止地下水位變化對既有建筑基礎產生附加沉降，及對臨近建筑產生不利影響的措施，在整個施工期間及使用期間進行沉降觀測，直至沉降達到穩定。原基礎表面鑿毛，新增部分下設100mm素混凝土墊層，基礎部分采用H40高強度無收縮灌漿料澆筑，新舊基礎混凝土采用梅花型布置抗剪拉結筋，基礎底部新增部分受力筋伸入基礎與原基礎主筋焊接，有效的增加了新舊混凝土之間的連接。

3.3 增加建筑層數

園區內原二層廠房改造目標為樓面荷載不變，但建筑層數由現有二層增加至三層。由于建筑整體荷載增大，各部分承重構件均需要進行加固，加固技術采用較為成熟的增大截面尺寸技術。

根據荷載重新計算分析，現有柱的承載能力基本能滿足要求，只在一、二層柱頂四面加大截面尺寸。采用對穿環形鋼筋將節點處的梁連接，技術要點為在不鑿除梁原有混凝土面層前提下，如何高效的進行對穿點的定位；再采用大U型筋與環形筋焊接，將柱與梁形成牢固的整體。

根據建筑增加一層結構，重新進行荷載內力計算分析，考慮抗震作用，內力組合之后依據最不利情況重新配筋，具體增加時根據理論計算與原結構已配筋情況，梁的加固分情況采取一面、三面增大尺寸（如圖2）。其中，次梁較多采用一面增加梁高，梁底部增設加固縱筋；部分主梁一面梁增大梁高時，梁底除增設加固縱筋與原結構箍筋焊接外，還采用L形拉結鋼筋交錯布置；三面尺寸增大時，在原有一面加固技術的基礎上新增U型箍。相對來說整體成本相對較低，承載能力增加靠譜，但支模、濕作業工程量較大。

圖2 梁一面及三面增大截面尺寸

4 結語

整體來說，房屋改造加固是針對爛尾樓資源盤活的趨勢，加固技術目前相對較為成熟，但加固方案存在較大個性差異，要以既有建筑實際狀況為依托，在減少對原結構破壞的前提下，提出較為高效的加固方案。將工程經驗與判斷力應用到加固方案決策中，貼合整個建筑行業新形式下的新要求，更多的應用新材料、新技術、智能科技等，提出綠色可持續、低碳經濟的加固方案。因此以具體工程改造案例為依托，積極探索改造加固的研究有著非常重要的社會意義和工程價值。