[摘要] 本文主要介紹某廢舊廠房改造為公安局業務技術用房的加固改造工程，首先對主體結構進行了安全性檢測，內容包括地基基礎及上部承重結構的混凝土強度、鋼筋配置等；其次利用實測數據對其進行設計復核驗算；最后采用針對性方法分別對沉管灌注樁基礎、鋼筋混凝土框架柱、樓面梁進行加固，另外，還對新舊框架柱的節點連接處理進行介紹，以供其他類似工程參考。
[關鍵詞] 廢舊廠房 安全性檢測 加固改造近年來，城市中越來越多的廢舊廠房因承載力下降、構造措施不滿足要求、結構形式不利于改造等原因而閑置，既占用土地又影響城市美觀，為了使這部分資源得到合理的利用，本文結合具體的工程實例，首先對主體結構進行安全性檢測鑒定，經計算復核后統計現有結構存在的問題，針對這些問題以及后續改造要求提出相應的加固改造方法，以供其他類似工程參考。
1   工程概況
某塑料制品廠廠房包括北樓、西南樓、南樓三個部分，皆由沉降縫斷開。現需將廢舊的廠房改造成為公安局業務技術用房，并將南樓作為辦公主樓，為增加使用面積并且營造莊重磅礴的氣勢，決定在南樓的原有結構上加建兩層，并向北增加一跨，故需對南樓進行加固改造。
原南樓，地上3層，建筑高度13.00m，長43.30m，寬16.40m，建筑面積2202.20m²，建筑平面形式為“一”字形，樓梯間突出屋面。該建筑結構形式為三層鋼筋混凝土框架結構，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，該框架抗震等級為三級。加層、加跨后建筑高度20.95m，長43.30m，寬22.80m。南樓原結構平面布置圖詳見圖1^[1]。
2   主體結構安全性檢測
由于該建筑建造年代已久，原設計圖紙及施工資料不齊全，且混凝土及鋼筋強度因腐蝕等原因退化，為便于給后續的加固改造提供準確有力的計算依據，需對現有的主體結構進行安全性檢測。
2.1地基基礎
為確定基礎形式以及基礎混凝土強度，現場對基礎進行開挖。經確認后，該建筑基礎形式為沉管灌注樁基礎，現場檢測推定混凝土強度等級為C35，混凝土表面有輕微腐蝕，基礎未見開裂、扭曲、傾斜及損壞現象，開挖發現地下水位較高。經過20余年的壓實沉降，且通過對上部結構的調查，未發現不均勻沉降及傾斜。
現場對地基進行巖土工程勘察，結果表明，該建筑基礎持力層為粉質粘土，其承載力特征值為



圖1 南樓原結構平面布置圖


90kPa，且持力層以下存在淤泥質黏土，淤泥質黏土層厚度埋深范圍變化較大，且淺部、深部各土層均有薄夾層分布，另外各土層分布較不均勻，在各個方向的性質變化明顯。
2.2 上部承重結構
2.2.1 混凝土強度實體檢測
混凝土強度作為影響混凝土結構受力性能的關鍵因素之一，檢測混凝土強度至關重要。本次檢測混凝土強度采用回彈法、超聲-回彈綜合法以及取芯法，首先根據《混凝土結構現場檢測技術標準》（GBT50784-2013）初步確定每一層檢測樣本容量以及檢測構件具體位置，且嚴格按照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23－2011）、《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》（CECS02：2005）及《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》（CECS 03：2007）的規定進行現場檢測，回彈法及超聲回彈綜合法所測得構件混凝土抗壓強度需按式（1a）、（1b）進行修正。
f ^c_C,i0= f^c_C,i+△_f        （1a）
△_f=f_C,cor,m- f^c_C,mj       （1b）
式中，f ^c_C,i0為修正后得換算強度；f^c_C,i為修正前得換算強度；△_f為修正量；f^c_C,mj為所用間接檢測方法對應芯樣測區得換算強度的算術平均值；f_C,cor,m為芯樣試件的混凝土抗壓強度平均值。
綜合推定該建筑1-3層鋼筋混凝土梁、柱混凝土強度等級均為C30。
2.2.2 鋼筋配置實體檢測
對于鋼筋配置以及鋼筋保護層厚度的取值則采用鋼筋掃描儀進行檢測，并選取具有代表性的鋼筋混凝土構件鑿除混凝土，將實際配置與儀器所取值進行對比確認。最終推定該建筑受力主筋等級為HRB300，箍筋等級為HPB235。
該建筑主體結構的表觀質量良好，未發現有嚴重的裂縫，所有承重構件未發現嚴重缺陷、變形、開裂、位移或松動，與其連接部分也未發現損壞，建筑物未產生側向位移和局部變形。
3   設計復核驗算[2]
結構設計復核驗算模型是在綜合分析原設計圖紙、現場調查結果以及現澆結構分項工程檢測的基礎上，采用PKPM軟件建立而成的。通過原設計圖紙與工程實際的比對，將改造后工程狀態的結構布局、軸網尺寸、截面尺寸、邊界條件等相關參數輸入模型，最終計算模型如圖2所示。因該工程為待改造工程，隔墻位置未確定，頂層屋面荷載情況未確定，計算時按照委托方提供功能分區初步確定荷載。
將參數設定完成的結構設計模型，通過STAWE-8軟件進行計算，得出改造后新增結構構件的計算配筋。將新增結構構件的計算配筋、原有結構構件配筋以及混凝土實際強度等參數輸入PKPM中的鑒定加固模塊后，進行復核驗算，得出考慮扭轉耦聯時的振動周期、樓層最小剪重比、地震作用下最大層間位移角，以及配筋無法滿足計算要求的構件，計算結果詳見表1、表2、表3、表4^[3]。



圖2 模型三維透視圖
            考慮扭轉耦聯時的振動周期      表1

                      最小剪重比             表2

 最大層間位移角          表3

                       配筋比較               表4

原設計基礎為沉管灌注樁基礎，埋深為1.7m，利用JCCAD模塊對基礎進行計算時，計算地基反力大于持力層承載力特征值，軟弱下臥層無法滿足承載力要求。由于該建筑建設年代較早，當時使用規范與現行規范針對構造措施方面的規定有一定差異，其抗震構造措施不滿足規范要求的結果匯總如表5、表6所示。


                                抗震構造措施核算結果                                              表5

                                   構造措施核算結果匯總二                                        表6

4   加固改造設計
利用PKPM軟件中PMCAD、加固鑒定模塊等對改造后的建筑進行加固設計。
4.1 基礎加固
由于該建筑上部荷載增加較大，現將基礎形式改為條形基礎后重新進行加固補強，且增加基礎的整體性，加固改造后基礎平面布置圖如圖3所示。為了使新舊基礎能夠很好地協同工作，節點處必須要有可靠連接，結合面需將原混凝土鑿毛，新增受力鋼筋應錨入原基礎。新舊基礎連接如圖4所示。同時，為調節新老建筑物間的差異沉降，接建部分基礎與既有建筑物基礎之間設置100mm寬后澆帶。



圖3加固改造后基礎平面布置圖

1—原鋼筋混凝土基礎；2—結合面鑿毛；3—新增基礎受力主筋錨入原基礎
圖4 新舊基礎連接示意圖
4.2 框架柱加固
由于原建筑增層較多，荷載增加明顯，利用鑒定加固模塊可計算分析得出承載力和軸壓比不足的框架柱。對于框架柱，可采用鋼構套、鋼筋混凝土套、粘貼鋼板、粘貼碳纖維布等方法進行加固處理。本工程主要采取增大截面的方法進行加固，它具有工藝簡單、使用經驗豐富、受力可靠等優點，根據構建實際受力設計為單側、雙側或三側的加固和四面包套的加固。以一層柱A/10為例，其為角柱，無法滿足承載力要求，對其四面各增大100mm，根據計算結果增大配筋，具體做法如圖5所示。
本工程為加層加跨的加固改造項目，接建部分與原建筑的連接尤為重要。因新增一跨框架梁與原

1—新增受力鋼筋為220，需通長設置，齊邊布置；2—梁區等代箍筋為314，需穿過縱橫梁；
3—新增箍筋為10@150
圖5 柱加固示意圖
框架柱連接不易于結構形成整體，因此加固中在加跨處新增框架柱，使新增梁與新增柱可以形成可靠連接，協同工作。根據《建筑抗震設計規范》第6.1.5條，高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構，現將新舊框架柱澆筑成為一個整體，使整個建筑變為四柱三跨式，這樣在地震作用下，對彎矩的傳遞，力流的傳導都有利，且不易導致梁柱節點的破壞。連接點做法如圖6所示。

1—新增受力鋼筋為422；2—新增受力鋼筋為222；3—新增受力鋼筋為520；4—新增受力鋼筋為422；5—新增箍筋；6—新增箍筋，與原柱箍筋焊接；7—焊接；8—原柱箍筋；9—等待箍筋
圖6新舊框架柱連接做法
結構加固需要解決的另外一個問題是新增第四層框架柱與第三層原框架柱的連接問題，由于PKPM計算結果得到的柱截面與原柱截面不同，為了降低工程造價，可分兩種情況進行處理：第一種為接柱比原柱截面小，只需將縱向受力筋錨入原柱，錨固長度可根據《混凝土結構加固設計規范》確定；第二種為接柱比原柱截面大，將接柱縱向受力筋伸至下一層框架梁底，將縱筋彎折后錨入原柱內。接柱節點做法如圖7所示。

①②
1—接柱箍筋；2—原框架梁；3—屋面板；4—接柱縱筋，植筋錨固；5—接柱縱筋，彎折錨固；6—i≤1/6；7—層高；8—梁區箍筋；9—新增混凝土套；10—原柱
圖7 接柱節點做法
4.3 樓面梁加固
采用粘貼碳纖維布^[4]和增大截面的方法對樓面梁進行加固。
碳纖維布具有強度高、厚度薄、密度小等優點，基本不增加加固構件自重以及截面尺寸，它可以用于構件的抗拉、抗剪和抗震加固。根據PKPM計算結果，當實際配筋與計算配筋相差較少時則采用碳纖維布進行加固處理。對于在梁底滿貼碳纖維布時，需按一定間距采用100mm寬U型碳纖維箍片進行固定，如圖8所示。而對于在梁頂滿貼碳纖布時，需將碳纖維布彎折至框架柱，并用碳纖維布進行環箍。為滿足防火要求，碳纖維加固表面應采用15mm高強水泥砂漿進行防護。對于配筋相差較大者采用增大截面的方法進行加固補強，新增混凝土和鋼筋的材料強度在計算時均乘以規定的折減系數，此方法可以明顯提高樓面梁的承載能力。

1—框架柱；2—U型碳纖維箍片，厚度0.111mm，200mm寬；3—梁底200mm寬碳纖維布，厚度0.167mm；4—U型碳纖維箍片，厚度0.111mm，100mm寬，凈距200mm；5—100mm寬縱向壓腰帶，厚度為0.111mm
圖8碳纖維布加固樓面梁
5   結語
對于廠房加固改造工程，加層加跨對原結構影響較大，在進行設計之前必須弄清楚原結構的結構形式以及受力特點，對于不滿足強度和剛度等要求的構件必須要進行加固補強。新舊節點的連接對施工工藝要求很嚴格，需在盡量減少對原結構破壞的基礎上進行施工。該工程已經順利完工，并得到業主的肯定與贊賞。
參考文獻
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