某工程改造加固方案分析

黄洪颖

(厦门合道工程设计集团有限公司 福建厦门 361004)

1 工程概况

某码头客运联检大楼拟对平台部分区域进行加固改造。加固区域包括3个结构单体:室外平台2区(包括地下一层及地上一层)、上平台车道和下平台车道，总建筑面积约为14000m2。本工程采用钢筋混凝土框架结构，建筑抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第二组，场地类别为II类。基本风压Wo=0.80kN/m2，地面粗糙度:A类。本工程结构安全等级二级，结构后续设计使用年限为40年。

2 鉴定报告的结论

2.1 通过对国际邮轮码头客运联检大楼2区和坡道抗震措施复核及抗震计算分析，可以得出以下结论:

(1)个别框架角柱未设置全长加密箍筋，不满足规范要求。

(2)根据计算分析结果，2区、坡道一和坡道二部分框架柱的承载力不满足要求，2区和坡道二部分梁的承载力不满足要求。

(3)根据计算分析结果，2区和坡道二部分板的承载力不满足要求。

2.2 结合上述结论，提出以下建议:

(1)对不满足承载力要求的框架柱、梁、楼板可采取加大截面法、外包型钢法或粘贴碳纤维法等进行加固。

(2)其他抗震措施不满足规范要求的部位，应根据现行规范采取合理的加固处理措施。

3 结构加固方案比选

3.1 结构加固说明

(1)根据业主要求，本工程改造加固主要为加固设计后的区域应能满足满载旅游大巴(49座)的通行及停靠。根据相应规范、规程及相关资料，旅游大巴(49座)的满载重量约为14T，折算成楼面活荷载约为16.0kN/m2，本加固计算暂按16kN/m2荷载计算如下(表1):

表1 屋面活荷载比较图

(2)恒荷载:60厚改性沥青混凝土+60厚AC－16C沥青混凝土+DPS防水剂+60厚钢筋混凝土垫层:g=(0.06+0.06+0.0675)×25=4.7kN/m2

(3)客车行驶的振动，对混凝土结构的耐久性有一定影响。

(4)传统加固方法主要有:增大截面法;粘贴碳纤维加固法;粘贴钢板，型钢加固法;钢绞线加固法等。各加固方法比较如(表2):

表2 加固方法比较

3.2 结构加固计算和方案比选

本加固工程考虑旅游大巴在平台上行驶和停靠，活荷载暂按16kN/㎡进行计算复核，原结构平面布置图如(图1)。

图1 原结构平面布置图

3.2.1 现选取原施工图中○P/⑥～⑦轴框架梁进行加固方案比较，该框架梁断面为400×1000，底部钢筋为9Φ25，各加固方案比较如下:

(1)梁底采用粘贴型钢加固法:

①按400mm宽的钢板，厚度为16mm，不合理

②采用型钢为两侧L150X12的角钢加围箍钢板

图2 框架梁粘贴型钢做法

框架梁按此方法设计存在不合理:主要车行的荷载为动荷载，平台板在长期振动荷载作用下，框架梁耐久性不足;经计算后，局部配筋不足偏差过大，采用粘贴型钢加固不合理;结构胶的耐久性，型钢自重大，采用粘型钢做法存在缺陷。

(2)根据计算结果分析，考虑采用加设钢支撑加固法，使平台板荷载能直接传到基础

钢支撑加固法(一)如(图3，图4)

优点:施工工艺简单，施工速度快，对原结构的框架柱不凿除损伤;

缺点:影响建筑的平面功能，因地下室为停车库或商铺店面

钢支撑加固法(二)如(图5，图6)

图3 钢支撑加固法模型(一)

图4 钢支撑加固法(一)

图5 钢支撑加固法模型(二)

图6 钢支撑加固法(二)

优点:荷载传力途径直接，对原结构的框架柱不凿除损伤，几乎不影响建筑功能使用;

缺点:施工工艺较复杂，钢支撑可以解决框架梁加固，可是对次梁加固无法进行，考虑整体性不合理。

(3)粘贴碳纤维布、或碳纤维板加固法

①400mm宽，0.167mm厚的纤维布粘贴16层，不合理

②采用碳纤维板为1.2mm厚需要3片，不合理

(4)加大截面加固法

梁断面加高150mm底部配筋6Φ25，可行

3.2.2 原结构板厚120mm，板底钢Φ8@140，现各方案比较如下:

加大截面加固法 粘贴钢板或型钢加固法粘贴碳纤维布、或碳纤维板加固法板加固原板厚度为120mm，板顶新增加的厚度60mm，板底新增加的厚度40mm双向每米板按300mm宽的钢板，厚度 为 4mm，间 距300mm双向每米板300mm宽，0.167mm厚的纤维布粘贴1层，间距200

4 专家咨询意见

专家组成员在查阅图纸、计算书并听取建设单位和设计单位对本工程的介绍后，经认真讨论形成以下意见:

(1)本工程按照国家现行的建筑结构设计规范进行加固设计基本可行

(2)本工程加固方案优先选用加大截面法，对于较次要构件也可在满足强度、刚度、耐久性及防火要求前提下采用其他有效的加固方案。

(3)本工程的使用活荷载应根据实际使用情况做进一步的分析，建议参照《城市桥梁设计规范》CJJ11－2011中的城－B级汽车荷载验算并考虑车辆密集和频繁行驶情况。

(4)计算模型需与实际受力和构造状况相吻合以考虑加固部分应变滞后的影响等。

(5)本工程加固涉及的构件量大面广，应对加固质量提出检测验收要求，建议在大面积加固前先行局部加固并进行堆载实验以确保加固质量。

(6)为确保加固施工质量和施工安全，在平台加固施工期间需对平台的使用采取“限载、限行、限速”等施工措施，建议暂停使用封闭施工。

5 加固方案选定

经各方案的比较及听取专家意见，根据本工程荷载较大，考虑振动荷载和耐久性要求，确定本工程加固方案如图(11):

5.1 梁采用增大截面加固法如(图7，图8)

图7 边梁增大截面法

图8 中梁增大截面法

5.2 楼板采用增大截面加固法如(图9)

图9 板增大截面法

5.3 柱配筋复核

柱采用增大截面法加固如(图10):

5.4 基础复核

图10 柱增大截面加固法

该区域基础采用冲(钻)孔灌注，持力层为中风化岩;桩直径D1000～D1600，通过验算复核加固改造后的上部结构传给基础的内力，单桩承载力均可满足要求，基础承载力可满足改造后上部结构的是要要求，基础可不加固处理。

图11 增大截面法加固平面图

6 结论

一些旧建筑物功能改变，需要维修加固改造。本文通过工程实例，对现有常用的加固方法:增大截面加固法;粘贴钢板、型钢加固法;粘贴纤维复合材料加固法钢绞线加固法;增设支点加固法进行综合对比，结合实际工程实际情况和要求，在保证建筑结构安全和满足建筑功能要求的前提下，选择更为合理的方案，旨在为类似工程改造加固设计提供一些参考。

[1]GB50009－2012，建筑结构荷载规范[S].

[2]GB50011－2010，建筑抗震设计规范[S].

[3]GB50010－2010，混凝土结构设计规范[S].

[4]GB50007－2011，建筑地基基础设计规范[S].

[5]GB50367－2013，混凝土结构加固设计规范[S].

[6]GB50550－2010，建筑结构加固工程施工质量验收规范[S].

[7]王玉玲，肖绪文等.既有建筑结构加固改造技术手册[M].中国建筑工业出版社.2010.7.