鬧市區大型商場外立面改造加固工程

蘇州中固建筑科技有限公司 蘇州 215152

1 工程概況

蘇州人民商場建于1993年，坐落于古城中心觀前街商業區，建筑面積3.5×104m2、營業面積2.5×104m2，南樓5層，北樓6層，地下1層，地處商業繁榮區域中心，人流量大?，F要對人民商場進行重新裝修改造，外部拆除原有幕墻，增加石材和玻璃幕墻，根據現規范進行計算，需對樓層原有構件進行加固，使原有結構達到現在規范要求。

2 結構荷載計算

加固設計計算依據《混凝土結構加固設計規范》GB 50367—2006，結構承載主要是在鋼筋混凝土柱上，故對柱承載力進行計算。用結構計算軟件PKPM對其進行建模并計算（圖1），從計算結果中發現原結構柱不符合現行設計及規范要求，且通過建模減少了不必要的浪費，節約了成本。通過對加固后柱承載力進行驗算，表明經過包鋼加固后，柱角筋、配筋及箍筋均有所下降，并滿足設計及規范要求[1-3]。

由此可知，20世紀90年代建造的建筑，在使用功能不變及荷載未變化的前提下，按現行規范計算所得其承載力一般均符合現行設計及規范要求。但由于近些年抗震規范幾次更新，對建筑的抗震能力要求不斷提高，老建筑的抗震能力已不能適應新規范的要求，需進行相應加固處理。同時在改造過程中構件上打孔、裝預埋件等對原有結構會造成一定破壞，因此要采取構造加固。現場施工發現原結構存在裂縫，需進行補強加固。因此本次加固設計中，需要著重對原結構柱進行抗震加固，而其余梁板均為構造加固。

圖1 整樓模型

3 施工組織設計

3.1 施工現場無焊接柱加固分部工程

商場地處繁華街區，為降低火災危險系數，施工現場采用無電焊包鋼施工技術。鋼板剪裁及焊接在操作車間進行，將其制作成半成品，再于施工現場進行整套包鋼加固工作（圖2）。

圖2 柱包鋼加固示意

1）混凝土表面處理：鑿除需包鋼柱表面粉刷層及剝落、疏松、蜂窩等劣質混凝土，必要時再用高強水泥砂漿將表面修補完整。對原混凝土表面用角磨機進行打磨，除去厚1～2 mm表層，直至完全露出新面，用壓縮空氣除去粉塵，用丙酮擦拭表面，并待其干燥。

2）角鋼及綴板表面處理：根據設計要求及現場實際尺寸，于操作區剪切各種寬度規格的鋼板，然后對鋼板表面進行打磨，打磨紋路與鋼板長度方向垂直，鋼板表面的銹斑及焊渣等去除后，用丙酮擦拭鋼板新面，并待其干燥。

3）安裝鋼板：根據圖紙設計要求，在柱根部和頂部采用預埋螺栓固定安裝，中間角鋼和綴板于施焊操作區焊接，將半成品運至施工現場，將多個已焊接半成品加固構件通過螺栓將其與混凝土構件連接成一個穩固的整體。

4）柱包鋼封口：根據材料配比要求進行稱重配比，調配好后對鋼材與混凝土的間隙進行全封閉，在上下間隙80～100 cm處插上排氣管，以備注膠和排氣。

5）柱包鋼灌注膠：灌注膠按產品使用說明要求加以組分調配，并用攪拌器攪拌5～10 min至色澤均勻為止，攪拌時最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡，攪拌均勻后放置待用，配置好的建筑結構灌縫黏合劑須在使用期內使用完畢，在封口膠達到要求固化強度后，從下到上逐步壓膠，膠水上升高度控制在150 cm之內，并及時檢查是否有漏膠、空鼓等，如有須立即堵漏并補滿空鼓部位；待膠水凝固后繼續進行壓膠，直至膠水注滿整個柱子，將鋼材緊固包裹在原混凝土柱上，使其與原構件結合成一個有高承載力的整體。

6）維護：加固后鋼板采用涂防銹漆保護，以避免鋼材的腐蝕。

3.2 懸挑梁加固（螺栓粘鋼穩固系統）

1）混凝土梁表面處理：鑿除需粘鋼梁柱表面粉刷層及剝落、疏松、蜂窩等劣質混凝土，必要時再用高強水泥砂漿將表面修補完整。對粘貼鋼板的混凝土表面用角磨機進行打磨，除去厚1～2 mm表層，直至完全露出新面，在梁頂及梁側面需粘貼鋼板處種植螺栓，用壓縮空氣除去粉塵，再用丙酮擦拭表面，并待其干燥。

2）鋼板表面處理：根據設計要求剪切各種寬度規格的鋼板，長度方向采用焊接，然后對鋼板表面進行打磨，打磨紋路與鋼板長度方向垂直，鋼板表面的銹斑及焊渣等均須去除，再用丙酮擦拭鋼板新面，并待其干燥。

3）梁頂和梁側面鋼板安裝：根據圖紙設計要求，利用對穿螺桿將梁上部鋼板與梁兩側面角鋼對拉連接，梁頂中間部位采用螺栓粘鋼穩固系統（在粘貼鋼板部位預先種植螺栓，鋼板對應螺栓位置開孔后進行涂膠，然后擰緊螺栓逐步施壓，以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度，使原有構件和鋼板形成整體穩固系統），梁底與梁側面的鋼板與混凝土之間留有1～2 mm間隙，已焊接半成品鋼板安裝完成后，用螺栓將整個要加固的梁與鋼板連接成穩固的整體，如圖3所示。

圖3 螺栓安裝示意

4）鋼板的涂膠和粘貼：膠黏劑配制好后，用膩刀均勻涂抹在已處理好的鋼板內面上（或混凝土表面），膠斷面宜呈三角形，中間厚3 mm左右，邊緣厚1 mm左右，然后將鋼板粘貼在混凝土表面，用準備好的固定加壓系統固定，適當逐步加壓，以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。

5）梁包鋼封口注膠：梁封口注膠應按規范要求配制膠液，對梁部位鋼材與混凝土接觸邊緣全面封口并預留注膠口；注膠時應及時檢查是否有漏膠、空鼓等，如有須立即堵漏并補滿空鼓部位，通過結構膠的黏結和螺栓的緊固相連使鋼材緊固包裹在原混凝土梁上，使其與原構件結合成一個有高承載力的整體。

6）維護：加固后角鋼及綴板采用涂防銹漆保護，以避免鋼材的腐蝕。

3.3 外粘碳纖維布子分部工程

1）混凝土界面處理：混凝土表面劣化層去除并磨平，在裂縫處灌漿填補，將混凝土破裂缺角補平，夾角部磨成弧狀（R=2 cm）。

2）涂上底膠：底膠須確保滲入接觸混凝土，厚度涂刷須均勻，必要時須做防塵措施。表面凹洞補平：補平前須確認底膠已干透，不粘手，補平后須確認混凝土表面平整。

3）涂上樹脂：樹脂攪拌混合須均勻，樹脂厚度涂布須均勻，不垂流，樹脂硬化時效須掌握。

4）貼上碳纖維布：補強碳纖維布應按設計方向順序貼上，順著碳纖維布粘貼方向，將氣泡完全擠出，脫泡作業完畢后須確認碳纖維布無皺折，無歪斜。

5）貼布表面涂上樹脂：補強碳纖維布表面再次均勻涂刷樹脂，確認補強碳纖維布與樹脂完全滲透，多層補強時，重復相關步驟（圖4）。

3.4 內膽法施工

1）人民商場地處繁華商業區觀前街中心，人流量大，商業價值高，為了在改造商場時減小商家的損失，獲得最大的利益，采用分段式改造施工，即每層樓外部采用腳手架安全網全封閉，使拆除部分與外部隔離，內部采用石膏板龍骨隔墻將施工區與營業區隔離，內部正常營業，外部正常施工，且分立面施工（南立面、西立面先施工，施工完成后，東立面、北立面再施工）。

圖4 梁底粘布立面示意

2）對原混凝土構件進行加固前首先要對構件之間的砌筑墻體、梁頂的地磚等進行拆除，應業主要求，為了商場內部能夠正常營業，采用簡易隔墻使施工區隔離，使得施工區域局促，增加了施工難度，更加要求拆除工作及后續的加固施工程序的合理安排、施工計劃的緊密布置、工人的嚴謹規范操作。因商場內部正常營業，環繞四周道路人流量大，同時安全要求高，因此外墻拆除時采用小型拆除工具作業，并采用木板遮擋、安全網隔離、拆除垃圾及時裝袋、安全員現場跟隨查看等四重安全防護措施。

3）由于商場地處繁華商業街，且內部正常營業，為了安全施工及不妨礙商場營業，當拆除垃圾達到一定數量后立即將垃圾運往地面上臨時垃圾場；垃圾不能經過載人及載貨電梯運輸，采用垃圾裝袋、人工滑輪垂直吊運，吊運區設立于腳手架與建筑物間，吊運時上下無其他作業，地面采用安全圍擋，垃圾運至地面后及時用手推車運至臨時垃圾場，并于夜間及時運往建筑垃圾站。

3.5 無損靜力切割

因幕墻制作，需要將西北角部分梁板切除，采用無損靜力切割。

1）如采用人工破碎，會產生大量碎石子，因樓地處商業區，破碎有極大的安全隱患，同時產生的噪聲會對正在營業的店面造成極大的影響，且人工破碎會產生大量建筑垃圾，在無運輸工具的條件下增加垃圾處理難度，綜合考慮采用無損靜力切割（圖5）。

2）本工程在切割結構構件前，必須確保額外荷載均已被清除、移走或卸載，切割過程中必須考慮結構的穩定性及安全性，關鍵部位需對原結構進行加固，待加固構件達到設計要求后方可進行后續混凝土切割工作。進行切割作業時，樓板上嚴禁人員聚集或堆放材料，作業人員應站在穩定的結構或腳手架上操作。

3）無損切割采用懸吊預應力靜力切割：預先對即將切割部位進行打孔，打孔后穿上相應等級的鋼絲繩，將要切割梁或板用手拉葫蘆將其連接在上一樓層的梁上，使待切割部位產生一定的向上拉力，板的部位采用墻鋸切割，梁采用繩鋸切割，并由下而上逐層切割。待切割完成后，采用夜間汽吊，避開白天流動人群，減小吊運危險。當進行高處沉重構件拆除作業時，采用夜間切割并用汽吊及時吊下，將切割的梁板吊下后直接裝車運至建筑垃圾處理地。

圖5 4～6層梁板無損切割區域示意

4 結語

本工程地處繁華商業街中心，人流量大，對施工安全要求很高；同時又在商場繼續營業的條件下施工，因此對施工的限制極大；因商場商業價值大，業主對施工工期要求較緊。在種種條件的限制下，須完成對舊建筑物的加固及對原有結構的補強加固，使其結構符合現在抗震規范要求，達到改造后的荷載要求，同時盡量避免增加原結構內部空間損失，最大程度滿足空間使用要求。故在施工技術上稍作改進，通過包鋼注膠等一系列措施使柱達到規定荷載及抗震要求；對懸挑梁采用改進的螺栓粘鋼穩固系統結合包鋼進行加固，節省空間、增加強度；在高空拆除時，全面、嚴謹、合理地做好安全防護措施，對產生的拆除垃圾采取及時有效的出運方式，從而避免了高空墜落及拆除物坍塌等。施工時對正在營業的內部店鋪及局部已改造裝修的外立面與施工區采取隔離保護措施。在施工組織上進行全方位考慮，根據現場情況采取有效的操作流程，對各項工作進行合理安排，最終在各種限制條件下順利地完成了工程[4-6]。