關(guān)于房屋加固改造工程的實(shí)例分析與探討

侯 小 紅

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

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關(guān)于房屋加固改造工程的實(shí)例分析與探討

侯 小 紅

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

結(jié)合兩個(gè)房屋改造工程實(shí)例，從地基基礎(chǔ)、框架柱、樓板、承重墻體、混凝土壁柱等方面，闡述了房屋不同部位的加固措施及技術(shù)要點(diǎn)，旨在提高房屋結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

房屋，加固改造，框架柱，空心樓板，屋面

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)房屋功能的需求和質(zhì)量要求越來(lái)越高。同時(shí)城市空間有限，寸土寸金，城市建設(shè)中需要對(duì)一些建筑進(jìn)行改造改建，以恢復(fù)或提高建筑物的安全性和耐久性，并滿足新的適用性要求。其中涉及到現(xiàn)有房屋的加固改造問(wèn)題，一方面是由于新的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高，使得一部分房屋在現(xiàn)有條件下無(wú)法滿足新的抗震設(shè)防要求，另一方面因建筑功能改變引起加層、荷載增加使得原有結(jié)構(gòu)在承載力、變形等方面無(wú)法滿足要求。建國(guó)幾十年來(lái)，我國(guó)的抗震加固與改造技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在增大結(jié)構(gòu)自身抗震能力的基礎(chǔ)上，同時(shí)采取隔震和消能減震等措施，以保證結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)的安全。在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)的加固改造應(yīng)對(duì)原有建筑進(jìn)行抗震鑒定，充分考慮原結(jié)構(gòu)的情況及工程現(xiàn)狀，盡量利用地基基礎(chǔ)現(xiàn)有的承載力，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，采用提高綜合抗震能力的措施。目前，常用的抗震加固方法主要有增設(shè)構(gòu)件加固(增加壁柱、構(gòu)造柱、圈梁、支撐等)、增強(qiáng)構(gòu)件加固(增大斷面、包鋼、粘鋼、粘貼纖維材料)和隔震減震加固法。

1 工程實(shí)例一

該工程是1棟地下1層，地上7層多功能的綜合樓，建于2005年，主體完工后并未投入使用。由于業(yè)主經(jīng)營(yíng)發(fā)展的需要，需擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)建筑面積，同時(shí)原有建筑部分功能發(fā)生改變，需將屋頂原有1層鋼結(jié)構(gòu)部分拆除，改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造改建。

原有結(jié)構(gòu)混凝土部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下平板式筏板基礎(chǔ)，樓、屋蓋采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板。為了盡可能減輕荷載，改建時(shí)所有分隔墻體全部改為輕質(zhì)墻體。

設(shè)計(jì)前業(yè)主委托有關(guān)單位根據(jù)原圖紙現(xiàn)狀對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定。根據(jù)鑒定結(jié)果及工程現(xiàn)狀，考慮實(shí)際的使用荷載及房間分隔，對(duì)原結(jié)構(gòu)及加層部分進(jìn)行整體計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)原有基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固后對(duì)上部新加框架進(jìn)行施工。

1.1 地基及基礎(chǔ)加固處理

經(jīng)核算原有地基承載力滿足要求，原有基礎(chǔ)為1.1 m厚柱下平板式基礎(chǔ)，底板承載力滿足要求，但柱根處底板抗剪、抗沖切不足，應(yīng)采取加固處理。本工程加固方法采用在原柱上板帶疊合混凝土的方式形成基礎(chǔ)肋梁，基礎(chǔ)梁主筋避開(kāi)柱時(shí)從原柱側(cè)穿過(guò)，中間主筋植入柱中，箍筋植入原基礎(chǔ)筏板內(nèi)。施工時(shí)應(yīng)對(duì)疊合面鑿毛洗凈，疊合混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，植筋的深度及施工要求應(yīng)滿足規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。未疊合區(qū)格范圍內(nèi)填滿素混凝土，隨打隨抹，強(qiáng)度為C10。

1.2 框架柱加固處理

為減小對(duì)建筑功能的影響，縮小柱斷面，對(duì)原建筑物中計(jì)算不滿足要求的框架柱采用外包角鋼的方案。柱包鋼加固前表面應(yīng)打磨平整并清理干凈，柱外包角鋼及綴板和原柱之間均壓力灌入結(jié)構(gòu)膠，柱包鋼加固完成后表面應(yīng)刷界面劑并抹灰保護(hù)。粘在柱表面的型鋼與原構(gòu)件共同承擔(dān)荷載，通過(guò)約束原構(gòu)件從而提高其承載力和變形能力。該方法施工簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)自重增加較小，而承載能力提高顯著，同時(shí)改善了構(gòu)件截面的剛度和延性。

1.3 框架梁、樓板加固處理

對(duì)原結(jié)構(gòu)增加荷載部分的梁、板進(jìn)行加固處理。框架梁采用粘鋼加固，樓板采用粘碳纖維布加固，加固完后采用水泥砂漿抹灰保護(hù)。在梁底采用混凝土—膠—鋼板的復(fù)合系統(tǒng)，粘在混凝土受拉表面的鋼板能提高抗彎能力，同時(shí)也能提高抗彎剛度并相應(yīng)減小撓度和開(kāi)裂。碳纖維布材料強(qiáng)度高，材料厚度小，幾乎不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的外形和尺寸；施工周期短，操作簡(jiǎn)單，施工噪聲小，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境影響較小。

1.4 新加框架柱柱角與原框架柱的連接

由于下部框架已經(jīng)存在，為了保證后加結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，使得實(shí)際受力與計(jì)算假定吻合，并能將荷載有效傳遞給下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)，新加框架柱柱角與原框架柱連接采用剛接方式。在原柱頂往上1.5 m范圍內(nèi)采用擴(kuò)大柱截面方法，在原框架頂部梁上下各1.5 m范圍內(nèi)的柱周邊用包鋼方式進(jìn)行加固。角鋼穿透樓板連續(xù)布置，包鋼和原柱間壓力灌入結(jié)構(gòu)膠。

2 工程實(shí)例二

某機(jī)關(guān)幼兒園幼兒樓為3層磚混結(jié)構(gòu)，于1993年完成設(shè)計(jì)。預(yù)制空心樓板，局部為現(xiàn)澆板，建筑物中間局部為內(nèi)框架。建筑物鑒定報(bào)告顯示，由于使用年代較久，磚及砂漿強(qiáng)度偏低，屋面局部有滲漏現(xiàn)象。查閱原結(jié)構(gòu)圖紙可知，建筑物按規(guī)范設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁，同時(shí)為了滿足使用功能要求，業(yè)主對(duì)個(gè)別墻體洞口加大。根據(jù)有關(guān)資料并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查，需對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固。

2.1 承重墻體加固

由于墻體強(qiáng)度低，承載力不足，個(gè)別墻體出現(xiàn)了裂縫，需進(jìn)行加固。對(duì)于建筑物墻體產(chǎn)生裂縫處，施工前應(yīng)將原有墻體表面抹灰清除干凈，用鋼絲刷和壓力水將原墻體及基礎(chǔ)面刷洗干凈，用壓力灌漿法灌入灌漿料對(duì)裂縫進(jìn)行處理。墻體采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層進(jìn)行加固，單面厚度為35 mm，砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M10。鋼筋網(wǎng)的橫向鋼筋遇有門窗洞時(shí)，雙面加固的將兩側(cè)的橫向鋼筋在洞口閉合，豎向鋼筋應(yīng)連續(xù)貫通穿過(guò)樓板。

2.2 磚墻門洞擴(kuò)大補(bǔ)強(qiáng)措施

原有磚墻門洞擴(kuò)大時(shí)在洞邊增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱，洞頂增設(shè)現(xiàn)澆過(guò)梁。構(gòu)造柱、過(guò)梁呈閉合狀，一次澆筑。新加構(gòu)造柱、圈梁與原有墻體進(jìn)行有效拉結(jié)。門洞補(bǔ)強(qiáng)加固應(yīng)在墻體加固前進(jìn)行。

2.3 空心樓板加固

原有建筑樓蓋部分采用預(yù)制空心樓板，地震時(shí)空心樓蓋結(jié)構(gòu)的震害主要表現(xiàn)為預(yù)制空心樓蓋支撐長(zhǎng)度不足，地震時(shí)建筑物晃動(dòng)造成樓蓋脫落，從而影響建筑物的整體性。本工程對(duì)原來(lái)預(yù)制空心板的地方在樓板支撐處增加角鋼，從而增加預(yù)制板的支撐長(zhǎng)度，同時(shí)在角鋼兩翼間設(shè)置斜向肋板，角鋼定位后與現(xiàn)澆梁或墻用錨栓固定，接縫用干硬水泥砂漿搗實(shí)。

2.4 增設(shè)混凝土壁柱

在建筑物局部?jī)?nèi)框架區(qū)域框架梁與墻體連接部分增設(shè)鋼筋混凝土壁柱，壁柱必須緊貼在被加固部位的表面，沿建筑物的高度上下貫通，在樓層沿豎向設(shè)置拉結(jié)鋼筋和銷鍵與墻體進(jìn)行拉結(jié)，銷鍵與外加柱必須同時(shí)澆灌混凝土。

2.5 局部混凝土梁、柱加固

對(duì)于局部混凝土框架梁、柱進(jìn)行加固處理。混凝土柱采用外包鋼筋混凝土增大截面法進(jìn)行加固，既增強(qiáng)了構(gòu)件的強(qiáng)度，同時(shí)增加穩(wěn)定性。新增截面與原有構(gòu)件部分采用植筋方式進(jìn)行有效拉結(jié)。施工時(shí)新舊混凝土連接面應(yīng)鑿毛、沖洗、刷界面劑，以保證可靠連接，新、舊混凝土連接處應(yīng)采用微膨脹混凝土。鋼筋混凝土梁采用粘碳纖維布進(jìn)行加固處理，施工前清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用環(huán)氧樹(shù)脂將表面修復(fù)平整。粘結(jié)劑的固化一般在正溫下即可，對(duì)于粘貼好的碳纖維布在24 h內(nèi)嚴(yán)禁擾動(dòng)。

2.6 屋面增澆疊合層

將原有屋面做法全部去除，在屋面板上增設(shè)鋼筋混凝土疊合層，以形成裝配整體式屋蓋，疊合層加固兼有提高樓板承載力的作用。疊合層厚度40 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。屋頂周圈增設(shè)鋼筋混凝土圈梁及現(xiàn)澆女兒墻，提高了承載能力，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)也解決了滲漏的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加固改造工程日益增多，加固技術(shù)在結(jié)構(gòu)的改造中有著舉足輕重的作用。改造工程不同于新建建筑，施工前應(yīng)做好安全鑒定工作，施工中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，作業(yè)過(guò)程中輕打輕鑿，避免對(duì)原有結(jié)構(gòu)造成不利影響，同時(shí)應(yīng)防噪降塵，做好安全防護(hù)工作。加固改造期間應(yīng)設(shè)專人定期進(jìn)行沉降觀測(cè)，保證原有結(jié)構(gòu)的安全。

近些年來(lái)，結(jié)構(gòu)的改造技術(shù)得到了較快發(fā)展。但是，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，必須清醒地認(rèn)識(shí)到，加固改造工程技術(shù)性強(qiáng)，內(nèi)容復(fù)雜，工程量大，無(wú)論從理論分析、加固技術(shù)、施工工藝，還是提高施工機(jī)具上，加固改造的設(shè)計(jì)和施工還有許多問(wèn)題有待解決。近年來(lái)各地不斷發(fā)生的地震再次提醒我們，我國(guó)地震形勢(shì)依然嚴(yán)峻，結(jié)構(gòu)抗震加固改造的設(shè)計(jì)任務(wù)任重道遠(yuǎn)。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50367—2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 09SG619—1，房屋建筑抗震加固[S].

Analysis and discussion on the case of building reinforcement and reconstruction project

Hou Xiaohong

(Shanxi Architectural Design & Research Institute, Taiyuan 030013, China)

Combining with two housing reconstruction engineering examples, from the foundation, frame column, floor slab, load-bearing wall, concrete wall column and other aspects, this paper elaborated the reinforcement measures and technical key points in different parts of the housing, in order to improve the safety and durability of housing structure.

housing, reinforcement and reconstruction, frame column, hollow floor, roof

1009-6825(2016)30-0058-02

2016-07-30

侯小紅(1973- )，男，碩士，高級(jí)工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

TU318

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