某酒店附樓加固設計

劉小清

(廈門合立道工程設計集團股份有限公司 福建廈門 361004)

1 工程概況

晉江華美國際花園酒店附樓工程(晉江佰翔世紀附屬樓宴會廳)為多層框架結構，建筑物現已施工完畢。該建筑的結構形式為現澆鋼筋混凝土框架結構，基礎為人工挖孔灌注樁。該工程抗震設防類別為丙類。該建筑物其后續使用年限為50年。該建筑物因2次裝修需要，二層使用功能由原KTV包間改為宴會廳及相應配套設施，墻體及房間功能更改荷載增加，并于宴會廳上方四層中部大開洞處加設鋼桁架做吊頂及懸掛重量不大于2.5T的吊燈，需對結構構件進行改造加固。該工程抗震加固設計依照C類建筑進行設計。二層平面圖如圖1所示。

圖1 二層平面圖

2 加固方法分析

對于混凝土結構的加固可分為直接加固與間接加固兩大類,設計時根據實際條件和使用要求選擇加固方法及相應使用的技術。直接加固主要方法有：

(1)加大截面加固法；

(2)外包型鋼加固法；

(3)外粘鋼板加固法；

(4)粘貼纖維復合材加固法；

(5)置換混凝土結構加固法；

(6)繞絲加固法；

(7)高強度鋼絲繩網片-聚合物砂漿外加層加固法等。

間接加固根據工程的實際情況選用外加預應力加固法或增設支點加固法等[1]。

分析比較上述各種方法：

(1)加大截面法，加固成本低。缺點是現場施工濕作業工作量大，養護期較長；對結構外觀及房屋凈高也有影響，混凝土劣化和植入的鋼筋銹蝕的危險性很大[2]。

(2)外包型鋼加固法：鋼筋混凝土梁柱外包型鋼角鋼加固稱之為包鋼加固。

(3)外包型鋼和外粘鋼板加固優點是加固成本低。 鋼板不易磨損便于裝修。粘鋼和原構件整體性更好。缺點重量太大，且為方便施工，在長度有所限制[3]。銹蝕的維護工作大，結構施工面必須清潔，作業量較大。

(4)粘貼纖維復合材加固改善構件受力性能，達到高效加固的目的。材料輕薄，不增加構件荷載，可以任意裁剪，施工簡便，適用于各種異型結構施工，耐腐蝕性及耐久性較好。纖維復合材加固法的缺點是成本較高，纖維機殼的著色也比較難。

預應力加固法、增設支點加固法，優點是施工方法簡單、成熟，運用X射線或其它無損檢測技術可以在結構運行期檢驗，拉桿或絞線可替換。缺點是對外觀和功能使用有影響。

改造加固的設計應根據抗震鑒定結果的綜合分析，加強整體性、改善構件的受力、提高綜合抗震能力。加固或新增構件的布置，應預防局部加強導致結構剛度或強度突變。加固的施工應采取措施避免或減少損傷原結構構件。發現原結構或相關工程隱蔽部位的構造有嚴重缺陷時，應采取有效處理措施后方可繼續施工[4]。對可能導致的傾斜、開裂或局部倒塌等現象，應預先采取安全措施。

3 加固改造設計

3.1 計算分析

將本次改造的新增荷載、新增構件、四層桁架修改到計算模型上，對設計模型按改造要求進行計算分析，修改后復核結構周期、位移、位移比等指標變化不大結構整體抗震性能滿足設計要求，說明本次改造不引起結構整體結構的承載力和穩定性的較大改變。對構件內力進行分析，復核基礎及梁板柱，原基礎及柱均滿足改造后的使用要求，僅原二層梁板不滿足設計要求應對二層梁板及局部新增孔洞部位進行改造加固。四層鋼結構吊頂鋼結構結構形式采用桁架梁形式，以便吊頂層的風管、設備管線等可以從桁架中間穿過，提高室內凈高；考慮到原主體結構已經施工完成，后續加建施工條件受到限制，無法采用大型設備吊裝鋼梁，采用桁架梁可以考慮桁架分段后現場拼接安裝，方便現場施工；桁架梁與柱連接需要增設連接件。鋼結構與原構件連接采用化學錨栓，現場施工時應鑿去保護層，露出原結構鋼筋位置，現場植筋時應避開原有鋼筋位置,不得損傷原結構鋼筋。所以，根據該工程實際情況綜合考慮該工程主要采用粘鋼加固法，局部新增孔洞部位鑿除原部位樓板或構件采用植筋方法新增空洞邊梁。

該項目梁板柱加固計算由PKPM加固設計軟件進行設計分析得出所需加固鋼板面積，所需鋼板面積對梁板柱進行粘鋼加固，加設粘鋼后計算后可得構件承載力有較大的提高，構件應力、應變、撓度和裂縫均變小可以滿足設計要求，整體結構的周期、位移、位移比等各項指標也滿足規范要求，因此采用粘鋼加固法可以達到預期的效果。局部板加固如圖2所示。

3.2 梁板粘鋼

外粘型鋼的兩端應有可靠的連接和錨固,對柱的加固，角鋼下端應錨固于基礎中。中間應穿過各層樓板，上端應伸至加固層的上一層樓板底或屋面板底；相鄰兩層柱的截面不同，可將上下柱外粘型鋼交匯于樓面，并利用其內外間隔嵌入厚度不小于10mm的鋼板焊成水平鋼框，與上下柱角鋼及上柱鋼箍相互焊接固定。鋼板粘貼：用抹刀在已處理好的鋼板和砼表面涂抹1mm～3mm厚的結構膠，中間厚，邊緣薄，將鋼板粘貼在涂抹過結構膠的砼表面。若是立面粘貼，為防止流淌，可加一層脫脂玻璃絲布。加固前應卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷載原有的梁柱表面應清洗干凈，缺陷應修補，角部應磨出小圓角[3]。加固工程凡涉及需鑿洞、鑿毛的構件(相應梁、板)均需設穩定可靠的臨時支撐系統，以保證施工安全。該支撐系統必須在加固砼強度達到設計強度等級后方可拆除[5-6]。梁粘鋼加固如圖3～圖5所示。

3.2.1樓板粘鋼方式

按計算所需鋼筋面積在板底和板底粘貼鋼板加固。

圖2 局部板加固圖

3.2.2梁粘鋼方式

當鋼板全部粘土在梁受拉面有困難時，允許將部分鋼板對此地粘貼在梁的梁側，側面粘貼區域控制在手拉邊緣1/4梁高范圍，實際粘貼鋼筋Asp,l應考慮改側面粘貼鋼板引起的鋼板受拉合力及力臂改變的修正系數ηsp。

Asp,l=ηsp×Asp,b[1]

Asp,b為按梁底計算確定的、但需改粘在梁側面的鋼板面積[1]；

ηsp按hsp/h比值查表確認，hsp為從梁受力邊緣起算的側面粘貼高度，h為梁截面高度[1，5]。

圖3 梁板粘鋼示意圖

圖4 梁粘貼鋼板加固大樣圖

圖5 局部梁加固圖

3.3 樓板鑿除及新增結件植筋加固方式

圖6 新增孔洞加固

圖7 新增梁及加大截面加固注：圖中d為植筋最大直徑

樓板鑿洞時，應避免損傷原有鋼筋，植筋時按設計要求的孔位、孔徑、孔深鉆孔。植筋前應對原鋼筋進行除銹，且除銹長度大于植筋長度。注膠采用粘膠灌注器邊注邊緩緩拔出灌注器。將處理好的鋼筋旋轉緩速插入孔道內，使植筋膠均勻附著在鋼筋表面及螺紋縫隙中。插好的鋼筋、錨栓不可再擾動，待植筋膠養護期結束后才可進行鋼筋焊接、綁扎及其他各項工作[2]。在注膠前應進行鉆孔和清孔，隱蔽驗收，化學植筋驗收合格后方可后續施工。凡涉及鑿洞、鑿毛處均應輕鑿慢鑿，應避免震動引起損壞原混凝土結構。驗收包括錨栓的位置、直徑是否達到要求，膠漿外觀固化情況，植入錨筋抗拔力現場抽檢報告，同規格、同型號，部位基本相同的植入鋼筋(或錨栓)組成一個檢驗批，

抽取數量按每批總數的1%，且不少于3根[6-7]。 對于新增的較小洞口可在鑿除樓板后，于洞口邊粘貼鋼板方式進行加固。本次加固新增混凝土其強度等級比原結構、構件提高一級，并不小于C30的混凝土，以更好地保證結構的強度。新增構件加固如圖6～圖7所示。

4 結語

加固設計首要應把握各種加固方法的優劣，以及施工工藝的要求，選擇適合的加固方式，必要時可采用多種加固方式進行加固，加固設計時應進行整體指標復核及局部構件承載力的可靠計算及復核。整體結構的周期、位移、位移比等應滿足規范要求，構件的應力、應變、撓度和裂縫應滿足設計要求。對改造部位進行嚴格的質量把關，保證施工質量，工程驗收合格后，方可交付使用，后續使用過程中，每隔10年應對加固區域進行檢測，以保證改造建筑的安全使用。

[1] GB50367-2013 混凝土結構加固設計規范[S].2013.

[2] 高根紅.淺談植筋工藝在老橋加寬施工中的應用[J].西部探礦工程，2005，17(11).

[3] 王影.談外部粘鋼加固法施工[J].山西建筑，2005,31(15):107-108.

[4] JGJ 116-2009 建筑抗震加固技術規程[S].2009.

[5] 13G311-1混凝土結構加固構造[S].2013.

[6] GB50204-2015混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].2015.

[7] GB50728-2011 工程結構加固材料安全性鑒定技術規范[S].2011.