衢州某展覽館升級改造與加固設計

馮 猛

(上海風語筑展示股份有限公司，上海 200436)

展覽館是一個用于展示商品、會議交流、信息傳播、經濟貿易等的活動場所。隨著經濟的發展，人們對于展館的需求不斷增加，既有展覽館的功能已不能滿足日益增長的社會需求，舊展覽館的升級改造勢在必行。本文以衢州某展覽館升級改造為例，對改造過程中的加固方法進行了總結，以供類似工程借鑒。

1 工程概況

該展覽館位于衢州市柯城區，該建筑于2007年竣工。主體結構為多層現澆混凝土框架結構，主樓結構5層，結構總高度20.28 m。裙樓結構2層，結構高度9.48 m。基礎形式為天然地基淺基礎形式，采用獨立基礎+地基梁。現因展覽館升級改造，需要增加1層～5層的電梯一部。原結構平面見圖1，增加電梯后的局部結構平面見圖2。

增加電梯涉及到對原結構樓板的局部開洞、改造區域受力構件的重新布置以及改造區域原有構件的加固補強等工作。在選擇結構改造時方案應采用振動小、對原結構破壞小且易于施工的方案，以確保改造后原結構的安全使用。

2 結構開洞

傳統的混凝土結構拆除方式主要有人工錘鑿、機械捶打、風鎬、液壓破碎等。這些方法除了會產生大量的粉塵、噪聲外，對需保留的混凝土結構也會造成不必要的破壞。鑒于此種情況，本次展館新增電梯位置混凝土采用靜力切割+局部人工鑿除的方式進行拆除，以有效降低混凝土拆除過程對原結構的不利影響。靜力切割是用專用混凝土切割機械設備進行混凝土結構拆除。綜合考慮工期及經濟因素，在本項目中擬采用洞口中部切割、邊部鑿除的方案進行混凝土拆除。靜力切割相對于傳統的拆除方式具有以下幾方面優點：

1)施工精度高，機械化程度高。

2)施工過程無振動，對原結構無損傷。

3)施工過程無粉塵，噪聲低，有益于環保。

4)切割面平整，切割精度更高，外表美觀無需再對切割面做修整。

5)施工速度快，效率高。

3 新增電梯井道設計

為方便施工并有效縮短工期，新增電梯井道采用鋼框架結構，電梯頂蓋采用鋼梁+混凝土樓板組合梁形式。采用此體系，除電梯頂蓋需要現場澆筑混凝土外，其余鋼構件都可以在工廠預制，僅需現場安裝即可，大大縮短了施工工期。為避免新增電梯對原結構基礎造成不利影響，避免繁瑣的基礎加固，新增電梯基礎采用獨立的筏板基礎+錨桿靜壓樁形式。新增電梯基礎見圖3。

通過以上的設計，新增電梯井道自成體系，與原結構脫開，有效的降低了新增電梯對原結構的不利影響，并大大縮短了施工工期。

錨桿靜壓樁是錨桿技術與靜壓樁技術相結合形成的一種樁基礎施工工藝，施工時在基礎上埋設錨桿來固定壓樁反力架，以建筑自重荷載作為壓樁反力，用千斤頂將樁通過預留孔逐段壓入土體中，然后將樁與基礎連接在一起，從而達到提高地基承載力和控制沉降的目的。它具有施工靈活、方便，作業面小，并且低能耗、無振動、無噪聲、無污染等優點。但錨桿靜壓樁在沉樁過程中易產生擠土效應，影響周邊建筑。因此在樁基施工時，應優化施工程序，合理安排壓樁順序，嚴格控制施工工藝和施工進度，合理控制成樁速率，盡量降低擠土效應對周邊建筑的影響。這也是該項目施工的難點和重點，是能否完成設計需求的關鍵所在。

4 原結構加固設計

4.1 加固方案的確定

在確定加固方案時，應結合實際情況綜合分析，選擇恰當的加固方法，既要滿足結構的安全性要求，又要能實現施工的經濟性。因此，在加固設計中對加固方法進行了對比以確定最終的方案。

對于混凝土樓板開洞來講，常規采用的加固方法有板底增設型鋼梁加固法、新增混凝土梁加固法、粘鋼加固法、粘貼碳纖維加固法等。

1)板底增設型鋼梁加固法。

板底增設型鋼梁加固法是采用在洞口邊增設型鋼支承邊梁的方式來傳遞荷載。型鋼通常采用H型鋼或工字鋼，型鋼兩端采用化學錨栓與原結構梁、柱連接。該種加固方法需要將型鋼梁與混凝土板充分頂緊以保證可靠傳力，在結構使用過程中受樓面振動荷載影響大，容易導致型鋼梁與混凝土板脫開而降低加固效果。因此，此法不適合本工程。

2)新增混凝土梁加固法。

新增混凝土梁加固法是在洞口邊部增設混凝土梁以可靠傳力的加固方法。原樓板鋼筋彎折錨固進入新增混凝土梁內，新增梁鋼筋采用植筋方式與原結構梁或柱連接。該種方法可以有效保證加固后構件的整體受力，同時為保證施工的速度，可以采用灌漿料混凝土來澆筑。因此，此方法適合本工程。

3)粘鋼加固法。

粘鋼加固法是在鋼筋混凝土結構構件表面用建筑結構膠粘貼鋼板，以提高結構構件承載能力的一種加固方法。該法施工簡便快捷，自重增加小，不改變結構外形，不影響建筑使用空間，但加固效果很大程度上與粘貼工藝及施工人員操作水平有關。同時，還有膠體的耐久性和防火性能問題，鋼板防腐和防火處理等。因此，施工質量不易保證，此法不適合本工程。

4)粘貼碳纖維加固法。

粘貼碳纖維加固法是用膠結材料把碳纖維片材粘貼于被加固構件，以提高構件承載能力的一種方法。粘貼碳纖維加固法具有節省空間，施工簡便，不需要現場固定設施，施工質量易保證，基本不增加結構尺寸及自重，耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外，采用該工法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。因此，此法適合本工程。

4.2 加固設計原則

在加固設計中，應嚴格按照GB 50367—2013混凝土結構加固設計規范進行設計，加固后結構使用年限按30年考慮，并定期檢查建筑工作狀態。同時，應充分考慮施工工期，施工造價以及技術的安全可靠性。

4.3 加固計算結果

結構整體計算采用盈建科建筑結構計算軟件進行分析，同時根據改造后的建筑布置圖紙對改造部位結構進行梁、板布置調整并施加實際荷載，并將計算結果與原結構竣工圖紙進行對比。經計算分析，原設計的樓板配筋均滿足要求，僅局部框架梁配筋不足。

4.4 主要構件加固方法

4.4.1樓板開洞加固

樓板采用靜力切割+局部鑿除方法開設洞口后，在洞口邊部新增混凝土梁形成新的傳力體系。其中新增混凝土梁鋼筋通過植筋與原結構連接，同時采用灌漿料混凝土澆筑以縮短養護時間，加快施工進度。洞邊加固做法見圖4。

4.4.2原結構梁加固

對于局部配筋不滿足的框架梁采用粘貼碳纖維加固法，通過改造后的梁截面受力要求，按照《混凝土結構加固設計規范》中的相關條文要求，計算需要粘貼的碳纖維數量，具體加固做法見圖5。

5 結語

本工程在新增電梯改造過程中，綜合采用了錨桿靜壓樁加固技術、粘貼碳纖維加固技術、植筋加固技術以及靜力切割加固技術等多種加固方法。在充分保證改造后建筑結構使用安全的情況下，縮短了施工工期并降低了施工造價，取得了良好的經濟效益，為類似工程積累了參考經驗。