廣西某工業廠房加固改造設計方案探討

陳惠書

（福州城建設計研究院有限公司， 福建 福州 350000）

1 工程概況：

本工程建成于二十世紀七八十年代，原使用用途為生產廠房。該廠房含一個單層混凝土柱廠房及一個附屬房屋，縱向長138.7m，橫向寬約21.16m，總面積約2848 平方米。主體廠房結構形式為單層單跨混凝土柱廠房，單跨跨度18m；廠房東側有一個附屬磚混結構房屋。排架柱為帶牛腿工字形截面混凝土柱；屋架為鋼筋混凝土組合屋架；屋蓋為有檁屋蓋，L 形檁條，屋面板為大型屋面板。廠房四周設圍護磚墻，圍護墻厚度為240mm。圍護墻抗風柱為工字形截面混凝土柱。該廠房圍護墻有兩道混凝土圈梁。

2 該樓現狀及平立面圖：

根據鑒定單位鑒定報告及外觀檢查，提出以下幾點主要問題及處理方案：

經檢查，該廠房部分混凝土柱、吊車梁、屋面板或天溝板存在混凝土保護層銹脹開裂或鋼筋外露銹蝕的情況；柱頂預埋件及其與屋架的焊接焊縫表面銹蝕。如下圖所示：

采用的加固處理措施：a、對已經銹蝕的鋼筋應先進行除銹處理；b、將混凝土表面的浮渣、油脂、雜物以及混凝土風化部分除去，把混凝土松動部分鑿除，直到混凝土的密實部分；c、為加強新、舊混凝土的整體結合，在澆筑混凝土前，在原有混凝土結合面上先涂刷一層高粘結性能的界面結合劑，可采用高標號水泥漿或環氧樹脂膠；d、采用高一級微膨脹補償收縮混凝土澆筑或M15 水泥砂漿抹面；e、新澆砼應加強養護,宜用麻袋包扎澆水養護,每天至少澆水三次,保證麻袋保持潮濕狀態,養護期為14 天。其處理分別參考如下圖例：

2、個別圍護墻存在裂縫。分析裂縫成因主要與砌體墻溫度收縮相關。經檢查，附屬房屋個別砌體墻存在裂縫。如下圖所示：

采用的加固措施：采用砌體壓力灌漿（水泥聚合灌漿液）補強加固，其工藝流程見下圖：

標定灌漿嘴位置施工注意事項：灌漿嘴應設置在裂縫起訖點、交叉點及裂縫較大部位，其間距宜滿足以下規定：當裂縫寬度為＜1mm 時，間距為200～300mm；當裂縫寬度為1～5mm 時，間距為300～400mm；當裂縫寬度為5～15mm 時，間距為400～500mm。

3、混凝土柱承載能力不足。根據pkpm 軟件進行結構計算，部分廠房混凝土柱承載力不符現行規范規定，柱抗力與荷載效應之比 R/ros＜1.00。根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB 50144-2019）及混凝土柱鋼筋外銹蝕或混凝土保護層銹脹開裂的嚴重程度，柱 11-A、7-A、11-D 安全性等級評為 c 級，柱 18-A、1/12-A、 1/12-A、3-D、6-D、8-D、18-D 安全性等級評為 b 級，其他混凝土柱安全性等級評為 a 級。安全性等級評為 c 級柱需采用需采用置換混凝土加固法處理。根據《 混 凝 土 結 構 加 固 設 計 規 范》（ GB50367-2006 ） 第 6 章 節 公 式計算出置換部分截面面積后，采用高強細石混凝土或灌漿料置換框架柱外周截面加固施工。施工過程應注意以下事項：a、剔除施工不應損傷所有柱筋或改變其原設計位置，對剔除損壞后無法復原的箍筋，應按原設計更新替換；b、盡量減少被加固柱子的剔除時間、剔除與填補澆筑的間隔時間。澆筑施工前，先清除殘存在剔除面上的疏松層及粘連在外露鋼筋上的混凝土碎渣，然后水沖洗；c、將柱填補區的上端剔鑿為斜面，以利于該部位澆筑填補密實；d、從柱側面模板的臨時開口與上端設置的喇叭口依次澆筑置換材料，并適時封堵柱側模進料口，剔鑿清楚柱上端進料口形成的外凸部分。

4、原屋頂面層做法僅為35mm 厚保護層，改造為主題餐廳之后，必須增加相應的防水、隔聲和保溫措施，屋面實際荷載大幅增加；建筑建成已近半個世紀，其間結構設計規范歷經多次修訂，無論是各種活荷載的取值還是設計安全系數都較之當時有大幅提升，而改造后的建筑必須復核其整體抗震能力及各構件的承載力是否滿足現行最新結構規范的要求，并滿足后續30 年的使用安全性。 自然折舊對原構件承載力的削弱：根據結構檢測鑒定報告的描述，屋架及屋面板存在鋼筋外露腐蝕或混凝土保護層繡脹，屋架支撐表面腐蝕，柱間支撐全部被拆除。不滿足《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009 第8.1.3 條要求。對于存在缺陷或損壞、承載力或構造不滿足規范要求的構件及部位，建議進行修補或加固處理、更換構件等措施。

加固改造策略：a 直接加固屋架:需要對原屋架進行保護性拆除，全桿件加厚截面約200mm，改造后與原屋架外觀相差較大，工藝復雜，施工工期及造價相對較高。b、仿制替換屋架:按照原屋架形式進行原樣仿制，改造后與原屋架外觀相同，施工工期及造價相對適中。c、制做鋼結構屋架:新建鋼結構屋架與原屋架外觀相差較大，不利于維護原有建筑風貌特征，施工工期及造價相對適中。

通過研究論證和比對，仿制替換屋架方案較合理。保存現有結構體系不變的前提下，重做輕質屋面，落架屋頂原結構構件，包括屋架和屋面板，同時對原構件尺寸進行測繪，并按1:1 進行仿制替換。在加固過程中綜合考慮于屋面板頂增加保溫（60 厚擠塑聚苯乙烯泡沫塑料）和防水（SBS(3+3)熱熔型聚酯胎改性瀝青防水卷材）等措施，對荷載及抗震安全等結構安全的影響，保證加固后符合各項使用要求。其中仿制屋架與原砼柱采用螺栓連接，梯形屋架結構支撐體系按新的抗震規范進行設計，沿屋脊和檐口設置縱向豎向支撐，同時端開間和中間跨布置上下弦的屋面水平支撐，以形成完整結構體系。綜上，常規的設計思路是沿用原建筑結構構件，對其采取加固措施，以滿足新建筑功能和現行設計規范的要求。然而在深化設計的過程中，特別是在對現狀結構檢測鑒定之后，我們發現該項目的具體情況存在諸多特殊因素，例如結構構件超期使用、現狀保護缺失致使構件殘損加劇、屋頂開裂滲水嚴重，施工成本，工期等，對全部結構構件一律采取常規加固并非最合理的方案，仿制替換也是另一種思路方案。

3 結語

針對該工業廠房存在的問題及現今改造后的需求, 在保證安全情況下，采取了相應的加固改造設計方案, 以提高了建筑的抗震能力, 而且改善了內部部分構件承載力， 同時滿足修舊如舊的設計原則。我國五、六十年代修建的大批工業與民用建筑, 都已接近設計使用年限, 其鑒定維修加固已大量提到議事日程上來，類似的工業廠房都可通過整體改造后用于創意類產業、辦公、展覽、商業、企業孵化等用途，其效果很好, 在我國具有廣泛的應用前景。