某框架—核心筒結構辦公樓局部樓層加固改造技術探析

任天舒

（安徽省高速地產集團有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

某辦公樓于2016年建設至今約6年時間，為地上23層，地下2層框架—核心筒結構，總建筑高度約98.960m，裙房為地上5層，地下2層鋼筋混凝土框架結構。該建筑位于地震裂縫區分圖的七度區，框架、剪力墻抗震等級均為二級，根據對改建組合的使用要求，需要對該樓3層～7層進行改造加固，經過原設計單位的復核計算，由于使用功能的改變，相應的活荷載取值增加，導致部分構件承載力不滿足要求，需要進行加固處理。

2 加固改造方案

本工程根據對后續使用功能的需求，要求設計單位按照現行規范對原結構計算模型進行調整，荷載分布及輸入根據改造后的使用功能進行輸入，尤其是部分辦公區域荷載變成了密集檔案室及機房區域，原荷載從2kN/㎡增加至12kN/㎡，導致樓面活荷載大幅度增加，經過計算，改造區域豎向構件及基礎的承載力滿足計算要求，大部分水平結構構件（梁板）承載力不滿足計算要求，需要進行加固處理。

2.1 板加固

根據計算結果，本工程改造后樓板的承載力欠缺幅度較大，考慮到粘貼碳纖維布對承載力提高幅度不能超過40%，單一的粘貼碳纖維的方式難以滿足計算要求。經過我單位與設計單位反復考量，最終確定采用板底增設型鋼梁與板面粘貼碳纖維布相結合的加固方式進行樓板加固，見圖1所示。

圖1 五層板加固示意圖

板底增設鋼梁后，可以將原樓板劃分成小跨單向板，跨度范圍在1500mm～1700mm，這樣板底正彎矩區實配鋼筋可以滿足計算要求，板底可不采取其他加固形式。板面負彎矩不滿足要求的，承載力欠缺幅度在40%以內，可采用板面支座處粘貼碳纖維布進行加固處理。板底新增設型鋼梁采用HN 300×150×6.5×9 或 HN350×175×7×11型工字鋼。新增鋼梁與原梁采用后置節點板+化學錨栓的方式進行連接，如圖2所示，并且在新增鋼梁兩側的原混凝土梁上粘貼附加錨固的碳纖維布U型箍進行補強處理。為了保證新增鋼梁與原樓板協同工作，要求鋼梁應與原混凝土樓板頂緊，并采用結構膠進行灌注。

圖2 鋼梁與混凝土結構連接大樣

這種加固方式在滿足計算要求的同時，最大程度地考慮到施工的便捷及周期。可以節約工程的造價及工期，但是鋼結構的防腐防火是重中之重，應該有專項方案進行處理以達到相關規范、標準要求。

2.2 梁加固

根據計算情況，經過綜合比較，該梁采用加大截面法進行加固處理，以大幅度提長升梁的承載能力，梁加大截面法采用梁側或梁底加大截面與后植筋方式加強，然后采用二次澆注混凝土進行處理，見圖3所示。

圖3 梁加大截面大樣

2.2.1 鉆孔植筋

根據設計圖紙要求，確定鋼筋植筋位置，檢查植筋處的周邊尺寸，確保所植鋼筋位于有效約束范圍內，同時對群錨植筋的最小間距值和最小邊距值要求不小于5d。植筋后應進行外觀檢查，觀察是否有流膠現象、注膠是否飽滿、固化是否正常。同時針對本工程采用任意抽選多根(其數量按設計和規范要求)鋼筋進行現場鋼筋抗拔試驗，檢驗其錨固力是否滿足設計要求。

2.2.2 鋼筋綁扎、焊接施工

鋼筋綁扎前，校對成品鋼筋的直徑、形狀、規格、尺寸和數量是否與圖紙、料單相符，箍筋末端帶彎鉤的應按柱四角逐個放置，避免在同一邊放置，削弱箍筋的封閉效果。準備好控制保護層厚度的砂漿墊塊，鋼筋要嚴格按圖紙要求綁扎，注意鋼筋間距、位置的準確，綁扎點牢固。

2.2.3 模板

模板采用支喇叭口形式澆筑混凝土，對于梁兩側加大截面的，在樓板開槽口澆筑混凝土，喇叭口支模形式見圖4所示。

圖4 喇叭口支模大樣

2.2.3 混凝土澆筑

該項目單個增大混凝土梁加固用混凝土方量不大，但是混凝土的澆筑質量對混凝土的強度及其重量要求較高，澆筑過程應充分振搗，確保混凝土澆筑質量一氣呵成，杜絕返工及出現一些質量通病。

2.3 柱加固

根據計算情況，經過綜合比較，柱子采用外粘型鋼法進行加固處理工藝。

①首先將混凝土柱表面用硬毛刷刷除表面油垢污物,再對表面進行打磨，除去1mm～2mm厚表層浮漿等雜質，直至完全露出新面，鋼板粘接面須進行除銹和粗糙處理。采用鋼絲球或拋丸機處理鋼材，直至出現金屬光澤，使得鋼材表面變得粗糙。

②根據設計圖紙進行外包型鋼安裝，調節綴板和對穿螺栓，使鋼材表面和柱面有2mm～4mm間隙，以確保粘貼面灌注結構膠后有良好的粘結。

③外包型鋼焊接，所有角焊縫滿足質量等級三級，焊縫質量外觀檢查合格后，進行下步工作。

④用結構膠泥封閉角鋼及綴板周圍，在柱面間隔1m～2m錯開位置，留出排氣孔。

⑤做灌漿嘴,用結構膠封閉梁底鋼材，結構膠固化后，進行下步工作。

⑥灌注膠采用建筑結構灌縫粘合劑,分甲、乙二組，使用前應進行按產品使用說明書規定配制。注意攪拌時應避免水進入，按同一方向進行攪拌，裝入專用壓力容器內。

⑦用空壓機壓縮空氣將灌注膠通過灌膠嘴灌入外包型鋼內，當排氣孔出現漿液后停止加壓，用結構膠泥封堵排氣孔，再以較低壓力維持10min以上，方可停止灌漿。灌注時用小錘沿鋼板面輕輕敲擊，如無空洞聲，表示已灌注密實，否則應重新加壓灌注直至密實。

⑧結構膠初步固化后除去灌漿嘴,不再對型鋼進行錘擊、移動、焊接，做好現場保護工作，等待灌注膠完全固化。

3 加固質量保證

該工程作為在既有建筑物上進行的二次施工，首先需要對有關的影響施工的設備、管道、墻體、幕墻等進行拆除，拆除工作量巨大，需要求施工單位編制專項施工方案，確保拆除過程安全可靠。其余施工工藝要點如下。

3.1 鋼結構防腐防火問題

①板底新增鋼梁、連接鋼板、高強螺栓等的除銹、防腐應按照圖紙要求進行涂刷，不得按照廠家標準。除銹等級應達到《涂覆涂料前，鋼材表面處理表面清潔度的目視評定第1部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》（GB/T 8923.1-2011）中的 Sa2.5 級要求。除銹后的鋼材表面不應有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。

②H型鋼梁出廠前應除銹，噴涂防銹防腐漆，需要進行焊接的連接鋼板，應進行除銹處理，可現場噴涂防銹防腐漆。

③鋼材防銹防腐漆噴涂應按照圖紙要求進行底漆、中間漆、面漆噴涂。

④構件出廠安裝前，鋼結構表面摩擦連接面，現場焊接兩側各100mm不能涂漆（型鋼腹板與連接板連接位置）。但焊接部位及兩側，應進行不影響焊接的除銹處理。

⑤高強螺栓、墊圈、螺母等連接構件應采用鍍鋅等方法防護，安裝后應進行補涂，補涂要求與本體部分相同。

⑥對于現場焊接預留部位、未進行涂刷的節點板部位、運輸過程中油漆損傷部位，應仔細打磨后再刷防銹防腐漆，要求與本體部分相同。

3.2 加大截面處理注意問題

①根據圖紙要求，應進行混凝土碳化深度檢測，并在有關單位出具處理意見之后，方可進行加固施工。

②新增鋼筋植筋工序應按要求定位鉆孔，孔洞必須清理干凈。

新老混凝土結合處，對于原混凝土面的基層處理是加大截面工程的關鍵步驟，應重點把控。

③由于該工程為老樓改造工程，所以工藝施工前應對原結構進行檢查，包括是否存在裂縫、缺陷等質量問題，發現問題及時報告項目部及有關單位處理。

④加固材料進場前應具備合格證及檢測報告，并由第三方進行抽樣檢查合格后方可施工。

3.3 外粘型鋼及粘貼碳纖維布注意問題

外粘型鋼及粘貼碳纖維布的工藝施工前都需要對結合面的混凝土表面進行處理。基面處理決定了施工的可靠性，也對整個加固工程的質量起著決定性的作用。

4 結語

既有建筑物的改造加固工程市場越來越大，施工單位、工程材料質量也良莠不齊，作為業主單位，從加固方案的選擇階段就應該考慮到加固施工單位的施工品質、工藝的完成度、施工的可行性及可靠性，要留有充足的富余量，并且后期對工程施工過程中的重要節點進行嚴格把關，這樣才能夠保證加固施工能夠達到預期目標。