框架結構改造為磚混結構的加固施工及管理

鄭嘉新，張超,李慶濤

（1. 徐州市泉山國有資產投資經營有限公司，江蘇 徐州 221009；2. 中國礦業大學力學與土木工程學院，江蘇 徐州 221116）

1 工程概況

某學校教1 樓建于1982 年，采用裝配式鋼筋混凝土框架結構，部分為7 層，部分為5 層，位于抗震設防烈度為7 度區域。層高為3.9 m，總建筑面積6 000 m2?；炷林欠侄晤A制，樓板采用預制鋼筋混凝土空心樓板，屋頂采用預制多孔板和鋼屋架組成的屋頂板。改造前教學樓的外觀如圖1 所示，底層大廳及屋頂分別如圖2 和圖3 所示。

圖1 改造前教學樓外觀圖

圖2 改造前1 層大廳

圖3 改造前屋頂

經過檢測鑒定后發現，該教學樓為D 級危房，需要立即進行加固，其框柱不滿足安全要求、框架梁不滿足構造要求。目前，常見的鋼筋混凝土框架結構的加固方法主要是貼碳纖維布法[1-3]、粘鋼法[4-6]和增大截面法[7-9]。經過綜合對比分析發現，采用把框架結構改造成為磚混結構的方案性價比最高。具體方案是，首先將結構降低為5 層，拆除第6 層和第7 層除兩端樓梯間結構的所有構件，在磚混結構設計的過程中，充分運用原來的框架柱和框架梁，分別將原框架結構中的框架柱和框架梁轉換為磚混結構中的構造柱和圈梁。改造前框架結構三維圖如圖4 所示，改造后磚混結構三維圖如圖5 所示。

圖4 改造前框架結構三維圖

圖5 改造后磚混結構三維圖

2 結構加固重點工序

2.1 加固主要內容

在經過專業的設計單位和施工單位制定相關的改造圖紙和加固后，明確了本加固改造工程的主要內容，如圖6 所示。

圖6 加固改造流程圖

由此可見，此次加固改造項目的主要內容包括增設改造后的承重墻下基礎； 采用貼碳纖維布增強框架梁的抗剪承載力；采用增大截面法加固原框架梁使之達到圈梁的標準；變隔墻為承重墻；在梁底和墻頂部用灌漿料澆筑、加強墻體和圈梁之間的共同承載性能。

2.2 主要加固施工工序

2.2.1 填充墻底部改造為承重墻的基礎加固

需要將磚墻底部挖至原基礎底面，然后用膨脹混凝土增大澆筑基礎斷面，基礎加固示意圖如圖7 所示。

圖7 基礎加固斷面圖示意

2.2.2 框架梁側面貼碳纖維布

貼碳纖維布的目的主要是增加混凝土梁的抗剪性能，加固示意圖如圖8 所示。需要進行相關加固工作主要包括：剔除原框架梁表面抹灰層，打磨處理混凝土表面、配制并涂刷底層膠，然后配制找平膠并修復混凝土表面，配制并涂刷浸漬膠，粘貼碳纖維布，表面防護。

圖8 碳纖維布加固梁斷面圖示意（單位：mm）

2.2.3 梁底與墻頂改造加固

拆除原框架梁底部的斜砌磚、支設模板、澆筑灌漿料，將原來的框架承重改為磚混承重。新增墻體改造斷面圖如圖9所示。

圖9 框架梁下隔墻改為承重墻斷面圖示意

2.2.4 加寬框架梁改造為圈梁

對于原框架梁寬度無法滿足圈梁構造要求的部位，需要進行植筋、支設模板、澆筑灌漿料從而加寬框架梁至滿足圈梁的要求。加寬框架梁為圈梁的斷面示意圖如圖10 所示。

圖10 加寬框架梁為圈梁的斷面示意圖

3 改造與加固的現場管理

3.1 拆除施工的管理

本工程主要拆除第6 層和第7 層整體拆除，只保留兩端部的樓梯間和外墻。為確保拆除安全施工前應制訂嚴格的安全保障方案。設計要求拆除區域四周應搭設鋼管外架，中間大廳位置應搭設鋼管內腳手架，對拆除結構先有效支撐后拆除。

鑿除混凝土構件時，嚴禁破壞原構件周邊結構。為了保證對框架結構的安全拆除，應當預先加固，當加固效果達到后再進行拆除。被拆除構件未設置臨時支撐進行拆除則必須經過計算復核，保證不影響安全后方可進行。需要充分利用被拆構件中的鋼筋時，破拆進程中必須謹慎施工，設法安全留置需要被再次利用的鋼筋。人工拆除墻體時，禁止掏掘或直接推倒墻體。由于是空心樓板，因此不得在樓板上集中多人或重物。拆除時應采取可靠的吊裝措施，吊裝過程中應謹慎，操作應輕緩，嚴禁超負荷吊裝。

如果破拆位置較高，并且被破拆的對象塊體很大，存在安全隱患的情況下，禁止直接拋到地面，需要用吊車等機械安全運至地面，安置在合適的位置。如果在破拆構件的時候監測到房屋存在變形較大，受力鋼筋嚴重銹蝕，構件開裂等癥狀時，相關人員需要做好記錄，聯系技術人員進行綜合分析，采取相應的技術手段保證結構的安全和施工的正常開展。拆除施工前應做好詳盡的專項施工方案，并經監理等多方確認后方可進行拆除。拆除墻體時應從頂層向下拆除。

3.2 加固施工關鍵步驟的管理

依據以上加固設計流程，對相應的工序質量控制管理的主要內容如下。

1）結構加固是本工程項目質量控制的重點，應使所有對本工程質量有影響的施工、 安裝和服務等各項工序始終處于受控狀態。加固工程進行的時候，需要非常細致地按照預定的方法，同技術人員、設計人員溝通相應的進展和工況，現場中存在的問題現場即刻解決，施工人員需要有較強的操作經驗和責任心，確保加固質量的實現。

2）本工程在施工的全過程中實行質檢員旁站制度。

3）全過程的施工，質檢員全過程的現場監督，現場監督質檢員交接班時，必須填寫交接卡（包括施工部位、內容、施工過程中出現的質量問題及正在整改的質量問題），交接卡交項目質檢部存檔，作為項目考核質檢員工作的一項依據。

3.2.1 貼碳纖維布加固

該項工作必須緊密結合設計方案，施工人員熟悉貼布的部位、貼布的方向、貼布的層數以及碳纖維布的尺寸，在貼布的時候設備齊全并且適用。同時做好相應的材料準備和質量控制。如果不能控制質量則有可能出現碳纖維布加固鋼筋混凝土構件失效的問題[10]。

首先對混凝土構件的表面進行預處理，碳纖維布需要被粘貼在牢固完整具有相應強度的混凝土構件界面上，才能保證碳纖維布與原來的混凝土構件協同工作，共同承受荷載。貼碳纖維布之前，需要把構件的表面修平，每次刷結構膠和貼布都要嚴格按照施工要求進行，不同的刷膠和貼布工序之間根據質量要求，需要安排合適的時間。

貼完碳纖布后，需要施工人員及時檢查構件與碳纖維之間的黏結效果。探測時，應將粘貼的纖維復合材料分區，逐區測定空鼓面積（即無效黏結面積）。若單個空鼓面積不大于10 000 mm2，允許采用注射法充膠修復； 若單個空鼓面積≥10 000 mm2，應割除補修，重新粘貼等量纖維復合材。粘貼碳纖維布的時候，按照規范要求沿著拉力軸線的覆蓋長度需要大于20 cm，如果碳纖維布的層數多于3 層，覆蓋長度要大于30 cm，另外一個方向的覆蓋寬度一般不小于10 cm。

纖維復合材與基材混凝土的正拉黏結強度必須進行見證抽樣檢驗。其檢驗結果應符合指標要求，若不合格應揭去重貼，并重新檢查驗收。

3.2.2 植筋加大截面加固

作為加大截面法加固施工的關鍵工序，植筋的質量必須得到保證。因此在鉆孔的時候，必須避開主筋，不能損傷主筋；采用電錘鉆孔后需要吹灰清塵，孔周圍的混凝土不能開裂；在孔內充填結構膠的時候需要確保充填的量滿足要求。

加固的過程中，若有現場與圖紙不一致的時候，需要即刻與相關技術人員溝通，做出合理的處理。植筋施工完成后，在24 h 以內不得擾動鋼筋；在與植筋焊接時，必須用粘滿水的棉紗保護植筋根部，以免溫度過高影響植筋質量。進行現場管理的時候，不能只是遠程問詢，需要在現場全程參與加固的進程，及時處理現場的非預計工況。及時做好相關的統計，如處理方法及原因分析，為日后的工作留存檔案。

加固工程中的管理，有別于新建工程的管理，需要技術人員現場參與各道工序，合理安排關鍵工作節點，避免工期的延誤。

4 結語

本文介紹了將框架結構改造為磚混結構的加固施工關鍵工序及其管理要點，教學樓順利在預定時間內完成了填充墻下條形基礎的增設，頂部框架結構的拆除，框架聯系梁加寬改造為圈梁，填充墻頂部斜磚的平砌和灌漿充實，并且改造工程造價合理，可為類似工程的借鑒使用。