某工程加固改造实例分析

某工程加固改造实例分析

岳星朝 李晓伟

陕西省建筑设计研究院（集团）有限公司 西安 710018

摘要：由于建设单位的更换，拟改变已建部分楼层使用功能，结构需要对地下一层、一层及二层结构平面进行加固改造。

关键词：加固方案；加固计算

1 工程概况

本工程位于西安市纺渭路以东，柳新路以南。由1#楼、2#楼及商业裙房组成（地下一层、地下二层及一层已施工，为改造部分；二层及二层以上为新建部分）。1#楼地上21层,地下2层；2#楼地上21层地下2层；商业裙房地上5层，地下2层。建筑结构形式为1#、2#楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，商业裙房采用钢筋混凝土框架结构体系。现以商业裙房为例介绍本文。

2 加固改造的范围和内容

本项目由于产权转移及使用功能改变等原因，业主拟对二层楼面结构进行大面积改造，改造范围涉及三个方面：

1. 拆除部分楼面结构梁板。

2. 将二层部分楼板结构洞口用现浇钢筋混凝土进行封堵。

3. 电梯改变位置。

4. 二层以下原有部分结构柱不满足轴压比要求，需加固处理。

5. 由于以上拆除和封堵等改造工作，将会对部分构件甚至局部结构的强度和刚度方面产生影响，故应就此对原结构进行加固。

裙房二层加固改造平面

3 结构加固方案设计与计算

对混凝土结构构件进行加固，目前比较成熟的加固方法有加大截面加固法、粘钢加固法、粘贴碳纤维片材加固法、植筋法、外包型钢加固法和其他传统的加固处理方法。这里仅对本工程用到的加大截面加固法、粘钢加固法、粘贴碳纤维片材加固法做重点介绍。

3.1 加大截面加固法：该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。

加固受弯构件计算时，分为受拉区增大截面和受压区增大截面。当增大受压区截面时，变成了叠合式受弯构件，因而就采用现行砼规范关于叠合式受弯构件的计算方法。当增大受拉区截面时，加固规范给出了正截面和斜截面的计算公式，公式类似于砼规范的计算公式，只是新增的钢筋和砼强度给了一个折减系数，正截面受弯时钢筋的折减系数为0.9；斜截面受剪时钢筋的折减系数为0.9，砼的折减系数为0.7；轴心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0.8；偏心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0.9。从理论分析可以看出，加固构件的受力特征与加固施工是否卸载有关，当不卸载或部分卸载时，加固后的构件工作属于二次受力性质，存在着应变滞后问题，当完全卸载时加固后的构件工作虽属一次受力，但由于受二次施工的影响，其截面仍然不如一次施工的新构件，新增主筋在连接构造和受力状态上不可避免地要受到种种影响因素的综合作用，从而有可能导致其强度难以充分发挥。由于加固设计是按整截面计算的，所以考虑这些折减系数是很有必要的。下式为规范中的公式，α_s为新增钢筋强度利用系数，取α_s＝0.9。

3.2粘结外包型钢加固法：受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

采用粘钢加固的钢筋混凝土梁，其正截面承载力可按钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的方法计算；当构件斜截面抗剪承载力不够时，可采用粘贴U形箍板或斜向钢板条进行加固，可按钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力公式计算。钢筋混凝土受弯、受压、受拉构件粘钢加固设计可按《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367--2013)进行正截面和斜截面加固计算，确定钢板厚度及布置方式。

3.3粘贴碳纤维片材加固法：除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

外贴碳纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时，应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力作用，不得考虑其受压的作用。受弯、受压、受拉构件计算公式详见《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367--2013)。

4 总结

在进行结构构件加固时，应根据不同的构件及受力状况，并考虑与原构件配筋计算值差值情况，来进行加固方案的选择。对框架梁支座部位正截面抗弯承载能力进行加固：粘钢加固、粘贴碳纤维、加大截面法（允许截面增大时），对框架梁和次梁跨中部位正截面抗弯承载能力进行加固采用粘钢和粘贴碳纤维布，对框架梁和次梁斜截面抗剪承载能力进行加固采用粘贴碳纤维布法。对柱正截面承载能力加固选择外包型钢法，对柱斜截面承载能力加固选择粘钢加固法和粘贴碳纤维布法。对柱轴压比超限加固选择粘钢法和粘贴碳纤维布法。值得注意的是，在加固计算时构件并不能无上限的加固，如在进行粘钢和粘碳纤维受弯构件正截面加固时，其正截面受弯承载力的提高，不应超过40%，并应验算其受剪承载力，避免受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏。在进行加固整体方案选择时，应根据当地条件，进行多方案比较，按技术先进可靠，安全适用，经济合理，方便施工原则，择优选用，当体系加固与构件加固并存时，应优先考虑体系，其次才是构件。不同类型构件加固时，应优先考虑重要结构及关键构件。

参考文献

1. 混凝土结构加固设计规范：GB50367-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

2. 混凝土结构设计规范：GB50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]《混凝土结构加固构造》 13G311-1

[4]《建筑结构加固施工图设计表示方法》 SG111-1~2