唐山市某磚混結(jié)構(gòu)接建方案分析

李艷梅 溫 欣

建筑物加固補強技術(shù)應用非常廣泛，已經(jīng)涉及到各種結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)件的改、擴建工程，包括框架，砌體，剪力墻結(jié)構(gòu)的接層改造，樓板封堵，陽臺接建，建筑物的整體功能改造等各種相關(guān)技術(shù)，例如預應力加固，增大截面補強，外包型鋼，碳纖維加固，增加支點法，粘鋼加固等各種方法都形成了專業(yè)規(guī)范和圖集指導具體工作。我國普通建筑物的使用年限一般控制在50年，唐山市的既有建筑物整體上皆為震后重建，截止目前大多已經(jīng)進入“中老年期”，且既有建筑的使用功能已經(jīng)不能滿足當前的使用要求，考慮拆除重建成本較高，對于周圍環(huán)境可能造成的污染及建筑材料的浪費，對建筑物進行接層改造成為了一條能夠滿足各方需求的重要途徑。近年來，隨著包括唐山市政協(xié)辦公樓改造項目，市眼科醫(yī)院接建項目，市某大型KTV接建項目以及唐山啟新百貨大樓整體改造等一大批相關(guān)項目的投入運行表明了唐山市在接層改造技術(shù)方面已經(jīng)走在了行業(yè)的前列。

1 接建項目分析

1.1 項目概況

該項目為唐山市某進修學校辦公樓，始建于1988年，結(jié)構(gòu)形式為磚混兩層，局部三層，基礎(chǔ)形式為條基，甲方要求在原有建筑二層頂板接建一層同原有局部三層形成整體，新功能布置為會議室，接層面積約為300 m2。

1.2 鑒定設計依據(jù)

甲方提供原始資料包括施工竣工驗收資料，工程建材檢驗報告，建筑結(jié)構(gòu)設計圖紙，唐山規(guī)劃建筑設計研究院出具的抗震評估報告。

1.3 接建基本流程

出具鑒定報告→接層方案研究→原加固驗算補強→接建部分設計。

1.4 項目接建分析

原建筑物已經(jīng)使用30年，期間我國相關(guān)規(guī)范多次修訂，抗震鑒定專家組成員根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖，驗收記錄及檢測報告，經(jīng)實地踏勘后證明該建筑物整體使用狀態(tài)良好，磚砌體，砂漿強度滿足當前抗震和使用要求，墻體不存在空鼓，無嚴重酥堿和明顯歪閃現(xiàn)象，無肉眼能看見的明顯裂縫，混凝土構(gòu)件(構(gòu)造柱，圈梁)未見露筋銹蝕現(xiàn)象，上部結(jié)構(gòu)基本按圖施工。但發(fā)現(xiàn)既有建筑窗垛墻長度，窗間墻等均不符合現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震要求，同時在水房間局部砂漿強度太低，結(jié)合上部接層方案，可能涉及到針對具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要進行加固處理以保證結(jié)構(gòu)滿足承載力要求。

上部接建方案分析:1)砌體接層方案。砌體接層方案跟原有建筑風格保持一致，具有造價較低，施工方便，工期不長的優(yōu)點，但缺點在于原有結(jié)構(gòu)墻體需承受接建部分構(gòu)件傳遞的較大荷載，對原有墻體和基礎(chǔ)受力不利，因此不建議采用本方案。2)外套框架接層方案。外套框架接層方案屬于外套結(jié)構(gòu)接層防范，是當前新出現(xiàn)的一類接層方法，適用于原有建筑物承載能力有限，接層部分重量較大，如果空間條件允許，在原砌體外墻單獨做框架結(jié)構(gòu)，把砌體結(jié)構(gòu)容納在立面，此方案具有施工方便，對原有建筑不會形成危害的優(yōu)點，但缺點在于造價較高，施工周期相對較長，且占用一定的空間，不適用于本次接層改造。3)輕鋼接層方案。輕鋼結(jié)構(gòu)在一般廠房中應用較多，施工簡單，主要受力構(gòu)件可以工廠預制，具有較好的經(jīng)濟性，同時重量較輕，柱腳傳遞的上部力較小，可以通過構(gòu)造柱傳遞到基礎(chǔ)，不會對墻體和基礎(chǔ)產(chǎn)生不利作用，考慮到甲方對結(jié)構(gòu)外形要求不高以及本次接層為一層，門架跨度不大(為24 m)，層數(shù)較少(為一層)，層高較低(為3.2 m)，且經(jīng)過對新接輕鋼結(jié)構(gòu)部分進行二次裝修處理，可以滿足甲方的要求，因此本次接層方案采用輕鋼接層，但仍需要驗算新接建結(jié)構(gòu)對于原有結(jié)構(gòu)體系的不利影響，判斷是否需要對原有砌體結(jié)構(gòu)體系加固處理。

1.5 接層設計成果

單榀輕鋼屋架示意圖見圖1。

2 加固方案分析

2.1 加固前期分析要點

1)甲方提供原始圖紙，建立原有建筑模型，輸入接層后型鋼柱傳遞給下部結(jié)構(gòu)的軸力，可以分析結(jié)構(gòu)受力是否滿足，經(jīng)過驗算，結(jié)構(gòu)墻體不必另外進行補強處理。2)樓蓋補強?？紤]到屋頂樓蓋為裝配式預制空心板，板厚較厚(h=180 mm)，但在板塊中存在現(xiàn)澆混凝土帶，樓蓋整體性較好，同時結(jié)合現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)樓蓋無破壞征兆，經(jīng)過驗算樓蓋不必進行加固處理。3)室外樓梯接建。室外樓梯為板式樓梯，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)施工圖配筋可以得到具體構(gòu)件的設計承載能力，考慮新接建樓梯為鋼梯，需要接長相關(guān)構(gòu)造柱，同時對接建部分樓梯的受力進行分析試算發(fā)現(xiàn)需要對二層頂部梯梁進行加固以保證滿足其抗剪和抗彎要求，構(gòu)造柱和其他構(gòu)件均滿足強度要求，不必進行處理。4)基礎(chǔ)分析。結(jié)構(gòu)接層后上部結(jié)構(gòu)傳力在結(jié)構(gòu)下部條形基礎(chǔ)承載能力范圍之內(nèi)，不必對基礎(chǔ)進行加固處理。5)梁，柱構(gòu)件分析。在接建部位原結(jié)構(gòu)屋頂處沒有承重梁，因此不必驗算，構(gòu)造柱和圈梁屬于連系構(gòu)件，主要作用是提高結(jié)構(gòu)的整體性能，兩種構(gòu)件配筋合理，在外表面沒有發(fā)現(xiàn)存在可能導致性能下降的征兆，因此可以認為整體性良好，可以不必處理。

2.2 加固方案選擇

當前房屋加固方法眾多，包括碳纖維加固法，外粘型鋼加固法，體外預應力加固法，增大截面加固法，粘鋼加固法等具體的加固方法，粘鋼加固法因為具有施工便捷，施工期間不影響結(jié)構(gòu)使用，加固后對外觀幾乎沒有影響，而且經(jīng)濟，且強度提高幅度大，從而被廣泛采用，在唐山市的加固補強項目中多次得到應用，因此本項目加固選擇采用粘鋼加固方案。

2.3 加固工法及操作要點

1)粘鋼加固施工流程。鋼板制作→基底處理→卸荷→配膠→粘貼→固定及加壓→固化→檢驗→防腐處理。2)操作要點:a.鋼板制作。按設計圖紙要求，根據(jù)混凝土構(gòu)件的實際尺寸對鋼板進行下料、成型、鉆孔。b.基底處理。表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理及鋼板貼合面處理。c.卸荷。為減輕和消除后粘鋼板的應力，應變滯后現(xiàn)象，粘鋼板前宜對構(gòu)件適量進行卸荷。d.配膠。目前各種結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑基本上為甲、乙雙組分，使用前需進行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗，進行抗拉拔試驗，合格后方能使用，使用時在現(xiàn)場臨時配制，配制時按產(chǎn)品說明書規(guī)定進行。e.粘貼。膠粘劑配制好后，用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面，使膠能充分浸潤、滲透、擴散、粘附于結(jié)合面。f.固定與加壓。鋼板粘好后，應立即用特制U形夾具夾緊或用支撐頂撐或用膨脹螺栓等固定，并適當加壓，以使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。g.固化。結(jié)構(gòu)膠粘劑都是常溫(20℃)下固化，24 h即可拆除夾具或支撐，3 d即可受力使用。h.檢驗。粘鋼結(jié)束后，組織有關(guān)人員驗收，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。i.防腐處理。外部粘鋼加固鋼板，應按設計要求進行防腐處理。一般采用刷防銹漆、鋼板網(wǎng)抹灰或噴防火涂料的方法進行保護。

2.4 加固成果

樓梯加固示意圖見圖2。

3 結(jié)語

既有建筑的接建設計不同于新建筑設計，對工程結(jié)構(gòu)設計人員要求較高，要求設計人員能夠?qū)扔蟹课葸M行加固分析，熟悉各種加固方法的設計要求，熟悉相關(guān)加固規(guī)范和圖集，熟悉各種結(jié)構(gòu)形式，在工程設計，施工方面具有較豐富的閱歷和經(jīng)驗?！鞍踩煽浚?jīng)濟合理，有利抗震”應該作為結(jié)構(gòu)設計人員對建筑物進行接建設計的基本原則，在實際工程中注意多學習，多思考，多總結(jié)才能最終提高自己的設計水平。

[1] 中國建筑標準設計研究院.磚混結(jié)構(gòu)加固與修復圖集(03SG611)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] GB 50003-2001，砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].

[3] GB 50011-2001，建筑抗震設計規(guī)范[S].

[4] JGJ 116-2009，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].