試論商業(yè)大廈的改造與加固設(shè)計

胡飛

佛山市順德建筑設(shè)計院有限公司

摘要：已建的商業(yè)大廈由于使用功能的改變，需要對其建筑物改變原有的結(jié)構(gòu)布局并且進(jìn)行加固處理，使得建筑物的使用荷載和建筑空間均有了較大的變化。根據(jù)工程實(shí)際，結(jié)合建筑抗震的需求，我們采取了轉(zhuǎn)換桁架、鋼梁加固、包鋼加固等多種加固方法的綜合應(yīng)用，很好得解決了加固地梁與柱交叉的問題，包鋼柱的上下貫通問題，新老結(jié)構(gòu)的連接問題，收頭柱新增柱子的連接問題等。經(jīng)過改造后工程的使用情況，工程所采用的加固技術(shù)安全有效、加固效果良好，其經(jīng)驗(yàn)可以為類似的工程改造進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：商業(yè)大廈；改造加固；抗震加固；框架結(jié)構(gòu)

混凝土結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，在民用建筑中，鋼筋混凝土所占的比重較大，一些建筑物因?yàn)橐獫M足新的功能需求，需要進(jìn)行改造與加固，達(dá)到安全與便捷使用的目標(biāo)。本文將結(jié)合實(shí)際的商業(yè)大廈的改造工程，探討設(shè)計過程中使用的加固改造措施，例如：粘貼鋼板法加固梁、柱、開洞剪力墻；增大截面法加固柱及粘貼碳纖維布加固樓板等，新增了停車場的車道和自動扶梯以及抗震的結(jié)構(gòu)。改造后的工程取得了良好的使用效果，具有一定的實(shí)用典型性。

一、工程概況

四川商業(yè)大廈，是一座由四川省建筑設(shè)計院設(shè)計、省建三公司施工，由四川省商業(yè)廳主要建設(shè)的具有大型購物、商貿(mào)活動、餐飲娛樂與住宿培訓(xùn)為一體的綜合商業(yè)大廈，大廈位于成都市新華大道主干道，為城北和北郊入城的北大門，交通較為方便，街市較為繁華。

總建筑面積達(dá)到45492平方米，建筑高度為98.7米，有26層主樓，7層、6層以及5層裙房、2層地下室組成，地下2層為設(shè)備用房和庫房，低下1層為停車場，地上1至4層為商場營業(yè)用房，5層為餐廳和廚房，6層為庫房，7層為娛樂中心，8層為辦公用房，9至22層為寫字間，23至26層為客房。

在建筑造型上，四川商業(yè)大廈根據(jù)地形條件、省市規(guī)劃局以及交通關(guān)系所構(gòu)成的環(huán)境因素，高層的主體力求簡潔明快、親和性和比例適中，外觀上使用弧線在造型以及平面布局方面達(dá)到和諧統(tǒng)一，使得它在城市建筑中具有極強(qiáng)的代表性，但是四川省處于地震頻發(fā)區(qū)，所以對其建筑物的防地震加固措施就顯得尤為重要。因而為了增加建筑的功能多樣性以及抗震的需求，我們將對其進(jìn)行改造和加固，，滿足人們的實(shí)際需求，保障人們的生命財產(chǎn)安全。

二、工程中的改造與加固

在改造加固設(shè)計中，為了保證人們的實(shí)際需求，我們分別在建筑大廈的結(jié)構(gòu)上做出了如下的調(diào)整：

1.新增車道方便人們的出行。在商業(yè)大廈的低下1層新增了低下車庫進(jìn)、出口的車道，相應(yīng)的拆除或者增設(shè)了部分梁板。為了緩解車輛進(jìn)出時所造成的擁堵的情況，我們在既有的框架柱上增設(shè)了車道梁、車道板。在改造設(shè)計中將新增的梁底和梁頂各有兩根主筋植入兩端的框架內(nèi)，其余的部分在梁端上折斷即可。同時，應(yīng)該在柱邊與新增梁的連接部位增加橫切面，以滿足負(fù)載的需求，為使新舊混凝土共同工作，將框柱表面鑿成齒狀，使得新增的梁上的負(fù)載能夠有效的傳遞到柱子上面。

2.新增了自動扶梯。商場共有26層，每天的傍晚都是購物的高峰期，而且適逢寫字樓里的工作人員下班，因而這一階段人流量達(dá)到高峰，人流量川流不息，為了人們能夠更加便捷的到達(dá)各自的目的地，節(jié)省時間，所以商業(yè)大廈上增設(shè)了自動扶梯。

自定扶梯的設(shè)計負(fù)荷較大，既有的框架梁不能夠滿足規(guī)范要求，因而對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的加固，在這里我們使用粘鋼加固扶梯梁，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板前，根據(jù)實(shí)際尺寸進(jìn)行放樣，并且以此下料，確保板材與實(shí)際的尺寸相符合。同時對于鋼板的粘貼處進(jìn)行除銹及粗糙處理，將鋼板的表面的污物以及浮銹除去，直至露出金屬的光澤，然后垂直于受力的方向在鋼板的表面打出凹槽，沿著粘貼的鋼板的中心線，間距為500米的位置在梁底做膨脹螺栓，根據(jù)螺栓的位置進(jìn)行鉆孔，進(jìn)行施壓，有利于粘鋼的質(zhì)量，粘鋼時，在鋼板上抹上結(jié)構(gòu)膠，厚度在2mm左右，鋼板粘貼好后，對其進(jìn)行加固，待膠的強(qiáng)度增強(qiáng)后再拆除加固的裝置。通過此方法，既有框架柱作為增設(shè)剪力墻的約束邊緣構(gòu)件，又增大了橫截面進(jìn)行相應(yīng)的增強(qiáng)，加固使對于舊的混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，確保了新舊混凝土的結(jié)合。

根據(jù)新的使用功能，我們需在部分的剪力墻上開設(shè)門洞，門洞的位置位于剪力墻非約束邊緣區(qū)域。采用無破損切割剪力墻后，沿著洞口四周對稱加固，使得洞口邊粘貼的區(qū)域采用穿墻錯栓進(jìn)行拉結(jié)，以此增加加固部位的暗柱約束條件。

由于此地區(qū)屬于地震頻發(fā)地帶，商業(yè)大廈除了滿足美觀、便捷，還要確保建筑物的堅固，對此我們采取了一系列的抗震加固措施：

3.對于配箍率不夠的圓柱采用包鋼的方法形成方柱，再輔以高強(qiáng)度的灌漿料進(jìn)行 填充，原有的圓柱不適宜包鋼，因而設(shè)計成方形的結(jié)構(gòu)。主樓的部分基礎(chǔ)反梁使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)增大橫切面，基礎(chǔ)梁加固是工程中的重中之重，先施工包鋼柱，然后采用焊接的方式，使得基礎(chǔ)梁的主筋與包鋼柱角柱與包鋼柱連接的方式，箍筋采用植筋加上焊接的方式來完成封閉箍，拉鉤采用植筋的方式。

4.抗震加固的部位主要集中在低下一、二層的大部分框架柱柱端和柱梁的部位，由于原框架柱均為圓柱，因而在柱端的1.5倍高的范圍內(nèi)進(jìn)行粘貼弧形鋼板進(jìn)行加固，鋼板搭接的位置用M12化學(xué)錨栓進(jìn)行固定，對于節(jié)點(diǎn)的區(qū)域，在樓板下沿著節(jié)點(diǎn)的四周進(jìn)行粘貼鋼板，并且用高強(qiáng)螺栓對穿鋼板進(jìn)行壓緊，確保粘貼的質(zhì)量。同時在樓板的板底縱橫面進(jìn)行站鋼柱加固，確保結(jié)構(gòu)的堅固性，有效的保障了在商業(yè)大廈人員的人身財產(chǎn)安全。

三、加固中需注意的問題

1.混凝土的鑿除

現(xiàn)有的鑿除工作主要以手工鑿除為主，可以輔以輕型的手提工具，鑿除時要輕拿輕放，不要影響周邊的混凝土，且嚴(yán)禁使用大錘進(jìn)行擊打，防止原混凝土進(jìn)行裂縫，鑿除后的混凝土以及碎屑應(yīng)該及時清理，不可以堆積在樓板上。需要截除的鋼筋應(yīng)該按照切斷點(diǎn)進(jìn)行截除，應(yīng)該有足夠的混凝土保護(hù)層進(jìn)行覆蓋。最后確保鑿光面要光滑平整。

2.鉆孔植筋

首先要探明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力主筋的位置，使得鉆孔避開受力鋼筋的位置，防止在過程中將其弄壞。后植入的鋼筋應(yīng)該進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，使得拉拔試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)量不少于植筋的數(shù)量的5%。

3.新舊混凝土結(jié)合面的處理

所有構(gòu)件的表面必須為結(jié)構(gòu)面，并且將表面鑿毛要求打成麻坑，坑的深度不小于6mm，麻坑每100mm*100mm面積內(nèi)應(yīng)該不少于5個。

在澆筑新凝結(jié)面時，應(yīng)該在原有構(gòu)件的表面涂刷上一種高粘接性質(zhì)的界面結(jié)合劑，并且要求表面光滑而平整，這樣方可以提高結(jié)構(gòu)的吻和程度，使舊的橫截面與新的材料的橫截面相互粘貼起來，從而使結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固。

總結(jié)

本工程實(shí)例完整的介紹了從基礎(chǔ)部分到上部的柱、梁及板的綜合抗震加固方法，在實(shí)際的使用過程中取得良好的效果，對于既有的建筑物進(jìn)行加固改造的過程中，應(yīng)該從整體結(jié)構(gòu)考慮加固改造對于結(jié)構(gòu)抗震性的影響，提高建筑物的防抗震能力，對于商業(yè)大廈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震的設(shè)計，確保其建筑屋頂安全可靠，采取了包鋼技術(shù)、粘鋼技術(shù)等方法，對其建筑物進(jìn)行加固時，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場情況采取的有效措施，確保加固材料與舊混凝土進(jìn)行結(jié)合，確保了這兩個方面的有機(jī)統(tǒng)一，促進(jìn)商業(yè)大廈施工的正常順利進(jìn)行。

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