厂房结构加固优化设计探讨

　　摘要︰过去建筑结构加固的重点主要是旧房，但近十年来，无论旧房或新房都存在着加固的问题，建筑结构加固的工作越来越多。本文通过工程实例在不开凿原楼板及施工受到限制的情况下，通过优化设计,对厂房进行加固。

　　关键词︰厂房加固、优化设计、喷射混凝土

　　随着建筑行业的快速发展，建筑结构的问题也越来越多，表现出许多个性特征，因而加固方法也必须不断发展和创新。灵活的运用加固方法，以保证施工质量和施工安全。

　　一 工程简介

　　某厂房为二层框架结构，采用柱下独立基础，由于生产线进行改造需在二楼增加新设备，因而导致二层楼面荷载大幅增加，屋面框架梁增加较大集中荷载。采用PKPM结构计算软件建模计算，在新增荷载作用下，原结构局部区域板、梁、柱构件承载力不满足要求，应对该厂房进行结构加固，使其满足新的使用要求。

　　二 加固设计方案的选择及应用

　　该厂房为电镀车间，工作环境腐蚀性较强，由于业主缺乏专业知识，未采取正确的施工顺序，在该厂房加固前，二楼楼面的专业防水防腐蚀处理已施工完毕，而且生产设备的外箱也已安置就位，加固施工则会破坏已施工完毕的楼面防水层，设备外箱也需重新吊装外运。将造成重大的经济损失。因此，如何进行加固优化设计，在确保结构安全的同时尽量减少损失是本工程加固设计的关键。

　　⑴二层楼板的加固处理。根据计算结果，增加楼面荷载后，局部区域楼板承载力相差较多，需进行加固，初步方案拟新增次梁然后楼板上粘贴钢板或碳纤维布。但该方案需凿除板面防水层及粉刷层，且设备需吊装外运，经济损失较大。综合考虑该工程实际情况和经济效益，为了避免进行楼板的加固处理，本工程采用改变传力途径法，在设备外箱下铺设钢梁，如图2、3所示。新增设备荷载通过钢梁直接传到原有梁上，避免了楼板的加固。

　　⑵二层楼面梁、屋面梁及框架柱加固处理①二层楼面梁加固。增加设备荷载后，原梁承受的荷载增加。根据计算结果，原梁的结构计算内力提高幅度较大，局部梁甚至产生超筋破坏，所以对原梁采用三边扩大截面法加固，以大幅提高梁承载力。但是按照常规的施工方法，梁三边扩截面施工一般需开凿梁侧局部楼板灌注混凝土，势必对原楼面造成破坏。而与普通混凝土浇筑方法相比，采用喷射混凝土施工无需模板，可在板底梁侧直接喷射施工，避免普通施工方法浇筑混凝土对楼板的开槽破坏。并且喷射混凝土粘结性强，有较高的强度，可以形成较薄的密实的混凝土层与原有的结构面粘结牢固且共同承载，因此，采用喷射混凝土的方法施工薄层混凝土是非常好的方法。为此，本工程设计考虑对梁侧扩截面混凝土采用喷射混凝土施工工艺进行施工，相应新增梁面纵筋植筋于板底梁侧，新增箍筋自板底从梁中穿孔植筋形成封闭箍筋。

　　②屋面梁加固。由于屋顶新增230吨的水箱荷载，水箱柱落在原屋面框架梁和框架柱上。原框架梁在水箱柱集中力作用下计算产生超筋破坏，设计采取梁面梁底双面扩大截面法加固。③框架柱加固。因局部区域荷载大幅增加，该区域框架柱存在配筋不满足计算要求，轴压比超限等问题，根据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)，该柱采用扩大截面进行加固。由于只需开凿柱扩大的尺寸范围的楼板，之后用细石混凝土浇筑扩大柱截面，可以不破坏其余楼板，对原楼面的使用影响较小。因此加固框架柱可以采用立模板浇筑混凝土的方法进行扩截面加固，而无需采用喷射混凝土工艺，以节约经济成本。

　　⑶地基基础加固处理。由于上部结构增加了生产设备荷载以及屋面水箱荷载，根据计算结果，部分柱底轴力大幅增加，原地基基础承载力不满足要求。对既有建筑物地基基础的加固，在具体选择处理方法时，应特别注意到，既有建筑物与待建建筑物的地基加固处理机理迥然不同。对既有建筑物，建筑物荷载已经存在，建筑物也存在，因而对加同处理方法的选用，一是必须尽量减少对地基土体的扰动，二是必须严格控制施工产生的附加沉降，使对上部结构的影响降到最低程度。用锚杆静压桩技术处理地基，一是能明显减少软土的施工附加沉降，又不会产生振动和噪声等，对周围居民生活影响不大;二是桩压入后与土形成桩土体共同作用，提高地基承载力，从而能够承受上部结构所增加的大量荷载。根据柱底轴力增加的幅度大小，本工程对于柱底轴力增加幅度较小的基础采用外包钢筋混凝土加固法扩大基底面积加固(如图5);而对于柱底轴力增加幅度较大的基础采用增设锚杆静压桩加固法来承受柱底新增加的轴力(如图6)。

　　锚杆静压桩是锚杆桩和静压桩相结合的一种施工工艺，其加固机理是通过在基础上埋设受拉锚杆，利用锚杆固定压桩架及构筑物所能发挥的自重荷载作为压桩反力，通过电动液压千斤顶将预制短桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入土层，当压入的桩达到预定的深度和拟定的承载力时，用微膨胀早强混凝土将桩与建筑物基础连在一起，使七部结构的部分荷载通过桩传给地基较深较好的持力层，以减轻其负载。

　　但是当基础采用锚杆静压桩加固后，原先的独立基础变为桩承台，应重新按照承台设计进行计算复核。因此。将原基础改造为桩承台，对基础高度进行大幅度增加，需增设梅花状布置的销筋钻孔植筋于原基础中，以增加新增基础截面和原基础之间的拉结，形成一个整体的桩基承台。

　　三 结语

　　建筑结构的科学加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分。灵活的运用加固方法，可以取得事半功倍的效果。该工程加固由于受到楼面施工的限制，通过优化设计，在进行楼面加固时采用板面铺设钢梁直接传递荷载的方法，在梁扩截面加固时考虑采用喷射混凝土的方法直接在板底对梁侧进行喷射施工，避免了对已施工完毕的楼面防水层造成破坏，减少了经济损失，取得了良好的经济效益。该工程施工后使用至今未出现异常情况，加固效果良好。

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文章名称： 厂房结构加固优化设计探讨

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