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某4層框架結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房，因擴(kuò)產(chǎn)需要對廠房加固改造。通過專業(yè)機(jī)構(gòu)鑒定論證，根據(jù)不同部位的承重要求，綜合采用各種不同的技術(shù)進(jìn)行加固，同時(shí)對廠房進(jìn)行全面合理的改造，保證建筑物的安全性，發(fā)揮建筑物正常的使用功能。
　　【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)；加固；廠房改造；
　　
　　1工程概況
　　某工業(yè)廠房建于1996年，框架結(jié)構(gòu)，四層20米高。經(jīng)過十幾年的使用，建筑物多處裂縫，千瘡百孔（圖片1）。由于業(yè)主生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，原有廠房不能滿足新的設(shè)備布置需要。最初提出兩種處理方案：一是拆除舊廠房重建，這種方案土建投資大，而且建設(shè)周期最少四個(gè)月，正是產(chǎn)品銷售旺季，四個(gè)月的停產(chǎn)會減少銷售收入，更會影響業(yè)主的市場信譽(yù)；二是根據(jù)廠房新的承重情況，對廠房進(jìn)行加固改造滿足承重要求。經(jīng)過對比，業(yè)主決定采
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　　用第二種方案。
　
　　2存在問題
　　為準(zhǔn)確評估原建筑物的綜合能力，首先按標(biāo)準(zhǔn)的鑒定要求由專業(yè)人員進(jìn)行建筑現(xiàn)狀的現(xiàn)場調(diào)查檢測。主要有：
　　原始資料的檢查核實(shí)。包括原有地質(zhì)勘察報(bào)告、竣工圖、竣工驗(yàn)收資料、隱蔽工程記錄、工程改造記錄等。
　　結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測。包括混凝土構(gòu)件回彈法以及鉆芯法檢測，混凝土構(gòu)件碳化深度檢測，鋼筋位置以及保護(hù)層厚度檢測，框架柱垂直度檢測等。
　　結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢查。裂縫檢查，基礎(chǔ)開挖檢查。
　　現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，廠房主要存在以下問題：
　　1）建筑物超負(fù)荷使用。廠房歷史改造3次，改造過程中任意在樓板上增加細(xì)石混凝土找平找坡現(xiàn)象多，造成局部地面厚度達(dá)300mm。部分樓層上存在廢棄設(shè)備基礎(chǔ)。
　　2）采用回彈法對主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測，并在相應(yīng)部位鉆取混凝土芯樣做抗壓試驗(yàn)，用芯樣的抗壓強(qiáng)度對回彈法測試結(jié)果進(jìn)行修正。對檢測數(shù)據(jù)的計(jì)算分析后得出，該建筑主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為18~23Mpa。梁柱表面出現(xiàn)不同程度混凝土保護(hù)層剝落，鋼筋外露及銹蝕現(xiàn)象。
　　3）建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本喪失使用功能。該廠房原有外墻砌體材料采用的是空心砌塊，幾次改造使得外觀千瘡百孔，給人滿目蒼涼之感。受多年雨侵風(fēng)化以及生產(chǎn)廢氣侵蝕，部分墻體潮濕返堿，粉刷層風(fēng)化，局部層層脫落。且塑鋼窗老化，無再利用價(jià)值。
　　
　　3加固方案
　　針對上述情況，采用如下加固方案：
　　3.1建筑改造
　　樓層上廢棄設(shè)備基礎(chǔ)及找平層全部鏟除，露出結(jié)構(gòu)層，減輕廠房負(fù)荷。
　　外墻墻體受雨水及廢氣侵蝕，若在原基層上進(jìn)行裝飾修補(bǔ)，難度大，預(yù)期效果差，短期內(nèi)仍可能出現(xiàn)粉刷層脫落，得不償失。鑒于此，原外墻砌體、窗戶全部拆除，重新砌筑輕質(zhì)砌塊1.5～2米高，除獲得良好的通風(fēng)作用和裝修效果，同時(shí)降低結(jié)構(gòu)荷載。加固施工完成后，施工樓地面、外圍護(hù)、設(shè)備基礎(chǔ)等，外立面采用面磚裝飾裝修。
　　3.2結(jié)構(gòu)加固
　　為確保使用安全，需對原建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、加固等工作。加固設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)形式，受力特點(diǎn)，確定合理的加固方案是非常重要的，同時(shí)，還要考慮到進(jìn)度要求，施工方便，可實(shí)施性，經(jīng)濟(jì)性等因素。
　　在不改變原結(jié)構(gòu)受力體系的情況下，梁柱板加固的常用方法有：加大截面加固法、粘結(jié)外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維加固法、增加支承加固法等。
　　加大截面加固法能大幅度提高構(gòu)件的承載力、剛度和抗震性能，且施工工藝簡單、經(jīng)濟(jì)性能好，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時(shí)間長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
　　外包鋼及粘貼鋼板加固法具有受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小的優(yōu)點(diǎn)，適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。但在化工廠房中，鋼材不耐腐蝕，防腐要求較高，后期維護(hù)費(fèi)用高。
　　碳纖維加固法具有耐腐蝕、耐潮濕、不增加結(jié)構(gòu)自重、不影響使用空間、施工方便，施工周期短、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物，但其長期使用的環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。
　　增加支承加固法雖然簡單可靠，但改變原結(jié)構(gòu)的受力體系，影響建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間，適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
　　結(jié)合以上各種加固方法的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮各方面的因素，本工程主要采用碳纖維加固法及加大截面加固法進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。
　　1） 一層梁加固。該層設(shè)備較少，使用條件較好，設(shè)計(jì)采用碳纖維加固，其主要性能指標(biāo)見表1。
　　表1碳纖維布主要性能指標(biāo)
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　　經(jīng)過計(jì)算，對于正截面承載力不足的梁，采取在梁底通長粘貼兩層250mm寬的碳纖維布，梁頂支座處粘貼一層250mm寬的碳纖維布。為了加強(qiáng)梁底碳纖維布的錨固及增加梁的抗剪能力，在梁端每側(cè)粘貼100mm寬U型箍五道，在主次梁交接處每側(cè)粘貼三道100mm寬的U型箍。
　　2）二、三層梁加固。由于設(shè)備重新布置，且個(gè)別設(shè)備重量比原有設(shè)備增加將近40%，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，梁的正截面承載能力以及斜截面承載能力均滿足不了要求，采用碳纖維加固不經(jīng)濟(jì)不合理，設(shè)計(jì)采用加大截面法進(jìn)行加固。根據(jù)計(jì)算，梁截面的寬度每邊加大100mm，高度加大200mm，按加大后的截面重新計(jì)算配筋。
　　3）柱加固。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，中間個(gè)別柱承載力達(dá)不到要求，采用加大截面法進(jìn)行加固。柱截面的長度和寬度按計(jì)算分別加大250mm，按加大后的截面重新計(jì)算配筋。
　　4）板加固。因使用荷載加大，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算每樓層均出現(xiàn)部分承載力不足的板，最初考慮在原樓板上再施工一層混凝土板，但該種辦法會使樓板自重加大，并且梁柱荷載相應(yīng)增加。綜合考慮，最后選擇粘貼碳纖維加固。板底粘貼200mm寬間距400mm的碳纖維布1層
　　3.3地基加固
　　計(jì)算結(jié)果表明，現(xiàn)有基礎(chǔ)截面偏小。如果加大基礎(chǔ)截面，需要對基礎(chǔ)進(jìn)行大開挖，土方工作量大，施工周期長，費(fèi)用高。經(jīng)過比較，采用壓力注漿法加固地基，提高地基承載力的辦法來滿足使用要求。
　　設(shè)計(jì)加固深度為基礎(chǔ)底面以下5米，成孔直徑40mm，注漿材料32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8—1.0，注漿壓力0.2—1.0MPa。
　　3.4裂縫處理。
　　經(jīng)驗(yàn)算不需加固梁柱表面的裂縫，將裂縫處的混凝土保護(hù)層鏟除，鋼筋銹蝕清理干凈后，用灌漿料重新澆筑。
　　
　　4加固施工工藝
　　4.1加大截面法加固施工工藝
　　1）除去結(jié)構(gòu)表面的原有混凝土保護(hù)層，清除表面碎塊浮渣，將面層鑿毛、沖洗干凈。
　　2）為方便混凝土灌注、振搗，在樓板上間隔600mm鉆直徑100mm的澆筑孔。
　　3）新增主筋用結(jié)構(gòu)膠植筋錨入原結(jié)構(gòu)混凝土中，滿足錨固要求。
　　4）支模板，噴水濕潤，澆注C30微膨脹細(xì)石混凝土，分層仔細(xì)振搗密實(shí)。
　　4.2碳纖維加固施工工藝
　　1）清除需粘貼碳纖維布處構(gòu)件表面的粉刷層。
　　2）用砂輪機(jī)將粘貼部位打磨平整，U型箍轉(zhuǎn)角處打磨成半徑不小于20mm的圓弧，用吹風(fēng)機(jī)清除浮塵并用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面。
　　3）涂刷基底樹脂使其滲透至混凝土內(nèi)部，以提高混凝土與碳纖維布之間的粘結(jié)力。
　　4）用找平材料修補(bǔ)混凝土表面不平整部位。
　　5）涂刷浸漬樹脂，隨即粘貼碳纖維布，滾壓均勻。多層粘貼時(shí)重復(fù)步驟5）。
　　6）粘貼完最后一層碳纖維布后再涂刷一道樹脂。
　　對已加固修復(fù)完的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理，表面防護(hù)材料應(yīng)與浸漬樹脂可靠粘結(jié)。
　　4.3地基注漿加固施工工藝
　　1) 布孔：定位放線，對注漿孔進(jìn)行編號。
　　2) 鉆孔：鉆孔直徑為40mm，成孔后，對成孔深度進(jìn)行核驗(yàn)。
　　3) 埋設(shè)注漿管：在注漿管底部2m范圍內(nèi)打花眼，注漿管下端宜距離孔底0.3～0.6m，避免注漿管端頭被泥土堵塞。封孔：注漿管露出地面15cm左右，然后鉆孔內(nèi)倒入拌好的水泥水玻璃漿封口，養(yǎng)護(hù)48h后即可灌注。
　　4) 漿液試配：每罐加入200kg水泥，按比例摻入外加劑，攪拌時(shí)間1.5～2.5min。
　　5) 注漿：將吸漿管放入儲漿池，檢查各管路連接好后，開動注漿泵，緩緩加壓，增大進(jìn)漿量。
　　6) 封管：注漿結(jié)束后，拆開孔中管與地面移動注漿管接口，并迅速將管口堵塞，減少回漿量。解開導(dǎo)漿管時(shí)，小心注漿管內(nèi)漿液帶壓噴出。
　　5加固效果
　　1）本加固改造工程于2007年9月開始施工，2007年10月完工，經(jīng)有關(guān)單位檢測，加固滿足設(shè)計(jì)要求。加固改造后的廠房面貌煥然一新（圖片2）。該工程于2008年初投入生產(chǎn)使用，至今情況良好。
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　　圖片2
　　2）工程竣工后，對加固改造各分項(xiàng)投資進(jìn)行匯總，與拆除后重新建設(shè)相同規(guī)模的廠房進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，加固改造工程總投資以及工期均低于新建工程。尤其工期的縮短，使業(yè)主盡早投入使用，早見效益，意義尤為重大。
　　【參考文獻(xiàn)】
　　【1】CECS146:2003碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.
　　【2】GB50367-2006混凝土加固設(shè)計(jì)規(guī)范.
　　【3】GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范