某酒店附楼加固设计

刘小清

(厦门合立道工程设计集团股份有限公司 福建厦门 361004)

1 工程概况

晋江华美国际花园酒店附楼工程(晋江佰翔世纪附属楼宴会厅)为多层框架结构，建筑物现已施工完毕。该建筑的结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，基础为人工挖孔灌注桩。该工程抗震设防类别为丙类。该建筑物其后续使用年限为50年。该建筑物因2次装修需要，二层使用功能由原KTV包间改为宴会厅及相应配套设施，墙体及房间功能更改荷载增加，并于宴会厅上方四层中部大开洞处加设钢桁架做吊顶及悬挂重量不大于2.5T的吊灯，需对结构构件进行改造加固。该工程抗震加固设计依照C类建筑进行设计。二层平面图如图1所示。

图1 二层平面图

2 加固方法分析

对于混凝土结构的加固可分为直接加固与间接加固两大类,设计时根据实际条件和使用要求选择加固方法及相应使用的技术。直接加固主要方法有：

(1)加大截面加固法；

(2)外包型钢加固法；

(3)外粘钢板加固法；

(4)粘贴纤维复合材加固法；

(5)置换混凝土结构加固法；

(6)绕丝加固法；

(7)高强度钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层加固法等。

间接加固根据工程的实际情况选用外加预应力加固法或增设支点加固法等[1]。

分析比较上述各种方法：

(1)加大截面法，加固成本低。缺点是现场施工湿作业工作量大，养护期较长；对结构外观及房屋净高也有影响，混凝土劣化和植入的钢筋锈蚀的危险性很大[2]。

(2)外包型钢加固法：钢筋混凝土梁柱外包型钢角钢加固称之为包钢加固。

(3)外包型钢和外粘钢板加固优点是加固成本低。 钢板不易磨损便于装修。粘钢和原构件整体性更好。缺点重量太大，且为方便施工，在长度有所限制[3]。锈蚀的维护工作大，结构施工面必须清洁，作业量较大。

(4)粘贴纤维复合材加固改善构件受力性能，达到高效加固的目的。材料轻薄，不增加构件荷载，可以任意裁剪，施工简便，适用于各种异型结构施工，耐腐蚀性及耐久性较好。纤维复合材加固法的缺点是成本较高，纤维机壳的着色也比较难。

预应力加固法、增设支点加固法，优点是施工方法简单、成熟，运用X射线或其它无损检测技术可以在结构运行期检验，拉杆或绞线可替换。缺点是对外观和功能使用有影响。

改造加固的设计应根据抗震鉴定结果的综合分析，加强整体性、改善构件的受力、提高综合抗震能力。加固或新增构件的布置，应预防局部加强导致结构刚度或强度突变。加固的施工应采取措施避免或减少损伤原结构构件。发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时，应采取有效处理措施后方可继续施工[4]。对可能导致的倾斜、开裂或局部倒塌等现象，应预先采取安全措施。

3 加固改造设计

3.1 计算分析

将本次改造的新增荷载、新增构件、四层桁架修改到计算模型上，对设计模型按改造要求进行计算分析，修改后复核结构周期、位移、位移比等指标变化不大结构整体抗震性能满足设计要求，说明本次改造不引起结构整体结构的承载力和稳定性的较大改变。对构件内力进行分析，复核基础及梁板柱，原基础及柱均满足改造后的使用要求，仅原二层梁板不满足设计要求应对二层梁板及局部新增孔洞部位进行改造加固。四层钢结构吊顶钢结构结构形式采用桁架梁形式，以便吊顶层的风管、设备管线等可以从桁架中间穿过，提高室内净高；考虑到原主体结构已经施工完成，后续加建施工条件受到限制，无法采用大型设备吊装钢梁，采用桁架梁可以考虑桁架分段后现场拼接安装，方便现场施工；桁架梁与柱连接需要增设连接件。钢结构与原构件连接采用化学锚栓，现场施工时应凿去保护层，露出原结构钢筋位置，现场植筋时应避开原有钢筋位置,不得损伤原结构钢筋。所以，根据该工程实际情况综合考虑该工程主要采用粘钢加固法，局部新增孔洞部位凿除原部位楼板或构件采用植筋方法新增空洞边梁。

该项目梁板柱加固计算由PKPM加固设计软件进行设计分析得出所需加固钢板面积，所需钢板面积对梁板柱进行粘钢加固，加设粘钢后计算后可得构件承载力有较大的提高，构件应力、应变、挠度和裂缝均变小可以满足设计要求，整体结构的周期、位移、位移比等各项指标也满足规范要求，因此采用粘钢加固法可以达到预期的效果。局部板加固如图2所示。

3.2 梁板粘钢

外粘型钢的两端应有可靠的连接和锚固,对柱的加固，角钢下端应锚固于基础中。中间应穿过各层楼板，上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底；相邻两层柱的截面不同，可将上下柱外粘型钢交汇于楼面，并利用其内外间隔嵌入厚度不小于10mm的钢板焊成水平钢框，与上下柱角钢及上柱钢箍相互焊接固定。钢板粘贴：用抹刀在已处理好的钢板和砼表面涂抹1mm～3mm厚的结构胶，中间厚，边缘薄，将钢板粘贴在涂抹过结构胶的砼表面。若是立面粘贴，为防止流淌，可加一层脱脂玻璃丝布。加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载原有的梁柱表面应清洗干净，缺陷应修补，角部应磨出小圆角[3]。加固工程凡涉及需凿洞、凿毛的构件(相应梁、板)均需设稳定可靠的临时支撑系统，以保证施工安全。该支撑系统必须在加固砼强度达到设计强度等级后方可拆除[5-6]。梁粘钢加固如图3～图5所示。

3.2.1楼板粘钢方式

按计算所需钢筋面积在板底和板底粘贴钢板加固。

图2 局部板加固图

3.2.2梁粘钢方式

当钢板全部粘土在梁受拉面有困难时，允许将部分钢板对此地粘贴在梁的梁侧，侧面粘贴区域控制在手拉边缘1/4梁高范围，实际粘贴钢筋Asp,l应考虑改侧面粘贴钢板引起的钢板受拉合力及力臂改变的修正系数ηsp。

Asp,l=ηsp×Asp,b[1]

Asp,b为按梁底计算确定的、但需改粘在梁侧面的钢板面积[1]；

ηsp按hsp/h比值查表确认，hsp为从梁受力边缘起算的侧面粘贴高度，h为梁截面高度[1，5]。

图3 梁板粘钢示意图

图4 梁粘贴钢板加固大样图

图5 局部梁加固图

3.3 楼板凿除及新增结件植筋加固方式

图6 新增孔洞加固

图7 新增梁及加大截面加固注：图中d为植筋最大直径

楼板凿洞时，应避免损伤原有钢筋，植筋时按设计要求的孔位、孔径、孔深钻孔。植筋前应对原钢筋进行除锈，且除锈长度大于植筋长度。注胶采用粘胶灌注器边注边缓缓拔出灌注器。将处理好的钢筋旋转缓速插入孔道内，使植筋胶均匀附着在钢筋表面及螺纹缝隙中。插好的钢筋、锚栓不可再扰动，待植筋胶养护期结束后才可进行钢筋焊接、绑扎及其他各项工作[2]。在注胶前应进行钻孔和清孔，隐蔽验收，化学植筋验收合格后方可后续施工。凡涉及凿洞、凿毛处均应轻凿慢凿，应避免震动引起损坏原混凝土结构。验收包括锚栓的位置、直径是否达到要求，胶浆外观固化情况，植入锚筋抗拔力现场抽检报告，同规格、同型号，部位基本相同的植入钢筋(或锚栓)组成一个检验批，

抽取数量按每批总数的1%，且不少于3根[6-7]。 对于新增的较小洞口可在凿除楼板后，于洞口边粘贴钢板方式进行加固。本次加固新增混凝土其强度等级比原结构、构件提高一级，并不小于C30的混凝土，以更好地保证结构的强度。新增构件加固如图6～图7所示。

4 结语

加固设计首要应把握各种加固方法的优劣，以及施工工艺的要求，选择适合的加固方式，必要时可采用多种加固方式进行加固，加固设计时应进行整体指标复核及局部构件承载力的可靠计算及复核。整体结构的周期、位移、位移比等应满足规范要求，构件的应力、应变、挠度和裂缝应满足设计要求。对改造部位进行严格的质量把关，保证施工质量，工程验收合格后，方可交付使用，后续使用过程中，每隔10年应对加固区域进行检测，以保证改造建筑的安全使用。

[1] GB50367-2013 混凝土结构加固设计规范[S].2013.

[2] 高根红.浅谈植筋工艺在老桥加宽施工中的应用[J].西部探矿工程，2005，17(11).

[3] 王影.谈外部粘钢加固法施工[J].山西建筑，2005,31(15):107-108.

[4] JGJ 116-2009 建筑抗震加固技术规程[S].2009.

[5] 13G311-1混凝土结构加固构造[S].2013.

[6] GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范[S].2015.

[7] GB50728-2011 工程结构加固材料安全性鉴定技术规范[S].2011.