某单位实训中心结构加固改造方法与施工研究

郑蓉

（中国船舶工业物资有限公司，北京 100861）

某单位实训中心原有结构类型介绍。该实训中心的前身是一座四跨连续的钢筋混凝土排架结构单层工业厂房，是原液压机械厂的厂址。由于产业结构调整，该厂倒闭，原有厂房划归首钢工学院使用。为满足现代职业教育的要求和学院发展的需要，为学生提供实际操作的平台，学院拟将该厂房加固改造为实训中心。该厂房建于20 世纪90 年代初期，柱顶标高10.5m，跨度18m（5 跨）、22 根柱，柱距6m，建筑面积11986m2。每跨厂房内均设有梁式吊车，但起重吨位都不大，所以柱子的断面尺寸也较小，改造后的实训中心是一座二层框架结构的民用建筑，其柱子上所受荷载，远非原有排架柱所能承受。故需要对原结构柱子进行加固。

1 实训中心新建筑设计方案简介

根据学校发展的需要，为满足实训的需求，要将原有的厂房改造成两层的框架结构实训中心。加固方案本着减少影响生产、安全、经济、快捷、施工方便的原则，委托首钢建设设计和施工。厂房外围护结构（原面墙）总体为改动，实训中心是在原厂房排架结构内部新建的二层现浇混凝土框架结构。框架柱及其柱基、梁、板均为新建构件，均未利用原有排架结构构件。为提升室内环境品质，局部空间设为二层挑空的。挑空部分的原屋面被拆除，变更为网架结构，外覆钢化玻璃。

2 实训中心结构加固方案的确定

在原厂房内新建的框架结构由增设的矩形截面框架柱作为竖向承重构件，实训中心的屋面仍由原排架柱支撑，新旧柱基之间通过植筋紧密贴建在一起。地面上的新老柱子之间留有5cm 的伸缩缝，框架柱之间和排架柱之间均为加气混凝土块填充墙。设计单位根据需要加固的厂房和排架柱的情况，综合确定采用外包钢加固技术。两层框架结构的柱子则是贴着排架柱另外设置的。

3 实训中心结构改造加固施工方案简介

因实训中心使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要大幅度提高其承载能力。而厂房结构为单层排架结构，原有柱子的强度不能满足新功能的要求，因此，要对柱子进行加固。改造后的二层框架结构的框架柱，并非借用原有排架柱，而是紧贴原排架柱新设的现浇钢筋混凝土矩形截面柱。为使结构具有整体性，新设柱子的柱基与原有柱子的柱基通过植筋的方式紧密连接在一起。而新旧柱子之间设有50mm的温度缝，对原有柱子则进行了粘钢加固。下面主要就原有柱子的粘钢加固进行阐述。

3.1 工艺流程

原有厂房的排架柱是工字型截面，抗风柱是矩形截面，加固前，要首先将工字型截面柱改造成矩形截面柱。原矩形截面柱的工艺流程：土方开挖-脚手架搭设-基层处理-焊接钢板-注胶-钢板涂刷防锈漆。

3.2 施工工艺

基层处理：（1）混凝土面基层处理：包钢前对被柱子进行表面处理，使表面清洁、无油、无浮灰及松散结构，保持干燥、粗糙。首先将柱表面建筑做法铲除，再对原有混凝土进行打磨(打磨机具建议使用角磨机配置金刚石磨片)；除去1 ～3mm 厚混凝土面层，直至完全露出新的混凝土面，将柱表面粉尘吹掉；工字型部分凹槽内柱表面打成麻坑，坑深度不小于6mm，每100×100mm 范围内不少于5 个。在进行基层混凝土打磨过程中，每个打磨处安排一个工人配合进行喷雾除尘。（2）包钢加固钢材表面处理：钢材表面处理采用电动工具进行除锈，将钢材表面油污、油脂、残留氧化皮、锈斑等污物清除。（3）天车轨道梁与柱间混凝土剔凿：由于天车轨道梁与柱间存在填充混凝土，影响柱粘钢加固，在进行柱加固前首先将该部位混凝土剔凿，未避免剔凿对原结构造成破坏，该部位混凝土剔凿通过人工采用手持钢钎进行剔凿，在剔凿过程中注意对原结构的保护，且不可碰触轨道梁与柱间的连接件。待柱加固完毕后，将连接件除锈，支模浇筑混凝土进行填充恢复。（4）混凝土面处理合格后进行预贴，焊接钢件与混凝土柱子面应基本吻合，并与灌入线吻合。

植筋绑筋：按照图纸要求在处理完的基层上标出植筋孔的位置，每个柱基上表孔数，使用电锤在标定的位置钻孔，孔深必须达到图纸要求。在钻孔过程中如果遇到基础内部钢筋，而此时打孔深度不满足要求，则需要对孔洞进行改动，上下左右局部移动，重新打孔，直至钻孔深度满足植筋深度要求，废孔用灌浆料填实。钻孔完成后，将孔周围灰尘清理干净，用吹风机将孔内粉尘吹净，使孔内达到清洁干燥。如果孔内较潮湿，必须用热风机对孔内进行干燥处理。清孔处理完毕后，用干净的棉纱将孔洞严密封堵，以防有灰尘和异物落入。植筋时将封堵移除，将粘结剂灌入孔中至孔深2/3左右，同时将钢筋锚固部分一面旋转一面插入孔中，将孔中空气排出，放置钢筋时要沿一个方向，植入困难时应及时用锤敲击，对较长筋应做好预绑，尽量不让歪斜。钢筋植入后以少量胶体溢出孔口为宜。植好的钢筋，应做保护，不能让其松动，以免影响其黏结强度，在未固化前一定要避免与水及油类接触。结构胶固化时间一般为24 ～36 小时，24 ～36 小时后即可绑扎钢筋。在固化期间，不得对钢筋有任何扰动直至达到强度。

工字型部分灌浆料施工：灌浆料施工采用两次支模，两次灌注的方法，第一次支模灌注至柱一半高度，待灌浆料上强度后，支模浇筑上半部分灌浆料。模板支护：柱模板采用多层板制作整体模板，竖楞采用50×100mm 方木，方木经压刨找平，每20cm 一道。柱箍采用Φ48.3×3.6 脚手管，每300mm 一道，最底一道距地面工字型下口100mm。其板块与板块竖向接缝处理，做成企口式拼接，然后加柱箍。模板与柱子之间粘贴海绵条防止漏浆，对于柱工字型部位口边有破损部位事先用高强树脂砂浆修补找平，对于模板边缘柱表面不平处可用发泡胶进行封堵。

（4）焊接钢板。钢板安装到位后进行对接调整校正，然后将钢板充分固定，将钢板与钢板采用角焊缝焊接，焊缝高度同最薄钢材，焊接完成后用铁刷把焊口的焊渣打磨干净。

（5）注胶。在已焊接完成的钢板周边采用密封胶进行密封并预留注胶口，密封完毕后可采用肥皂水检查密封性。注胶采用人工注胶，结构胶粘剂配制好后，用注胶器进行注胶施工，注胶应自下而上进行，同一水平处应自框架柱一侧向另一侧灌注。注胶后，可用小锤沿粘贴面轻轻敲钢件。如无空鼓声，表示已注胶密实。注胶密实度应达到90%以上。

（6）钢板涂刷防锈漆。对已加固的钢板进行刷两遍防锈漆处理，防锈漆在防腐漆涂刷前先将基层清理干净，除去钢材表面的附着物。

（7）防火涂料。钢结构防腐施工验收完毕后进行防火涂料施工，防火涂料喷涂应在结构施工完毕后进行，以防对防火涂料造成破坏，防火涂料应分层进行，并进行分层检查防火涂料厚度及时办理隐蔽手续。

3.3 结构改造加固施工方法及注意事项(质量保证措施）

做好施组及方案的编审工作，做到施组、方案、交底齐全。对施工工人按工种定人、定岗、定质量的三定措施，做到每天班前交底，班后验收，发现问题及时纠正。技术资料员收集资料要及时，并随时整理归档，做到与施工进度同步。现场技术员及时收集原材的《准用证》、合格证、出厂质量证明书，进场材料及时复验，并配合监理工程师做好见证试验工作，把试验资料及时交资料员整理归档。加强对工程的材料管理，现场材料进场时，把好四道验收关(品种、规格、数量、质量)，凡不符合要求者都进行退货。进场粘钢胶、钢梁、钢板等都应按照规定进行原材复试。质量保证管理措施：每一道工序都要进行样板施工，样板经业主、监理、设计等各方认可后方可进行大面积施工。做好各施工关键点的质量控制。钢梁焊接时注意不漏焊、不夹渣，每层熔渣应彻底清除干净，焊条摆动宽度不要过宽，焊接速度均匀，减少焊件倾角，加大焊条角度，提高焊速，有可能时采用上坡焊，采用较细的焊条和较大的电流。注胶时注意要饱满，不要发生空鼓。

总之，工程加固的目的就是要通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足新的使用要求，因此，本改造工程将废弃的工业厂房经过检测、论证和设计，根据新的使用功能的要求和原厂房的具体情况，综合确定采用外包钢加固技术，施工作业方便、施工技术先进、加固质量高、经济效果好，实现了“旧建筑，新功能”的目标，达到了双赢的效果。