衢州某展览馆升级改造与加固设计

冯 猛

(上海风语筑展示股份有限公司，上海 200436)

展览馆是一个用于展示商品、会议交流、信息传播、经济贸易等的活动场所。随着经济的发展，人们对于展馆的需求不断增加，既有展览馆的功能已不能满足日益增长的社会需求，旧展览馆的升级改造势在必行。本文以衢州某展览馆升级改造为例，对改造过程中的加固方法进行了总结，以供类似工程借鉴。

1 工程概况

该展览馆位于衢州市柯城区，该建筑于2007年竣工。主体结构为多层现浇混凝土框架结构，主楼结构5层，结构总高度20.28 m。裙楼结构2层，结构高度9.48 m。基础形式为天然地基浅基础形式，采用独立基础+地基梁。现因展览馆升级改造，需要增加1层～5层的电梯一部。原结构平面见图1，增加电梯后的局部结构平面见图2。

增加电梯涉及到对原结构楼板的局部开洞、改造区域受力构件的重新布置以及改造区域原有构件的加固补强等工作。在选择结构改造时方案应采用振动小、对原结构破坏小且易于施工的方案，以确保改造后原结构的安全使用。

2 结构开洞

传统的混凝土结构拆除方式主要有人工锤凿、机械捶打、风镐、液压破碎等。这些方法除了会产生大量的粉尘、噪声外，对需保留的混凝土结构也会造成不必要的破坏。鉴于此种情况，本次展馆新增电梯位置混凝土采用静力切割+局部人工凿除的方式进行拆除，以有效降低混凝土拆除过程对原结构的不利影响。静力切割是用专用混凝土切割机械设备进行混凝土结构拆除。综合考虑工期及经济因素，在本项目中拟采用洞口中部切割、边部凿除的方案进行混凝土拆除。静力切割相对于传统的拆除方式具有以下几方面优点：

1)施工精度高，机械化程度高。

2)施工过程无振动，对原结构无损伤。

3)施工过程无粉尘，噪声低，有益于环保。

4)切割面平整，切割精度更高，外表美观无需再对切割面做修整。

5)施工速度快，效率高。

3 新增电梯井道设计

为方便施工并有效缩短工期，新增电梯井道采用钢框架结构，电梯顶盖采用钢梁+混凝土楼板组合梁形式。采用此体系，除电梯顶盖需要现场浇筑混凝土外，其余钢构件都可以在工厂预制，仅需现场安装即可，大大缩短了施工工期。为避免新增电梯对原结构基础造成不利影响，避免繁琐的基础加固，新增电梯基础采用独立的筏板基础+锚杆静压桩形式。新增电梯基础见图3。

通过以上的设计，新增电梯井道自成体系，与原结构脱开，有效的降低了新增电梯对原结构的不利影响，并大大缩短了施工工期。

锚杆静压桩是锚杆技术与静压桩技术相结合形成的一种桩基础施工工艺，施工时在基础上埋设锚杆来固定压桩反力架，以建筑自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将桩通过预留孔逐段压入土体中，然后将桩与基础连接在一起，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。它具有施工灵活、方便，作业面小，并且低能耗、无振动、无噪声、无污染等优点。但锚杆静压桩在沉桩过程中易产生挤土效应，影响周边建筑。因此在桩基施工时，应优化施工程序，合理安排压桩顺序，严格控制施工工艺和施工进度，合理控制成桩速率，尽量降低挤土效应对周边建筑的影响。这也是该项目施工的难点和重点，是能否完成设计需求的关键所在。

4 原结构加固设计

4.1 加固方案的确定

在确定加固方案时，应结合实际情况综合分析，选择恰当的加固方法，既要满足结构的安全性要求，又要能实现施工的经济性。因此，在加固设计中对加固方法进行了对比以确定最终的方案。

对于混凝土楼板开洞来讲，常规采用的加固方法有板底增设型钢梁加固法、新增混凝土梁加固法、粘钢加固法、粘贴碳纤维加固法等。

1)板底增设型钢梁加固法。

板底增设型钢梁加固法是采用在洞口边增设型钢支承边梁的方式来传递荷载。型钢通常采用H型钢或工字钢，型钢两端采用化学锚栓与原结构梁、柱连接。该种加固方法需要将型钢梁与混凝土板充分顶紧以保证可靠传力，在结构使用过程中受楼面振动荷载影响大，容易导致型钢梁与混凝土板脱开而降低加固效果。因此，此法不适合本工程。

2)新增混凝土梁加固法。

新增混凝土梁加固法是在洞口边部增设混凝土梁以可靠传力的加固方法。原楼板钢筋弯折锚固进入新增混凝土梁内，新增梁钢筋采用植筋方式与原结构梁或柱连接。该种方法可以有效保证加固后构件的整体受力，同时为保证施工的速度，可以采用灌浆料混凝土来浇筑。因此，此方法适合本工程。

3)粘钢加固法。

粘钢加固法是在钢筋混凝土结构构件表面用建筑结构胶粘贴钢板，以提高结构构件承载能力的一种加固方法。该法施工简便快捷，自重增加小，不改变结构外形，不影响建筑使用空间，但加固效果很大程度上与粘贴工艺及施工人员操作水平有关。同时，还有胶体的耐久性和防火性能问题，钢板防腐和防火处理等。因此，施工质量不易保证，此法不适合本工程。

4)粘贴碳纤维加固法。

粘贴碳纤维加固法是用胶结材料把碳纤维片材粘贴于被加固构件，以提高构件承载能力的一种方法。粘贴碳纤维加固法具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，此法适合本工程。

4.2 加固设计原则

在加固设计中，应严格按照GB 50367—2013混凝土结构加固设计规范进行设计，加固后结构使用年限按30年考虑，并定期检查建筑工作状态。同时，应充分考虑施工工期，施工造价以及技术的安全可靠性。

4.3 加固计算结果

结构整体计算采用盈建科建筑结构计算软件进行分析，同时根据改造后的建筑布置图纸对改造部位结构进行梁、板布置调整并施加实际荷载，并将计算结果与原结构竣工图纸进行对比。经计算分析，原设计的楼板配筋均满足要求，仅局部框架梁配筋不足。

4.4 主要构件加固方法

4.4.1楼板开洞加固

楼板采用静力切割+局部凿除方法开设洞口后，在洞口边部新增混凝土梁形成新的传力体系。其中新增混凝土梁钢筋通过植筋与原结构连接，同时采用灌浆料混凝土浇筑以缩短养护时间，加快施工进度。洞边加固做法见图4。

4.4.2原结构梁加固

对于局部配筋不满足的框架梁采用粘贴碳纤维加固法，通过改造后的梁截面受力要求，按照《混凝土结构加固设计规范》中的相关条文要求，计算需要粘贴的碳纤维数量，具体加固做法见图5。

5 结语

本工程在新增电梯改造过程中，综合采用了锚杆静压桩加固技术、粘贴碳纤维加固技术、植筋加固技术以及静力切割加固技术等多种加固方法。在充分保证改造后建筑结构使用安全的情况下，缩短了施工工期并降低了施工造价，取得了良好的经济效益，为类似工程积累了参考经验。