广西某工业厂房加固改造设计方案探讨

陈惠书

（福州城建设计研究院有限公司， 福建 福州 350000）

1 工程概况：

本工程建成于二十世纪七八十年代，原使用用途为生产厂房。该厂房含一个单层混凝土柱厂房及一个附属房屋，纵向长138.7m，横向宽约21.16m，总面积约2848 平方米。主体厂房结构形式为单层单跨混凝土柱厂房，单跨跨度18m；厂房东侧有一个附属砖混结构房屋。排架柱为带牛腿工字形截面混凝土柱；屋架为钢筋混凝土组合屋架；屋盖为有檩屋盖，L 形檩条，屋面板为大型屋面板。厂房四周设围护砖墙，围护墙厚度为240mm。围护墙抗风柱为工字形截面混凝土柱。该厂房围护墙有两道混凝土圈梁。

2 该楼现状及平立面图：

根据鉴定单位鉴定报告及外观检查，提出以下几点主要问题及处理方案：

经检查，该厂房部分混凝土柱、吊车梁、屋面板或天沟板存在混凝土保护层锈胀开裂或钢筋外露锈蚀的情况；柱顶预埋件及其与屋架的焊接焊缝表面锈蚀。如下图所示：

采用的加固处理措施：a、对已经锈蚀的钢筋应先进行除锈处理；b、将混凝土表面的浮渣、油脂、杂物以及混凝土风化部分除去，把混凝土松动部分凿除，直到混凝土的密实部分；c、为加强新、旧混凝土的整体结合，在浇筑混凝土前，在原有混凝土结合面上先涂刷一层高粘结性能的界面结合剂，可采用高标号水泥浆或环氧树脂胶；d、采用高一级微膨胀补偿收缩混凝土浇筑或M15 水泥砂浆抹面；e、新浇砼应加强养护,宜用麻袋包扎浇水养护,每天至少浇水三次,保证麻袋保持潮湿状态,养护期为14 天。其处理分别参考如下图例：

2、个别围护墙存在裂缝。分析裂缝成因主要与砌体墙温度收缩相关。经检查，附属房屋个别砌体墙存在裂缝。如下图所示：

采用的加固措施：采用砌体压力灌浆（水泥聚合灌浆液）补强加固，其工艺流程见下图：

标定灌浆嘴位置施工注意事项：灌浆嘴应设置在裂缝起讫点、交叉点及裂缝较大部位，其间距宜满足以下规定：当裂缝宽度为＜1mm 时，间距为200～300mm；当裂缝宽度为1～5mm 时，间距为300～400mm；当裂缝宽度为5～15mm 时，间距为400～500mm。

3、混凝土柱承载能力不足。根据pkpm 软件进行结构计算，部分厂房混凝土柱承载力不符现行规范规定，柱抗力与荷载效应之比 R/ros＜1.00。根据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144-2019）及混凝土柱钢筋外锈蚀或混凝土保护层锈胀开裂的严重程度，柱 11-A、7-A、11-D 安全性等级评为 c 级，柱 18-A、1/12-A、 1/12-A、3-D、6-D、8-D、18-D 安全性等级评为 b 级，其他混凝土柱安全性等级评为 a 级。安全性等级评为 c 级柱需采用需采用置换混凝土加固法处理。根据《 混 凝 土 结 构 加 固 设 计 规 范》（ GB50367-2006 ） 第 6 章 节 公 式计算出置换部分截面面积后，采用高强细石混凝土或灌浆料置换框架柱外周截面加固施工。施工过程应注意以下事项：a、剔除施工不应损伤所有柱筋或改变其原设计位置，对剔除损坏后无法复原的箍筋，应按原设计更新替换；b、尽量减少被加固柱子的剔除时间、剔除与填补浇筑的间隔时间。浇筑施工前，先清除残存在剔除面上的疏松层及粘连在外露钢筋上的混凝土碎渣，然后水冲洗；c、将柱填补区的上端剔凿为斜面，以利于该部位浇筑填补密实；d、从柱侧面模板的临时开口与上端设置的喇叭口依次浇筑置换材料，并适时封堵柱侧模进料口，剔凿清楚柱上端进料口形成的外凸部分。

4、原屋顶面层做法仅为35mm 厚保护层，改造为主题餐厅之后，必须增加相应的防水、隔声和保温措施，屋面实际荷载大幅增加；建筑建成已近半个世纪，其间结构设计规范历经多次修订，无论是各种活荷载的取值还是设计安全系数都较之当时有大幅提升，而改造后的建筑必须复核其整体抗震能力及各构件的承载力是否满足现行最新结构规范的要求，并满足后续30 年的使用安全性。 自然折旧对原构件承载力的削弱：根据结构检测鉴定报告的描述，屋架及屋面板存在钢筋外露腐蚀或混凝土保护层绣胀，屋架支撑表面腐蚀，柱间支撑全部被拆除。不满足《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009 第8.1.3 条要求。对于存在缺陷或损坏、承载力或构造不满足规范要求的构件及部位，建议进行修补或加固处理、更换构件等措施。

加固改造策略：a 直接加固屋架:需要对原屋架进行保护性拆除，全杆件加厚截面约200mm，改造后与原屋架外观相差较大，工艺复杂，施工工期及造价相对较高。b、仿制替换屋架:按照原屋架形式进行原样仿制，改造后与原屋架外观相同，施工工期及造价相对适中。c、制做钢结构屋架:新建钢结构屋架与原屋架外观相差较大，不利于维护原有建筑风貌特征，施工工期及造价相对适中。

通过研究论证和比对，仿制替换屋架方案较合理。保存现有结构体系不变的前提下，重做轻质屋面，落架屋顶原结构构件，包括屋架和屋面板，同时对原构件尺寸进行测绘，并按1:1 进行仿制替换。在加固过程中综合考虑于屋面板顶增加保温（60 厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料）和防水（SBS(3+3)热熔型聚酯胎改性沥青防水卷材）等措施，对荷载及抗震安全等结构安全的影响，保证加固后符合各项使用要求。其中仿制屋架与原砼柱采用螺栓连接，梯形屋架结构支撑体系按新的抗震规范进行设计，沿屋脊和檐口设置纵向竖向支撑，同时端开间和中间跨布置上下弦的屋面水平支撑，以形成完整结构体系。综上，常规的设计思路是沿用原建筑结构构件，对其采取加固措施，以满足新建筑功能和现行设计规范的要求。然而在深化设计的过程中，特别是在对现状结构检测鉴定之后，我们发现该项目的具体情况存在诸多特殊因素，例如结构构件超期使用、现状保护缺失致使构件残损加剧、屋顶开裂渗水严重，施工成本，工期等，对全部结构构件一律采取常规加固并非最合理的方案，仿制替换也是另一种思路方案。

3 结语

针对该工业厂房存在的问题及现今改造后的需求, 在保证安全情况下，采取了相应的加固改造设计方案, 以提高了建筑的抗震能力, 而且改善了内部部分构件承载力， 同时满足修旧如旧的设计原则。我国五、六十年代修建的大批工业与民用建筑, 都已接近设计使用年限, 其鉴定维修加固已大量提到议事日程上来，类似的工业厂房都可通过整体改造后用于创意类产业、办公、展览、商业、企业孵化等用途，其效果很好, 在我国具有广泛的应用前景。