科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１ ０年０８月 工业厂房改造中的钢筋混凝土结构加固 姜锋 （首钢长治钢铁有限公司设计规划院，山西长治０４６０３１） 摘要：通过对某工业厂房的改造加固工程，对钢筋混凝土各种加固方法进行分析比较， 从而选择更适合本工程结构体系的加固改造方案，提高厂房的使用功能。 关键词：建筑结构；结构加固；托梁拔柱 中图分类号：ＴＵ３７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８１３６（２０１０）２３～０００９—０３ 钢筋混凝土结构加固方法主要有加大截面法、外包钢法、预 合考虑比较，“托梁拔柱２”在本Ｔ程中具有明显的优点，一 厂决 应力法、外部黏钢法、增设支点法、化学灌浆补强法、水泥压浆补 定采取此方案。 强法、喷射混凝土补强法、粘贴纤维材料加固法等。实际 程中 可能会用到一种或几种加固方法，然而，这些加同方法都有一定 ３厂房柱加固 的缺陷。因此，在实际加固时，应寻求一种简便易行的技术含量 拔柱前排架计算单元为６ ｍ，拔柱后变为１２ ｍ，需验算按１２ ｍ 高的加固技术。以下是长钢某 【业厂房改造的一个加固实例。 计算单元的平面排架，其传力路线为：屋面荷载（按６ ｍ考虑）一 １ 工程概况 屋架一托梁一厂房柱一基础；吊车垂直荷载一１２ ｍ吊车梁一厂 房柱一基础。这样，验算拔柱后的排架时，排架的恒载和风荷载等 长钢某轧钢车间原旧厂房为钢筋混凝土排架结构，６ ｍ柱 的计算方法与一般排架相同，但吊车荷载则要按新的计算单元主 距，承重结构体系为：预应力钢筋混凝土大型屋面板一钢筋混凝 排架产生Ｄｍａｘ、Ｄｍｉｎ、Ｔｍａｘ时的吊车位置来计算。经计算，拔柱 土屋架一钢筋混凝土排架柱一钢筋混凝土基础。根据工艺 后的排架柱不满足受力要求，混凝土排架柱必须加固，厂房柱加 要求，改造后旧厂房内要新增设备基础，原厂房６ ｍ跨度不能满 固方案必须保证整体结构安全并且尽可能地不影响正常生产，有 足丁艺要求，因此要把中间排架柱去掉，增大原有厂房柱距，使 以下几种方案可选择比较： 改造后厂房柱距变为１２ ｍ，原有厂房屋而结构不变，因此要增加 （１）原有厂房柱为钢筋混凝土结构，对钢筋混凝土结构而言， 托梁来支撑厂房屋架。经此结构改造后，厂房原有结构受力发生 当结构抗力不够时可通过采用同种材料（钢筋混凝土）来增大原混 改变，抽柱两侧柱及柱基础受力增大，所以要对抽柱两侧柱及柱 凝土结构截面面积，从而达到提高结构承载能力的目的。加大构 基进行加周，以保证新 艺的运行。 件截面法优点主要有：施＿『二技术成熟，便于施Ｊ二；质量好，可靠性 ２厂房拔柱的设计方案 强；提高抗力及构件刚度的幅度大，尤其对柱增加稳定性较大。但 是增大截面、增加刚度，首先要考虑分析整体结构受力，不能仅为 由于老厂房机械设备增加，＿Ｔ艺要求拔除原厂房的局部立 局部加大而加大，这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事 柱以满足工艺布置的要求。厂房拔柱一般有两种方法：一种是将 故。此外，加大截而法还有一些不利因素，使用时必须根据实际情 厂房屋面大揭盖（以下称“揭盖拔柱”），即先拆除屋面结构，加固 况考虑：一是因构件质量和刚度变化较大，结构固有频率会发生 厂房柱、基础，安装托架，更换吊车梁，然后将屋面恢复。另一种 变化，因此，应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的 即“托梁拔柱”法，加周两侧厂房柱、基础，将待拔厂房柱的上柱 共振区域，造成新形式的破坏；二是现场湿作业Ｔ作量大，养护时 作为新增的托架的一根杆件，将托架（承受待拔柱上的屋面荷 间较长，对生产有一定的影响；三是构件的截面增大后对结构的 载）连接在两侧厂房柱上，然后截断下柱，更换吊车梁，此法（以 外观以及房屋净空有一定的影响。 下称“托梁拔柱１”）广泛被采用。我们参考有关资料，根据本工程 （２）外包钢加固法，以角钢外包于厂房柱四角，角钢之间用缀 的特点，采用先加固两侧排架柱、基础后，用千斤顶将屋架顶升， 板连接。外包钢加固法分干式和湿式两种情况。湿式外包钢法是 截断待拔柱的上柱，安装好托梁，再将下柱拔除，更换吊车梁。这 在型钢与原构件之间用乳胶水泥或环氧树脂等黏结，使新旧材料 样，就把屋面荷载和吊车荷载直接传递到两侧加固后的排架柱 之间有较好的协同工作能力，其整体性好，但湿作业工作量大。干 上（以下称“托梁拔柱２”）。三种拔柱方法各有优缺点：“揭盖拔 式外包钢法是型钢与原构件之间无任何黏结，有时虽填以水泥砂 柱”法简单可靠，设计也比较简单；缺点是工期长，投资大，构件 浆，但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递，型钢与原构件 在拆除过程中易破损，影响正常生产。“托梁拔柱１”投资小，工期 不能整体ⅢＪ 作，彼此只能单独受力。与湿式外包钢相比，干式外包 较短，对正常生产影响较小，较适合于待拔柱为钢柱的情况；缺 钢施： 更为简便，但承载力提高不如湿式外包钢有效。该方法能 点是原厂房柱，基础需加固处理，构件承载力不易确定，施Ｔ时 在基本上不改变原结构构件截面尺寸的情况下，大幅度提高构件 高空作业多，现场施焊多，质量不易保证，设计、计算复杂。“托梁 承载力，增大延性和刚度并且施工速度快、现场，１：作量较小、加固 拔柱２”投资较小，大部分构件可在 厂预制，现场安装，工期最 效果好，但用钢量大，加固费用较高。 短，受力明确简捷，设计计算简单，施上简单易行，安全、质量均 旧厂房的加固工作是相当复杂的，不仅要在技术上有合理的 有可靠保证，但这种方法施１ 时需增加顶升系统和临时支撑。综 （下转第１１页） 一９一 科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１ ０年Ｏ８月 （２）板除了要进行受弯设计，还应进行受剪，抗冲切和局部受 控制其表而平整度。 压的设计。 （３）地震作用下，多塔楼发生不规则震动，这时在水平方向面 ６结束语 内，板也产生了剪力和弯矩。 以上就是关于钢筋混凝土厚板转换层设计和施 阶段的需 （４）板的配筋顺序和方法。 要考虑的若干问题，当然纵观整个建设Ｔ程，每一个环节都应当 （５）板一柱、板一墙的连接构造。 受到重视。由于水平有限，只能想到这些。还希望随着高层建筑在 （６）施 缝对承载力的影响；板内分层、分段浇筑混凝土的强 中西部地区蓬勃发展的同时，能给生长在这里的土木＿ｌ：程师越来 度设计值。 越多的启发，让我们都为祖国的前进贡献自己的力量。 ５．２施工阶段 参考文献： （１）模板和支撑系统优化。（２）混凝土Ｔ程。在混凝土浇筑之 …赵西安．现代高层建筑结构设计（上册）．北京：科学出版社， 前，将模板内的杂物清理干净，洒上水湿润。第二次浇筑混凝土 ２０００． 前，应剔除表面的浮浆并冲洗干净，再浇上一层水泥浆。混凝土根 ［２】李国胜．多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及 据设计要求应当两次浇筑完毕，为避免浇筑程中产生施＿Ｌ缝或者 算例．北京：中国建筑工业出版社，２００４。 冷缝，要严格按事先确定的浇筑线路进行浇筑。同时，混凝土应分 【３］刘大海，杨翠如．高层建筑结构方案优选．北京：中国建筑 层进行浇筑，每层浇筑厚度也要受控制，每层间隔时间大约２０ ｈ 工业出版社．１９９６． （初凝时间８ ｈ），以前一层混凝土初凝前浇注后一层为衔接。在钢 【４】靳泰．钢筋混凝土厚板转换层抗震性能分析．太原：太原理 筋密集处用钢钎配合振捣，确保混凝土密实。严格控制钢筋绑扎 工大学，２０１０ 质量，按设计控制好钢筋骨架的标高；混凝土浇筑前，放线抄平， ［５Ｕｑ ３－２００２高层建筑混凝土结构技术规程【ｓ】．北京：中华 在预留插筋弹出５００ ｍｍ标高控制线；由于转换层面积较大，为确 人民共和国建设部，２００２． 保整个转换层的表面平整度，混凝土收而时要拉通线收而，用于 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｂｏｕｔ Ｔｈｉｃｋ Ｐｌａｔｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｆｌｏｏｒ ｉｎ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｈｉｇｈ Ｒｉｓｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｌｉｎ，Ｊｉｎ Ｘｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｌｏｏｒ ｈａｓ ｍａｄｅ ｓｏｍｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｏｕｇｈ ｉｔ ｈａｓ ｂｏｔｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｉｎ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈａｔ， ｍａｎｙ ｖｉｅｗｓ ｏｆ ｔｈｉｃｋ ｐｌａｔｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｌｏｏｒ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｒａｉｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｅｔｕｒｅ；ｔｈｉｃｋ ｐｌａｔｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌｆｏｏｒ；ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｓｔｉｏｎ （上接第９页） 加固方案，而且方案实施还要有生产、施¨．１：、设计等单位的配合。 积水；⑤控制新浇混凝土的水灰比和坍落度；新浇的混凝土强度 一个好的加同方案不仅技术先进、经济合理、加固效果良好，还要 愈高、水灰比和坍落度愈小，则结合面黏结力量就愈大，因此，新 尽可能地不影响生产、方便施 Ｌ由于本下程为旧厂房改造加固， 浇混凝土将采用低流动性、水灰比小、高强度的混凝土，并在混凝 所以，尽可能地不影响生产、少影响生产成为方案的一个主要因 土中加入适量的微膨剂；⑥采用附着式或小直径振动棒进行振 素。经综合分析以上方案利弊和现场实际情况，最终柱加固选择 动，并在构件全高范同内分两次浇灌经保证混凝土的浇灌密实 第二种方案：湿式外包钢加固法，以使加固后的厂房柱在新的结 性，在第一次与第二次混凝土浇灌接口采用小喇叭口状，以保证 构受力体系中达到强度、刚度及稳定的目的。 混凝土可靠、良好的连接；⑦加强养护 作，新混凝土浇注后在潮 ４基础加固 湿状态下养护不少于１５ ｄ。 厂房改造后柱距加大，基础受力也加大，原有基础不能满足 ５结束语 改造后需求，通过全面分析，基础采用加大截面法进行加固。为 该丁程工作量不大，但难度较大，且时间紧迫，因此，方案的 保证新旧混凝土共同 ｆ作的可靠性，在设计时需对结构的结合面 选择及优化就显得非常重要。在实际施１二中，采用本文所述方案 进行抗剪验算的同时，并在施工 【：艺上采取以下措施：①在基础 既满足了丁期要求，又降低了施工难度，改造后的厂房运行至今， 加固时新老混凝土接触而应凿毛并将浮渣清除干净；②在新老混 未发现任何异常现象，运行良好，取得了明显的经济效益和社会 凝土接触面梅花形布置植入钢筋；③接触表面先涂刷纯水泥浆一 效益。 道；④浇筑混凝土前应将原有混凝土接触面用水湿润，但不得有 Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｊｉａｎｇ Ｆｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｌａｎｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｊｉｎｘｉｎｇ，Ｃｏｎｇｅｒｘｕａｎｚｅ Ｇｅｎｇｓｈｉｇｅｂｅｎ ｗｏｒｋｓ Ｊｉｅｇｏｕｔｉｘｉ ｏｆ Ｊｉａ Ｇｕ ｒｅｆｏｒｍ ｐｒｏｇｒａｍ，Ｔｉｇａｏ ｐｌａｎｔ ｕｓｅ Ｇｏｎｇｎｅｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｉｎｆ０ｒｃｅｍｅｎｔ；ｊｏｉｓｔ ｐｕｌｌ ｃｏｌｕｍｎ ’
