结构改造加固施工方案

'结构改造加固施工方案原3号楼为一般办公楼。由于使用功能发生巨大变化，同时使用荷载增大，除须对原建筑结构进行改造加固处理外，还要新增建筑面积。本工程为框架剪力墙结构，建筑面积为64605．71m2，地下3层，地上10层及16层，最高点72．480m。　　结构改造加固中增建了观景电梯，电梯井每层四周加走廊（每层挑出牛腿，新增5m宽的钢筋混凝土挑台）。几乎每层楼板、梁、柱都进行了加固，加固点达2000多处，加固用钢材680t，改造总面积达4．3万m2。1　钢筋混凝土柱的改造加固1．1　外包混凝土加固　　采用外包钢筋混凝土围套，加大柱截面或在原有钢筋混凝土柱一侧加贴钢筋混凝土等方法。先打掉原柱的混凝土棱角，将柱子混凝土表面的残渣清除干净、凿毛，并用水湿润，再刷水灰比为0．4的纯水泥浆（也可用界面剂）一遍。若新浇筑的混凝土壁厚小于100mm应采用细石配制，最大粒径不超过20mm，待混凝土初凝后应加强养护，保证新旧混凝土良好结合，并防止空鼓开裂，混凝土强度等级宜使用C40，用525号硅酸盐水泥配制。当混凝土壁厚大于100mm时，骨料粒径亦应小于浇筑混凝土最小厚度的1／2及钢筋最小间距的3／4。所用钢材一般为Ⅰ、Ⅱ级钢筋，型钢及钢板采用《碳素结构钢》（GB700－88）规定的Q235（3号钢）。3号钢和I级钢筋使用E4303、E4311型号焊条；Ⅱ级钢筋用E5003、5011型号焊条。为保证混凝土密实，当新浇混凝土厚度小于100mm时，采用喷射混凝土或其他可靠方法。　　新加受力钢筋与原有钢筋焊接时，应在焊接部位打掉保护层，露出原有钢筋截面的一半。剔凿旧混凝土时应不断检查周边混凝土是否被破坏，对已破坏部分的混凝土（包括浮石）应清除掉。在原有钢筋上焊接新加钢筋时，除应尽量降低焊接温度外，还应采取加垫石棉布的方法保护附近混凝土。　　在原钢筋上焊加固钢筋时，必须保证焊缝的质量（包括长度）。咬边及气孔等均应符合焊接规范，并在焊接后将露在表面的焊渣敲去。柱子新增受力钢筋的混凝土保护层厚度为30mm。　　因改造结构需要，在原钢筋混凝土墙、柱上需打锚杆与新构件（如悬臂梁等） 拉结时，采用电动金刚石空心钻头钻孔机钻孔，孔深一般为15～20倍钢筋直径。插入钢筋后用结构胶灌注严密，不留缝隙，并在使用前进行拉拔力试验，经设计认可后方可正式使用。施工过程中，也应抽样检验核查其拉拔力是否能满足要求。1．2　包角钢加固在原柱子四角包E100×10角钢，并用乳胶水泥砂浆使角钢与柱混凝土紧密粘贴牢固。沿柱高再将扁钢箍（间距450mm）与角钢焊接牢固（图1）。具体作法如下。图1　柱包角钢加固作法（1）配制乳胶水泥时，要求乳胶（聚醋酸乙烯乳液）含量为水泥重量的5％～10％，加水适量，呈膏状体。　　（2）采用乳胶水泥粘贴外包型钢时，应先在柱角（预先应做处理）上抹厚5mm的乳胶水泥，随即贴上角钢。为防止角钢松脱，应用特制夹具在柱的两个方向将4根角钢与柱子牢牢夹紧（夹具间距以500mm为宜），然后将扁钢（－50×5）箍与角钢焊接，并应交错施焊，防止过热，在乳胶水泥初凝前必须完成。　　（3）如上下柱子均需用此方法加固时，应使用通长角钢，不要断开。所有外包型钢施工完毕后应在型钢表面抹一层1∶2水泥砂浆（厚20mm），抹面层时严格按北京市《分部项目工程工艺规程》执行，防止空鼓、裂缝。　　（4）柱上下与楼板连接处可根据柱子受力要求加角钢套箍（图2），以加强柱子受力性能。 图2　柱脚角钢套箍1．3　柱综合加固法　　除以上两种柱子加固方法外，还有一小部分采用综合加固方法，即把以上两种方法综合使用，如图3所示。图３柱综合加固方法2　钢筋混凝土梁的加固　　梁加固比柱子加固复杂，操作也较困难，部分楼板需开大洞（作管道间使用），因此除楼板加固外，还需要新增加次梁。根据受力情况，梁的加固可分为以下几类。2．1　新增加次梁　　一般在两根主梁的跨间加一根次梁。由于楼层荷载有较大幅度增长（如增加隔断墙和卫生间设备等），且增设次梁后主梁受力情况也发生改变，故主梁也需进行加固。次梁加固方法如下：（1）支护楼板（留出新次梁的位置），然后沿梁长按梁宽度凿去楼板混凝土；（2）安装主梁与次梁交接处的钢板套箍（用作次梁支座用，见图4）；（3）焊上托钢筋的小块钢板，安装次梁主筋；（4）支新次梁底模，绑扎梁钢筋、箍筋等，再合上侧模，加支撑；（5）浇筑新次梁混凝土及养护。 图4主梁与次梁交接处作法2．2　主梁加强作法2．2．1　主梁贴钢板法加固　　采用钢板粘结加强时，分两种情况：一种是只加粘梁底面，另一种是除加粘底面外，还要加粘梁的两侧。这两种加强方法均需在靠近柱位置沿梁长设置钢板箍若干个，并用胶将梁底及梁侧的钢板与原有梁的混凝土贴紧粘结牢固。为便于固定，安装钢板时可通过膨胀螺栓，使已涂上胶的钢板与钢筋混凝土梁贴紧粘结牢固，以防钢板在胶凝固前滑脱，同时也起到钢板与混凝土梁紧密贴合的作用（图5）。图5梁加固图（a）加固立面；（b）梁端新增钢筋与柱交接处平面；（c）梁加固剖面2．2．2　在受拉区焊附加钢筋　　为减少梁底剔凿量，采取间断剔凿（中距400mm），沿梁长方向的混凝土保护层间断剔凿，剔出部分应露出原钢筋1／2，焊上短钢筋（同原钢筋截面），再在短钢筋上焊新增通长钢筋，然后再将梁的下部钢筋位置补上新混凝土。浇筑混凝土前可先 将两侧模板支上，然后喷射细石混凝土。此方法较为复杂，但加固后梁的受力性能较好（图6）。图6焊附加钢筋加固法以上图示中均设有钢板套箍，其作用是分力，因此又名分力钢板套箍，其具体尺寸如图7所示。图7钢板套箍示意3　楼板加固　　因使用功能发生变化，需增设管道间和线路，且要增加大量内隔断墙，因此原楼板的设计荷载将有较大幅度的增加。为此除在梁间再加1或2根小梁外，还要局部对原楼板进行加固。加固方法主要是在原楼板上下各加钢板条，在指定的部位用胶粘贴后，再用M12对穿螺栓（后改为膨胀螺栓）将楼板紧紧夹住，以提高其受力性能，钢板条采用200mm宽、5mm厚带钢。　　楼板加固时，按该板承载的隔断墙位置及需新开洞口尺寸及位置确定钢板带位置。加固方法如图8所示。图8楼板加固法（一） 实际施工中，因M12对穿螺栓安装十分困难，后改用膨胀螺栓上下对称固定的方法。该膨胀螺栓在钢板条端部100mm处应设置4个，在纵横两块钢板条的叠合部分亦设置4个，在钢板条的其他部分放2个（沿钢板条的短向即200mm），膨胀螺栓中距为300mm，如图9所示。图9楼板加固法（二）4　加固工艺要求　　（1）采用外包钢筋混凝土围套加大柱截面或在原有柱的一侧加大柱截面时均应将原柱混凝土棱角打掉，表面凿毛后刷素水泥浆（水灰比以0．4为宜）一道，随即浇筑细石混凝土，注意加强养护，防止裂缝。　　（2）采用粘钢板加固梁、板时，应将原混凝土结构面上的油垢污物刷洗干净，然后再对结合面进行打磨，除去2～3mm厚的混凝土表层浮皮，并清除表面上的粉尘后再涂刷粘合剂。钢板粘结面应经除锈和粗糙处理，粘钢板加固后，外露的钢板应根据装修要求，用水泥砂浆（或环氧砂浆）做保护层（厚度不小于20mm）。　　（3）在原有钢筋混凝土构件上打锚杆与新构件拉结时，应先用探测仪测出原构件内的钢筋位置，然后钻孔，以免损伤原构件内的钢筋。　　（4）在原有楼板上打洞时，当洞口直径或边长a≤300mm且相邻两洞边净距≥300mm时，一般不采取加固措施；当300mm＜a≤1000mm时，一般采用图10所示的作法加固。注意凿槽时不得打断原有钢筋。 图10楼板凿洞洞口处理（5）在原楼板或墙上打洞前，应先用探测仪测出板或墙内钢筋位置，打洞宜用机械方法（用金刚石空心钻头）。人工打洞应轻敲慢凿，尽量不损伤原钢筋。成孔后洞边用1∶2水泥砂浆抹平。　　（6）原有楼板洞和墙洞需封堵时，当洞口直径或边长a≤300mm时，可将洞边凿毛，用素混凝土封堵；当300mm＜a≤1000mm时，应采用如图11所示的方法封堵，新加钢筋与板内原有钢筋的直径及间距相同，原孔洞浇筑C40细石混凝土封堵；若a＞1000mm，应另出图施工。图11孔洞封堵作法 （7）原有钢筋混凝土构件加固前需先做试验，取得经验后再全面推开。施工时视具体情况应加设临时支撑，以确保施工安全。当采用结构胶粘钢加固或钻孔埋设钢筋时，必须由具有资质的专业施工单位完成。　　（8）填充墙与柱之间新加的拉结钢筋应根据填充墙在建筑平面中的位置，采用如图12所示方法预留。填充墙与已施工的柱之间的拉结方法为先用膨胀螺栓固定在柱上（膨胀螺栓的数量和直径应与拉结筋数量和直径相同），然后在膨胀螺栓上焊接拉结筋。图12填充墙与柱的拉结方法（9）对于通过短钢筋与原有钢筋焊接的钢板或钢筋和原有混凝土间的缝隙，应用M15水泥砂浆灌满，喷射混凝土，原柱与所有加固的钢板或角钢之间所有缝隙也必须用M15水泥砂浆灌满。　　（10）所有需粘钢加固的构件加固前应进行卸荷，锚固粘钢板的型钢套箍需与钢板焊接时，必须做到先焊后粘。有困难时可通过设计单位采用结构胶钢－钢粘接锚固法，锚固长度应根据所用结构胶的粘接抗剪强度由设计单位经计算确定。　　（11）加固后钢板表面应抹水泥砂浆保护层，如钢板表面积较大，可粘一层钢丝网或粘一层细石。保护层厚20mm。有吊顶时可涂刷防锈漆、防火漆。'