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      工業廠房加固改造技術
      發布時間:2014-12-23
      某4層框架結構的工業廠房,因擴產需要對廠房加固改造。通過專業機構鑒定論證,根據不同部位的承重要求,綜合采用各種不同的技術進行加固,同時對廠房進行全面合理的改造,保證建筑物的安全性,發揮建筑物正常的使用功能。
        【關鍵詞】結構;加固;廠房改造;
        
        1工程概況
        某工業廠房建于1996年,框架結構,四層20米高。經過十幾年的使用,建筑物多處裂縫,千瘡百孔(圖片1)。由于業主生產規模擴大,原有廠房不能滿足新的設備布置需要。最初提出兩種處理方案:一是拆除舊廠房重建,這種方案土建投資大,而且建設周期最少四個月,正是產品銷售旺季,四個月的停產會減少銷售收入,更會影響業主的市場信譽;二是根據廠房新的承重情況,對廠房進行加固改造滿足承重要求。經過對比,業主決定采
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        用第二種方案。
       
        2存在問題
        為準確評估原建筑物的綜合能力,首先按標準的鑒定要求由專業人員進行建筑現狀的現場調查檢測。主要有:
        原始資料的檢查核實。包括原有地質勘察報告、竣工圖、竣工驗收資料、隱蔽工程記錄、工程改造記錄等。
        結構現場檢測。包括混凝土構件回彈法以及鉆芯法檢測,混凝土構件碳化深度檢測,鋼筋位置以及保護層厚度檢測,框架柱垂直度檢測等。
        結構現狀檢查。裂縫檢查,基礎開挖檢查。
        現場檢測結果表明,廠房主要存在以下問題:
        1)建筑物超負荷使用。廠房歷史改造3次,改造過程中任意在樓板上增加細石混凝土找平找坡現象多,造成局部地面厚度達300mm。部分樓層上存在廢棄設備基礎。
        2)采用回彈法對主要結構構件的混凝土強度進行檢測,并在相應部位鉆取混凝土芯樣做抗壓試驗,用芯樣的抗壓強度對回彈法測試結果進行修正。對檢測數據的計算分析后得出,該建筑主要結構構件混凝土抗壓強度推定值為18~23Mpa。梁柱表面出現不同程度混凝土保護層剝落,鋼筋外露及銹蝕現象。
        3)建筑物圍護結構基本喪失使用功能。該廠房原有外墻砌體材料采用的是空心砌塊,幾次改造使得外觀千瘡百孔,給人滿目蒼涼之感。受多年雨侵風化以及生產廢氣侵蝕,部分墻體潮濕返堿,粉刷層風化,局部層層脫落。且塑鋼窗老化,無再利用價值。
        
        3加固方案
        針對上述情況,采用如下加固方案
        3.1建筑改造
        樓層上廢棄設備基礎及找平層全部鏟除,露出結構層,減輕廠房負荷。
        外墻墻體受雨水及廢氣侵蝕,若在原基層上進行裝飾修補,難度大,預期效果差,短期內仍可能出現粉刷層脫落,得不償失。鑒于此,原外墻砌體、窗戶全部拆除,重新砌筑輕質砌塊1.5~2米高,除獲得良好的通風作用和裝修效果,同時降低結構荷載。加固施工完成后,施工樓地面、外圍護、設備基礎等,外立面采用面磚裝飾裝修。
        3.2結構加固
        為確保使用安全,需對原建筑進行結構驗算、加固等工作。加固設計時,根據原有結構形式,受力特點,確定合理的加固方案是非常重要的,同時,還要考慮到進度要求,施工方便,可實施性,經濟性等因素。
        在不改變原結構受力體系的情況下,梁柱板加固的常用方法有:加大截面加固法、粘結外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維加固法、增加支承加固法等。
        加大截面加固法能大幅度提高構件的承載力、剛度和抗震性能,且施工工藝簡單、經濟性能好,并具有成熟的設計和施工經驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固;但現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
        外包鋼及粘貼鋼板加固法具有受力可靠、施工簡便、現場工作量較小的優點,適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。但在化工廠房中,鋼材不耐腐蝕,防腐要求較高,后期維護費用高。
        碳纖維加固法具有耐腐蝕、耐潮濕、不增加結構自重、不影響使用空間、施工方便,施工周期短、維護費用較低等優點,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物,但其長期使用的環境溫度不應高于60℃。
        增加支承加固法雖然簡單可靠,但改變原結構的受力體系,影響建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間,適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
        結合以上各種加固方法的優缺點,綜合考慮各方面的因素,本工程主要采用碳纖維加固法及加大截面加固法進行結構加固。
        1) 一層梁加固。該層設備較少,使用條件較好,設計采用碳纖維加固,其主要性能指標見表1。
        表1碳纖維布主要性能指標
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        經過計算,對于正截面承載力不足的梁,采取在梁底通長粘貼兩層250mm寬的碳纖維布,梁頂支座處粘貼一層250mm寬的碳纖維布。為了加強梁底碳纖維布的錨固及增加梁的抗剪能力,在梁端每側粘貼100mm寬U型箍五道,在主次梁交接處每側粘貼三道100mm寬的U型箍。
        2)二、三層梁加固。由于設備重新布置,且個別設備重量比原有設備增加將近40%,根據計算結果,梁的正截面承載能力以及斜截面承載能力均滿足不了要求,采用碳纖維加固不經濟不合理,設計采用加大截面法進行加固。根據計算,梁截面的寬度每邊加大100mm,高度加大200mm,按加大后的截面重新計算配筋。
        3)柱加固。根據計算結果,中間個別柱承載力達不到要求,采用加大截面法進行加固。柱截面的長度和寬度按計算分別加大250mm,按加大后的截面重新計算配筋。
        4)板加固。因使用荷載加大,結構驗算每樓層均出現部分承載力不足的板,最初考慮在原樓板上再施工一層混凝土板,但該種辦法會使樓板自重加大,并且梁柱荷載相應增加。綜合考慮,最后選擇粘貼碳纖維加固。板底粘貼200mm寬間距400mm的碳纖維布1層
        3.3地基加固
        計算結果表明,現有基礎截面偏小。如果加大基礎截面,需要對基礎進行大開挖,土方工作量大,施工周期長,費用高。經過比較,采用壓力注漿法加固地基,提高地基承載力的辦法來滿足使用要求。
        設計加固深度為基礎底面以下5米,成孔直徑40mm,注漿材料32.5普通硅酸鹽水泥,水灰比0.8—1.0,注漿壓力0.2—1.0MPa。
        3.4裂縫處理。
        經驗算不需加固梁柱表面的裂縫,將裂縫處的混凝土保護層鏟除,鋼筋銹蝕清理干凈后,用灌漿料重新澆筑。
        
        4加固施工工藝
        4.1加大截面法加固施工工藝
        1)除去結構表面的原有混凝土保護層,清除表面碎塊浮渣,將面層鑿毛、沖洗干凈。
        2)為方便混凝土灌注、振搗,在樓板上間隔600mm鉆直徑100mm的澆筑孔。
        3)新增主筋用結構膠植筋錨入原結構混凝土中,滿足錨固要求。
        4)支模板,噴水濕潤,澆注C30微膨脹細石混凝土,分層仔細振搗密實。
        4.2碳纖維加固施工工藝
        1)清除需粘貼碳纖維布處構件表面的粉刷層。
        2)用砂輪機將粘貼部位打磨平整,U型箍轉角處打磨成半徑不小于20mm的圓弧,用吹風機清除浮塵并用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面。
        3)涂刷基底樹脂使其滲透至混凝土內部,以提高混凝土與碳纖維布之間的粘結力。
        4)用找平材料修補混凝土表面不平整部位。
        5)涂刷浸漬樹脂,隨即粘貼碳纖維布,滾壓均勻。多層粘貼時重復步驟5)。
        6)粘貼完最后一層碳纖維布后再涂刷一道樹脂。
        對已加固修復完的結構表面應進行防護處理,表面防護材料應與浸漬樹脂可靠粘結。
        4.3地基注漿加固施工工藝
        1) 布孔:定位放線,對注漿孔進行編號。
        2) 鉆孔:鉆孔直徑為40mm,成孔后,對成孔深度進行核驗。
        3) 埋設注漿管:在注漿管底部2m范圍內打花眼,注漿管下端宜距離孔底0.3~0.6m,避免注漿管端頭被泥土堵塞。封孔:注漿管露出地面15cm左右,然后鉆孔內倒入拌好的水泥水玻璃漿封口,養護48h后即可灌注。
        4) 漿液試配:每罐加入200kg水泥,按比例摻入外加劑,攪拌時間1.5~2.5min。
        5) 注漿:將吸漿管放入儲漿池,檢查各管路連接好后,開動注漿泵,緩緩加壓,增大進漿量。
        6) 封管:注漿結束后,拆開孔中管與地面移動注漿管接口,并迅速將管口堵塞,減少回漿量。解開導漿管時,小心注漿管內漿液帶壓噴出。
        5加固效果
        1)本加固改造工程于2007年9月開始施工,2007年10月完工,經有關單位檢測,加固滿足設計要求。加固改造后的廠房面貌煥然一新(圖片2)。該工程于2008年初投入生產使用,至今情況良好。
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        圖片2
        2)工程竣工后,對加固改造各分項投資進行匯總,與拆除后重新建設相同規模的廠房進行經濟性對比,加固改造工程總投資以及工期均低于新建工程。尤其工期的縮短,使業主盡早投入使用,早見效益,意義尤為重大。
        【參考文獻】
        【1】CECS146:2003碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程.
        【2】GB50367-2006混凝土加固設計規范.
        【3】GB50010-2002混凝土結構設計規范

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