钢筋混凝土建筑物改造技术措施

钢筋混凝土建筑物改造技术措施
摘要:为了多快好省及抢占市场先机,很多企业要求利用原有建筑物对本企业落后的生产技术和工艺流程进行技术改造。

由于工艺流程和载荷的改变,对原有建筑物结构的安全和使用功能都会产生较大的影响,因此在改造过程中需要采取相对应的技术措施。

以甘肃华鹭铝业有限公司加固改造工程为例,介绍混捏成型工段在加固过程中所采取的有效技术措施。

关键词:高层建筑钢筋混凝土加固处理平面内稳定控制整体强度
甘肃华鹭铝业有限公司混捏成型工段是电解铝电解阳极炭块主要生产车间(1983年建成投入使用),该工段为框架结构,总高度为42.0m(属高层建筑),建筑物长度24.0m,宽度20.0m,共计6层,最大层高12.0m。

最大跨度8.0m,各层楼板所承受的平均活荷载6kN/m2,其中标高9.0m楼层承受最大活荷载9kN/m2。

基础采用钢筋混凝土桩基础。

建筑物安全等级二级,结构重要性系数为1.0。

针对混捏成型工段增能改造的要求,需要对原有的旧厂房进行技术改造。

1 结构方案的可行性
由于部分楼层层高的调整及荷载的增加,经过内力分析计算,从框架结构的构件正截面抗弯、斜截面抗剪和截面刚度内力图看出,并与原有结构内力图进行比较,特别是标高9.0m以下框架柱的弯距超过原
有柱弯矩的1.3倍,梁斜截面抗剪超过1.5倍,其余各楼层梁板柱内力变化不大。

由于原有基础采用桩基础有一定富余量,经过复算对基础的影响不大,可不需加固就能够满足要求。

通过方案的比较和论证,只需对局部结构构件,特别是施工中会出现的问题采取有效的结构措施,此工程改造是可行的。

2 解决措施
2.1 长细比不满足时的处理方案
为了解决在改造施工过程中框架柱失稳破坏的问题,在标高14.8m、20.6m处加了2道临时刚性连接的钢梁(待改造梁施工完成后拆除),将柱分成了3段,根据规范要求其计算长度为L0=1.25×5800=7250mm,有
e =ηei+h/2-a(ei=370mm)
η=1+1/1400ei /h0 (L0/h)2ξ1ξ2
式中,ξ1=1.0;ξ2=1.0;L0/h=7250/600=12.08<15 。

则
η=1+h0/1400ei×(L0/h)2ξ1ξ2=1+550/1400×370×(7250/600)2×1.0×1.0=1.
15
e =ηei+h/2-a=1.15×370+600/2-50=675mm。

Ne =675N<Ne1=776N
式中:N为原有柱轴力,e1为原有柱偏心距。

在标高9.0m以上柱轴压力N 改造后未发生变化。

因此,在改造施工过程中框架柱将不会发生失稳破坏,确保了施工中的安全。

2.2 轴压比不满足时的加固方法
此次加固工程中常采用的方法是加大截面外包柱加固法,除满足框架柱各项内力值计算外,还必须满足规范中轴压比的限值。

在此次技术改造中,由于荷载增加的较大,框架底层柱的轴力由原来的3500kN增加到6500kN。

另外由于受到生产和各种条件的限制,外包柱的截面也受到了限制,原有柱的截面为400mm×600mm,为了给施工创造条件,柱截面最大极限仅可加大到700×900。

在不能完全通过加大截面来满足结构要求的同时,通过一定构造措施来解决。

原结构的混凝土标号C25,fc=11.9N/mm2。

按《混凝土结构设计规范》,轴压比n=N/(fcA),在增加荷载后原有柱截面时(400×600)的轴压比n=6500×103/(11.9×400×600)=2.27>0.8,不满足规范限制;在增加荷载后调整柱截面后(700×900)的轴压比n=6500×103/(11.9×700×900)=0.86>0.8,同样不满足规范限制。

根据《混凝土结构设计规范》,芯柱纵向钢筋的总面积不少于柱
截面面积0.8%且同时满足肢距不大于200mm,沿柱全高采用井字复合箍,可将轴压比提高0.15。

原有柱在这里可当芯柱,其纵向钢筋面积Ag=20893mm2,改造后柱的面积A=6.3×105mm2,故Ag/A=(20893/6.3×105)×100%=3.3%>0.8%。

同时设计中又满足规范中的构造要求,因此轴压比n=0.86<(0.8+ 0.15)=0.95满足要求。

2.3 施工要求
建筑物需要进行加固和维护是因为结构功能或使用条件的改变,构件承载力不满足使用要求,结构损伤严重或需要提高耐久性等级。

由于针对的是已建工程,其施工环境特点与新建工程是不相同的。

这种工程的结构或构件已经存在或正在使用,施工时受周边客观条件约束的情况很严重,这主要表现在:施工现场经常因生产设备、管道和原有结构、构件的限制,空间狭窄、拥挤,甚至无法施工作业;业主单位要求,在施工时不影响被加固建筑物内的正常生产或生活,这更增加了施工的难度;施工前结构或构件本身就存在隐患,施工中对构件的修整更增大了破坏的风险。

因此,在加固和维护工程施工前,施工单位应对现场进行细致的踏勘,认真熟悉设计图纸以及检测鉴定报告;根据加固部位的环境情况,结合自身的技术力量,编制出切合实际情况的施工组织设计或施工技术方案;对不理解、无法实施的问题通过技术交底加以解决;对于危险部位的施工,还应制定出现问题后的应急处理方案,这些过程是保证施工得以顺利进行和施工质量的前提条件。

3 结语
随着社会的经济的发展和国家对环保的严格要求在不断的升级,更多企业将会对本企业落后生产流程进行更新改造,在不推到重来建设中。

特别是在建筑行业工程领域中,一个建筑物建成后往往存在使用过程中,由于新工艺和社会需求变化。

需要对原来建筑物进行改造,由于经济和现有场地限制原因不可能拆除重建,这样将会遇到很多有特殊要求的改造工程。

通过本工程的实例,我们除了考虑设计的最终使用安全,还应考虑在施工过程中的安全,采用了最简单、最经济p[5]GB50009—2001,建筑结构荷载设计规范[S].
[6]腾智明.钢筋混凝土基体构件[M].北京:清华大学出版社,1987.
[7]王振东,施岗青.钢筋混凝土结构构件计算[D].哈尔滨:哈尔滨建筑工程学院,1986.。