我院于2005年1月承攬設計了北京某地鍋爐房加層加固改造工程。該工程始建于1994年，主體為框架結構，基礎為擴底灌筑樁，梁、柱、基礎均為現澆鋼筋混凝土。一層～二層為現澆鋼筋混凝土樓板.三層為預制混凝土空心樓板。由于擴建要求需對該樓局部加高兩層，為此對建筑主體結構進(jìn)行加固處理。該工程主要技術(shù)難點(diǎn)是保證新舊混凝土結構共同作用和減少鍋爐附屬管溝的開(kāi)挖對樁基礎的影響。

　　一、 結構計算及加固方案的設計

　　根據原有設計圖紙，本樓原初設計采用的是擴孔灌注樁，樁基礎考慮樁側摩擦力，樁身長(cháng)度9.5米。地質(zhì)勘察報告顯示，樁端持力層為粉砂層，容許端承載力400Kpa。主體為框架結構空心磚墻填充，層高分別為4.5m，3.5m，3.5m，原有結構混凝土強度等級C25，抗震設防烈度為8度。

　　根據工藝要求，原二層附加鋼制設備需要移動(dòng)位置。因為此鋼制設備重量較大，將近35噸，利用原有屋面無(wú)法固定，所以必須重新澆筑混凝土梁，預埋埋件才能固定。因此設計小組商議決定將原有屋面整體揭除，重新澆筑梁板。出自天成國際景觀(guān)策略規劃有限公司，中國風(fēng)景園林研究設計院南方分院，www.tsen.com.cn


　　我們采用了中國建筑科學(xué)研究院編制的satwet三維空間結構計算軟件對加層加荷后結構整體計算。（計算時(shí)根據規范我們將混凝土和鋼筋的強度乘以0.9的折減系數）。結果顯示自震周期、層間位移均、底層柱軸壓比均達不到設計要求，說(shuō)明加層，加荷后建筑物整體的承載力，抗震能力不能滿(mǎn)足要求，必須處理。

　　因此我們對底層柱采用加大截面，外包鋼處理，并在4.5米柱中部增植混凝土梁（原設計4.5米柱內側無(wú)梁拉接），以此增加結構整體性。并將整體加固模型用三維空間結構軟件分析計算，計算結果顯示各項指標均滿(mǎn)足設計要求。通過(guò)核算，本建筑物雖然局部加高了兩層，附加設備荷載增大了，樁頂附加內力卻沒(méi)有顯著(zhù)的變化。工程小組分析，原有工程中附加設備荷載校大，受力分布點(diǎn)距離單柱較近，所以大部分荷載通過(guò)單柱傳遞到基礎上。新增兩層后，附加設備荷載受力點(diǎn)進(jìn)行了調整，改變了荷載分布狀況、傳力途徑，使力均勻傳遞到周?chē)�的基礎，所以樁頂附加外力沒(méi)有顯著(zhù)變化。原有樁基礎滿(mǎn)足使用要求，不需要處理。

　　總結分析結果我們確定了加層加固整體方案：1、將原有屋面揭除，重新澆注梁板，預埋埋件。2、從基礎頂底起將底層柱截面加大，其余柱截面外包鋼加固。整個(gè)工程采取減輕結構體系自重，加層不加荷的原則，采取相應措施。我們更換了墻體材料采用較輕的加氣混凝土塊砌筑，屋面采用輕鋼屋面。新澆筑的混凝土，比原有混凝土高一個(gè)標號。

　　二、地基土的加固處理

　　根據工藝要求，將在樁基礎之間挖一條深3米寬一米的除灰混凝土水溝。樁中心間距6.6米，根據規范要求水溝底部水平連線(xiàn)與樁頂側壁連線(xiàn)必須小于土壤內摩擦角。而且本工程的樁是考慮樁側壁摩擦阻力的，水溝的開(kāi)挖必然影響到粉土對樁的摩擦力。我們考慮受水溝影響的此排樁所承擔的軸力較小，水溝中心距樁中心距離滿(mǎn)足3倍樁徑要求，如果注意施工工藝，對樁周?chē)�土壤進(jìn)行固化加固處理，可以開(kāi)挖。 針對水溝開(kāi)挖我們設計了施工方案如下：首先我們對受影響的樁基周?chē)�土壤進(jìn)行加固處理。我們采用化學(xué)漿液注入法處理樁周?chē)?米深度4.5米范圍內地基。根據地質(zhì)勘察報告，此區間內土壤為粉砂，所以采用水玻璃系或硅酸鈉化學(xué)漿液注入土壤中，化學(xué)反應形成硅酸凝膠，短期內土壤強度可以達到1-1.4兆帕，且具有不透水性。水溝的施工采取垂直開(kāi)挖，側壁加固支護，分段開(kāi)挖澆筑，每段長(cháng)度不大于2米。

　　三、柱加固加層施工方法

　　根據計算我們將底層邊柱，原500×500柱加大為800×800。柱采用濕式包角鋼加固法，加固配筋見(jiàn)1-1剖面圖。施工方法：(1)先將有裂縫部位和酥松混凝土剔除,抹成原形，不需剔除的柱表面應先鑿毛增糙，四角磨出圓角，并用鋼絲刷刷毛，用壓縮空氣吹凈，然后在處理好的原有柱外表面涂刷結合界面劑。(2) 綁扎新鋼筋，澆注混凝土。(3)柱四角外包75×6角鋼，角鋼之間用75×6鋼板連接，沿柱縱向間距750mm加固處理。

　　為了加層并重新澆筑掛設備的大梁，我們沒(méi)有采取一般混凝土結構的加層法，將屋蓋揭除植筋柱加高，而是從頂層柱中部計算彎距最小處截斷。為了使減小施工對原有柱強度產(chǎn)生的不利影響，我們將所以加高柱分三批從不同地方截斷加高，柱截斷時(shí)采用無(wú)損靜力機械截斷。新老柱混凝土澆注前，界面用鋼絲刷刷毛，用壓縮空氣吹凈，然后涂刷界面結合劑。鋼筋連接采用與原有鋼筋直徑相同的鋼筋機械擠壓套筒連接，滿(mǎn)足接頭錯開(kāi)的要求�；炷�土澆注完畢后，柱相應外包750mm長(cháng),10mm厚鋼板加固處理。這種方法可以有效的提高截斷處混凝土柱抗剪切力。

　　在整個(gè)加固，加層工程施工前，必須拆除所以墻體，設備，和屋蓋。這樣可以減輕結構自身重力。我們的設計思想是揭除屋蓋梁板－卸載－柱加固－加層－輕屋蓋代換。

　　通過(guò)此項工程，我們設計小組在加層加固方面做了一些有益的探索�？偨Y混凝土結構加層加固我們認為：

　　1、加層工程必須仔細核算原有建筑物的地基，主體結構才能實(shí)施。

　　2、舊有建筑物，通過(guò)先進(jìn)的設計計算理論，有效改變力的傳遞體系，減輕結構自重，采用輕質(zhì)高強材料可以為加層創(chuàng )造實(shí)施的可能性。

　　3、在混凝土結構加固工程中，盡可能使新增結構和原混凝土結構融為一體，共同發(fā)揮作用。

　　4、結構的保護性拆除是改造工程的難點(diǎn)，風(fēng)險極大，需反復斟酌設計和施工方案，綜合運用現場(chǎng)一切手段，如動(dòng)態(tài)監測、臨時(shí)支撐等技術(shù)措施，避免突然加載和卸荷沖擊結構。