装配式钢筋混凝土结构厂房改建技术研究

装配式钢筋混凝土结构厂房改建技术研究　郑信荣’　徐伟　１．上海新长宁集团建筑装饰实业有限公司　上海　２０００５０；２．同济大学建筑工程系　上海　２０００９２　摘要：上海飞乐厂厂房原为长柱明牛腿预制柱、梁、板的装配式钢筋混凝土框架多层结构，其商住改建需在保证不超　过原高的前提下调整各层层高。设计利用了原框架柱而加大柱截面，并现浇各层新梁板结构，拆除原有各层预制梁　板，使得改建后建筑总层数得到一定增加。该方案为上海首个厂房改建试点工程，施工作业过程复杂，从中探索了一　套新的施工技术，可供今后类似工程借鉴。　关键词：厂房改建　柱截面增大　装配　梁板施工　试点工程　中图分类号：ＴＵ７４６．３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００４—１　００１（２０１　４）４０－０３５６—０３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｐｌａｎｔ　Ｚｈｅｎｇ　Ｘｉｎｒｏｎｇ’Ｘｕ　Ｗｅｉ　１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｎｅｗ　Ｃｈａｎｇｎｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００５０　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２　１　工程设计概况　凝土强度推定值为２８．０　ＭＰａ，柱断面加大后外包尺寸为　上海市长宁区昭化路６８号飞乐厂内１　、２　楼原均为长　６００　ｍｍ　ｘ　７００　ｍｍ。原建筑层高由下至上分别为６．０　ｍ、４．０　ｍ、　柱明牛腿的预制钢筋混凝土装配式框架结构体系，其中１　４．０　ｍ、５．０　ｍ，改建后层高由下至上分别为３．５　ｍ、３．５　ｍ、　楼原为４层建筑，２　楼原为地下１层箱型基础、地上５层建　３．０　ｍ、３．０　ｍ、３．０　ｍ，另加斜屋面阁楼层。　筑，２栋房屋均建造于１　９７４年。商住改建设计方案采用现　２　楼柱网尺寸６．０　ｍ　ｘ（６．０—７．５）ｍ，原柱断面尺寸　浇钢筋混凝土框架结构体系，其中框架柱利用原厂房预制　为１层４００　ｍｍ×５００　ｍｍ、１层以上４００　ｍｍ×４００　ｍｍ，经　钢筋混凝土柱用截面加大法进行加大，改建后层高均减小　专业检测单位现场混凝土构件超声回弹综合法测，预制柱　和调整。原结构各层花篮梁和预制板均拆除，新做的框架　混凝土强度推定值为２８．２　ＭＰａ，柱断面加大后外包尺寸为　梁、楼（屋）面板均采用现浇钢筋混凝土结构。新做框架　６００　ｍｍ×７００　ｍｍ。原建筑层高由下至上分别为６．０　ｍ、　梁上（下）排中间２根钢筋从原柱上开洞穿过，上（下）　４．５　１３３、４．０　ｍ、４．０　ｍ、４．７　ｒｎ，改建后层高由下至上分别均　排最外侧２根钢筋从新加大的柱中绕过，详见图１。　为３．０ｍ（共７层），另加斜屋面阁楼层。　取预制框架ｔ盯　新楼层结构粱顶标瘟　２　改建主体结构施工新工艺　霾　保证施工过程中安全是该项目的关键技术难题。在原　柱上开洞对施工阶段原结构柱承载力有折减影响，故对施　断框架梁主　增　工阶段各施工工况的结构安全进行了复核，经计算，１　楼　帷架梁』一ｌ　柱开洞穿筋　需先拆除原顶层（原４层），２　楼需拆除原顶２层（原４、　浇镇　５层），方能满足设计方案要求和施工安全要求，即采用先　图１新建楼层梁与老柱连接节点　卸载，后改建的方法”　。　２　楼采用加固施工好新１层柱后，依次拆除原５、４层全　１　楼柱网尺寸为６．０　ｍ　ｘ　６．０　ｍ，原柱断面尺寸为１层　部结构、拆除原３层项预制板、拆除原１—３层填充墙，然后　３５０　ｍｍ　Ｘ　５００　ｍｍ、１层以上３５０　ｍｍ×３５０　ｍｍ，经专业　由下至上采用建１层新结构、拆除１层老结构的流水施工方　检测单位现场混凝土构件超声回弹综合法测，预制柱混　法。　以２　楼为例，具体工况为：　—一　（ａ）工况一，加固新１层柱，同时压锚杆静压桩，对　作者简介：郑信荣（１９７５一），男，本科，高级工程师。　通讯地址：上海市武夷路１７９号（２０００５０）。　原有基础进行加固（图２）。　收稿日期：２０１４—０２—２０　（ｂ）工况二，由上至下拆除原５层、４层全部结构、　３５６ｌ建筑施工第３６卷第４期　原３层项预制板、原１—３层填充墙（图３）。　原５Ｆ蕾Ｉ　原４Ｆｌ｝　原３Ｆ　原２Ｆｇｌ　ｌ　　Ｉｌ　匝　　ＩＩ　　ｌ原一ＩＦ　　】Ｉ　图２工况一　图３工况二　（ｃ）工况三，搭设排架，完成新１层项板结构浇筑　（图４）。　（ｄ）工况四，新１层顶板上铺设厚２０　ｍｍ木模板（主　要用于对新浇筑楼板保护），搭设钢管排架至原１层顶底　部，拆除原１层项预制板及梁（图５）。　原５Ｆ塞　眦Ｆ§　ｌ　１　朦２Ｆ孽　原ｌＦ　§　ｌＩＩＩ１　ｌｌＩＩｌ’　ｔｌＩＩｌ　Ｉ　ｌｌ　ｌ　ｌ　ＩＩＩ　ｃｌＩ　ｌｌ　ｌ　ＩＩ　萎　　ｌｒ＿引　１＿Ｉ尉　　Ｔ＿剜原一Ｉ丑　　丽ｉ　引　Ｆ帅　图４工况三　１１ｔ５工况四（复核）　（ｅ）工况五，清除破碎混凝土垃圾，搭设新２层排　架，完成新２层结构浇筑（图６）。　（ｆ）工况六，新３层顶板上铺设厚２０　ｍｍ木模板，搭　设钢管排架至原２层项底部，拆除原２层项预制板及梁（图　７）。　图６工况五　图７工况六（复核）　（ｇ）工况七，清除破碎混凝土垃圾，搭设新３层排　架，完成新３层结构浇筑（图８）。　（ｈ）工况八，建新４层结构（图９）。　（ｉ）工况九，新４层项板上铺设厚２Ｏ　ｍｍ木模板，搭　原５Ｆ墨　原４１｛　－　引原３Ｆ塞　耨４Ｆ　ｌｌｌＩＩＩＩ　Ｉ　ｌＩ　ｌｌｌｌＩｆ　ｌ　ｌｌ　ｌｌ　Ｉ　ＩｌＩＩＩ　ｌｌ　ｌｌ　Ｉ　斯３Ｆ　ｌｌＩｌｌｌｌ　ｌ　ｌｌ　ｌｌｌｌｌＩ　ｌ　ｌｌ　ｌｌ　Ｉ　ｌｌｌｌｌ　ｌ　Ｉ　Ｉ　ｌＩ　原２Ｆ熹　　新２Ｆ　ｌｌＩｌ１Ｉ　Ｊｌｌ　Ｊ　｝ｌｌｌｌＩ　ｌｌｌＩｌｌ　　ｌｌｌｌＩｌｌｌＩ　新ｌＦ　原ＩＦ　ｌ　缀一ｌＦ’　图８工况七　图９工况八　设钢管排架至原３层顶底部，拆除３层顶柱间梁（新４层项板　下排架不得拆除）（图１０）。　（ｊ）工况十，清除破碎混凝土垃圾，搭设新５层排　架，完成新５层结构浇筑（图１１）。　新５Ｆ　．１ｌｌｌ　ｌｌ　　ｌＩ　ｌｌｌ『【　　ｌｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　●　｝ｌｌｌｌ　新４Ｆ　Ｉ　ｌ　ｌｌ　ｌｌ　　ｌｌ　ｌｌｌｌｌ　新”　ＩＩ　Ｊ　ｌＩ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉｌｌ　　Ｉ　ｌＩｌ　ｌｌｌｌｌ　新２Ｆ　新ｌＦ　ｌ　ｉ　　引１＿　１　１图１０工况九　　●引—　一　图１１工况＋　（ｋ）工况十一，新建６层、７层、斜屋面阁楼结构。　３　柱截面加大施工　｛　３．１工艺流程　清理、修整原结构构件一界面处理一安装新增钢筋并　于原结构连接一喷结构界面剂一安装模板一浇筑混凝土一　拆模养护　＿矧叫Ｔ一目　１＿　吕下１　＿ｒ●　叫一　　３．２操作要点　３．２．１界面处理　为确保新旧混凝土结合牢固，原柱面凿毛、打成沟　槽，凿毛深度应达骨料新面，机械（砂轮）打磨的沟槽，　其方向应尽量垂直于构件受力方向，深度约为４　６　ｍｍ，　间距不应大于箍筋间距。清除松动的骨料、浮渣、尘土，　并用清洁的压力水将结合面冲洗干净。晾干涂刷混凝土结　构界面剂，本工程采用先绑扎新增受力钢筋和箍筋的方　法，在封模前喷混凝土界面剂，立即封模，浇筑混凝土。　３．２．２混凝土拌制和浇筑　由于柱截面加大每边只有８５—１　００　ｍｍ，其内钢筋密　布，给混凝凝土的浇筑带来困难。因此，本工程柱截面加　大采用Ｃ３５细石混凝土浇筑，混凝土浇筑采用分段浇筑，　柱四边中的１个方向的面对２条边只封１／２高度的模板，另　２ｏｌ４．４　ＢｌｌｎｄｉＩ岖ｃ。ｎｓｔｒｕｃ廿。ｎ　ｌ　３５７　ｒ司　＿司　司封１外２条边模板封到顶，先浇下半段混凝土，而后马上封好　另一个方向的２条边的上半段模板，在混凝土初凝前及时　浇筑剩余上半段的混凝土。由于加大截面的柱内钢筋密　布，振动棒无法使用，采取在模板外侧振动的方法进行振　捣。拆模后混凝土外观良好，外光内实。　４老结构拆除施工　本工程老结构的拆除采用人工拆除结合机械切割的拆　除方法。在２栋房屋问安装塔吊１台，解决了拆除构件的垂　直运输清理问题。　（ａ）卸载部位的原构件拆除方法：楼板整浇面层采用　人工风镐破碎，定制专用不锈钢网兜，垃圾收集后放入其　中，采用塔吊吊至室外地面后装车外运；槽型预制板拆除　采用塔吊吊运至室外地面车辆后直接外运，采用在花篮梁　下搭设排架，切割成２～３段后，利用塔吊吊运至室外地面　车辆后，直接外运；原柱及牛腿拆除采用机械切割，利用　塔吊吊运至室外地面车辆后，直接外运。　（ｂ）非卸载部位的原构件拆除方法：楼板整浇面　层、预制梁、板均采用人工风镐破碎的方法，并通过限时　施工方法，最大限度减少施工噪音，减少对周边居民的影　Ⅱ向。　拆除施工过程中重点加强对下部已完成新结构的保　护，要求下部新结构混凝土强度达到７５％后，方可拆除上　部需拆的老结构梁板，并在新结构楼板面上铺设厚２０　ｍｍ　木板，给予保护。　５　新老框架柱连接节点施工　（ａ）施工前应摸清老结构柱内的配筋情况，开洞尽量　避开和减少对原柱内主钢筋的损坏，采用水钻机开孔以减　少对柱子振动，柱加固新主筋应避开孔洞，以免妨碍后续　施工。　（ｂ）梁靠近柱的位置设计采用水平加腋方式，梁　上、下外侧角部钢筋打弯后从柱新增截面中穿过。梁中间　的钢筋可采用常规的直螺纹连接接头，梁外侧的钢筋因在　柱新增截面位置打弯，被新增柱主筋卡住不能旋转，无法　采用直螺纹连接，而采用冷挤压套筒接头。　（ｃ）为确保洞内混凝土浇灌密实，采用洞内浇筑微膨　胀细石混凝土。根据工程实际情况，先浇筑洞内微膨胀细　石混凝土，浇至柱外围３００　ｍｍ处（设钢丝网），在其初凝　前再浇筑梁板普通混凝土。　图１２、图１３为现场施工实录。　６　结语　（ａ）本改建项目利用原结构框架柱进行截面加大，而　后现浇新的每层梁板结构、拆除原来梁板结构。其适用于　３５８ｌ建筑施工第３６卷第４期　图１２原框架柱上开孔洞　图１３新结构层钢筋施工　原房屋层高较大的厂房改建，可在建筑物总高度不变的情　况下，根据需要重新调整层高，改建后房屋占地面积基本　不变，建筑层数可以增加，建筑面积可以得到较大幅度的　提高，从而可以提高建筑自身的经济价值。　（ｂ）本工程设计方采用在原柱上开洞、穿新梁部分　主筋的设计方案。柱开洞后，柱截面有一定的损失，柱内　部分主筋被切断，柱的承载力受到一定的折减影响，而上　部结构的荷载仍存在。在分析计算新做１层结构、拆１层老　结构的各个施工工况后，发现改建过程中改建结构物不能　满足自身的安全性要求，所以对原结构进行了卸载，拆除　原建筑项上２层结构，方能满足施工安全的需要。　（Ｃ）通过对该工程的实践，我们认为设计方案还有改　进和优化之处：如可将柱截面再扩大一些，使新框架梁的　所有主筋均从新加柱围套截面内穿过，不在老框架柱上开　洞，并采用其他方式加强新梁和老柱的锚固连接措施，老　框架柱的承载力就不受影响；另外，在改建过程中出现了　柱竖向跨度变大的情况，可设置临时的柱间钢系杆进行加　固，以自始至终保持改建结构物的整体刚度，给此类项目　的改建施工创造简捷、安全、可行的施工工艺。　・・０　０　０　０　［１］沈华．增大截面加固梁的正截面抗弯Ｉ陛能试验［Ｊ］．辽宁工程技术　大学学报Ｉ自然科学版），２０１３（１２）：１６３９－１６４５．　［２】黄诚，栾福杰，夏晓兵等综合加固技术在房屋改造工程中的应用ｍ．　施工技术，２０１１（６）：２７・３１．　【３］宗钟凌，曹双寅，张皓，等．混凝土框架顶部钢结构加层连接节点　抗震性能试验研究［Ｊ］．建筑结构学报，２０１１（７）：１２７－１３２．　［４】周希茂，苏三庆，赵明．增大截面法加固钢筋混凝土框架的设计与　展望［Ｊ］．世界地震工程，２００９（１）：１５３－１５８．　［５］张成，陆秋旋．某酒店综合加固改造设计与施工叨．广东土木与建筑，　２０１０（６）：５８—６０．　［６］任宏伟钢管混凝土连接装置及｝生能研究综述［Ｊ］．科教资讯，２０１３（２９）：　６７－６８．　［７］肖雪．房屋建筑综合改造加固［Ｊ］．科技风，２００８（２１）：１６．　［８】韩琳琳．建筑钢结构优化设计解析叨＿中国建筑金属结构，２０１３（９）：６．