浅析结构加固在旧楼改造上的应用

浅析结构加固在旧楼改造上的应用

刘曦 武俊 赵兴枫 郭利伟

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司 广东深圳 518045

摘要：毅哲大厦项目为既有建筑物，于1995年竣工完成，现由于建筑物使用功能更新，需对既有建筑物进行改造。根据毅哲大厦结构安全性检测鉴定报告，本项目在改造之前需进行结构加固处理，通过结构加固保证了建筑物的结构安全，延长了建筑物的使用寿命，经过改造，使得建筑物可重新满足使用要求，减少项目建设成本，具有一定的经济和社会效益。本文通过对结构加固中细部节点做法进行施工总结，给后续类似项目提供参考，具有借鉴意义。

分类词：结构加固；旧楼改造；细部节点；施工总结

工程概况

项目概况

毅哲大厦项目位于深圳市南山区玉泉路116号，为既有建筑物。项目地下1层，地上15层，地上标准层层高为.4m，地下为人工冲孔桩基础，地上为框剪结构，建筑面积为14343万㎡，最大建筑高度为55.75m。项目改造前后功能均为写字楼办公,项目改造前后照片见下图。

结构加固施工工艺技术要求

新旧混凝土结合面施工技术要求

对原混凝土构件的结合面进行打磨并凿毛,除去 2-3mm厚表层及浮皮后,用压缩空气除去粉尘,用脱脂棉沾丙酮 擦拭表面。

将界面剂胶按产品说明书配制好后，用滚筒或毛刷，在旧混凝土表面均匀涂刷二道，表面上厚度 1～2mm。

在25C°时,40~60分钟内，浇新混凝土；温度高于25°时，时间相应缩短。

植筋施工技术要求

根据控制线及标高线，进行钢筋栽埋定位线的放线工作

钢筋位置的测定：用钢筋位置测定仪(Fs-10)测定原混凝土结构内部钢筋位置。

钢筋栽埋孔的开取：按上述步骤所确定的钢筋栽埋位置，用钢筋砼金刚石钻机在原结构上钻孔，开孔深度按所选产品的技术手册确定且不小于15D、开孔直径D+4~8mm(D为应载钢筋直径)，开孔后及时将孔内积水及杂物清理干净。

将钢筋表面浮尘清理干净，如钢筋表面有油污，则需使用高效洗涤剂对其进行清理，清理工作完成后将钢筋表面干燥待用。

钢筋栽埋后应保证在胶体固化期及强度增长期内不受扰动，环境温度大于+5C0（可采用加温或保温措施），栽埋3天后即可受力使用。

现场取样试验数量每批次不少于3%，且不少于3根。

粘贴钢板（角钢）施工技术要求

对原混凝土构件的结合面进行打磨,除去 2-3mm厚表层后,用压缩空气除去粉尘,用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。

钢板（角钢）粘接面,须进行除锈和粗糙处理.用平砂轮打磨钢板,直至出现金属光泽,打磨纹路应与钢板受力方向垂直，然后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。

粘贴钢板（角钢）前，应对被加固构件进行卸荷。

将粘钢胶按产品说明书配制好后，用抹刀同时抹在已处理好的混凝土表面及钢板表面上厚度 2～3mm．然后，将钢板贴于预定位置上,确保粘贴密实。

钢板（角钢）粘贴好后立即用夹具夹紧，并适当加压,以使胶液刚从钢板边缝挤出为度。

参照所选粘钢胶要求,在常温下固化.固化后,拆除夹具和支撑,在钢板（角钢）端部加设锚固栓。

钢板（角钢）表面采用挂钢丝网喷抹25厚1:2高强水泥砂浆保护，施工时应用力挤压密实。

加固施工方法

楼板加固

加固做法

楼板加固采取在楼板板面、板底粘贴纤维布做法。

工艺流程

铲除砼砂浆表面，露出砼表面，并用角磨机除去油污等杂质，直至完全露出砼结构新面，并磨去砼的碳化层。对砼表面凹凸不平部位进行打磨处理。打磨完毕后，立即将打磨出的砼表面清理干净。

按照设计图纸，在已清理干净的砼表面放线定位。

涂刷底层树脂，采用配套底层树脂按一定比例将主剂和固化剂置入容器内，并搅拌均匀，配制底层树脂。使用滚筒刷将底层树脂均匀涂于砼表面，并不得漏涂或流淌、气泡，做法见图1。在底层树脂指触干净后立即进行粘贴钎维布，做法见图2。

粘贴钎维布

调配适合量的树脂，以避免超出可使用时间之外，配制好粘贴树脂后，立即用滚筒刷均匀地涂刷。涂刷树脂后马上粘贴预先剪好的钎维布与施工处，用橡皮或塑料的刮析轻刮数次。粘完后，用罗拉在顺着钎维布方向来回滚动数次让树脂浸透且挤出气泡。最后一层钎维布表面均匀涂抹一道粘接剂，做法见图3。

图1涂刷底层树脂 图2 粘贴钎维布 图3涂抹粘接剂

柱外包角钢及钢板加固

工艺流程

表面处理：在加固开始前，首先应去除原混凝土构件的抹灰层，对于一些结合面有松散混凝土的构件，必须对要黏合面进行打磨，直至露出干净平整面，并将构件截面的棱角打磨成半径r≥7mm的圆角。

焊接钢骨架：将型钢放置于需要加固区，使用卡具勒紧角钢，将角钢肢紧贴于混凝土表面，以减少过大间隙引起的变形。在构件轴向每隔一定距离设置箍板或缀板与角钢焊接，箍板或缀板间距在节点处变小，形成骨架整体，做法见图4。

灌胶黏结：外粘型钢的黏结材料多为结构胶黏剂，在外包钢前预埋一根胶管，等角钢和缀板焊接成为整体后，通过压力灌注工艺将黏结剂灌注到型钢构架与需加固柱之间，形成饱满而高强的胶层，做法见图5。

固化。胶黏剂的固化时间应根据厂家使用说明执行，并且在固化期内不得对型钢有任何扰动，做法见图6。

图4 焊接钢骨架 图5 预埋胶管 图6 胶粘剂固化

柱增大截面加固

增大截面加固法是一种较为稀少的加固施工方法，通过增大原结构构件的截面尺寸并增配计算所需的钢筋与原构件共同受力，以此提高构件的强度和刚度。

加固做法

工艺流程

根据设计图纸，确定混凝土柱的增大截面尺寸，及柱中受力钢筋位置，然后进行放线定位。

对原混凝土柱的新旧结合面进行剔除，然后用清水冲洗干净除去粉尘。根据图纸要求，本工程表面剔凿需要将保护层剔除，露出原有钢筋。

将需增加截面的主筋位置处楼板凿除，使下一楼层主筋与本层主筋搭接，搭接长度为柱净高的1/3，做法见图7。

按照布置线埋置新的受力钢筋，与原钢筋焊接，采用单面焊缝，焊缝长度不小于10d，做法见图8。

先支柱底部承台模板，高度500mm，浇筑承台模板完毕后，支承台以上柱模板，因柱加固截面较小，只需支模后使用钢管背楞加固即可，做法见图9。

浇筑柱加截面混凝土时，将振捣棒插入柱中，来回抽插，由下至上，直至柱混凝土浇筑成形。

图7主筋全长贯通 图8新旧箍筋焊接 图9支柱承台模板

梁外包钢加固

采用包钢加固法对混凝土梁加固：大范围提高混凝土梁因增大荷载造成的受弯、受拉不足，可根据受弯、受拉承载力的大小，在梁的两个角采取不同厚度的角钢加腹板封缝压力注胶。梁加固采取粘贴钢板做法。

施工工序

定位放线

首先熟悉图纸，明确加固范围及部位，然后在混凝土构件上弹线，标出粘贴位置（轮廓线），并在此基础上四周各加宽不小于20mm的加宽打磨区（为避免清理时污染已处理过的混凝土面）。

基层处理

包括砼面基层处理和钢件处理。

混凝土粘结面的处理：本工程为原结构的混凝土构件，用硬毛刷粘洗涤剂清理，刷出表面油垢污物，后用冷水冲洗，再对粘合面进行打磨，除去2-3毫米厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒，处理后，若表面严重凹凸不平可采用高强树脂砂浆来修补。

钢板和角钢粘接面表面处理： 钢板和角钢粘接面，须进行粗糙处理。用平砂轮打磨，直至出现金属光泽，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直，其后，用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。

钢构件拼装焊接

将包梁角钢、钢板按图纸拼装焊接，加化学锚栓或胀栓固定，做法见图10。

封缝

先在每个角钢的肢上每隔30㎝埋设灌胶嘴一个，当灌胶嘴埋设完毕后，调制好封缝的胶泥对角钢和钢板的边缘进行封闭，封闭过程中批刀要平，防止因胶体具有粘性后带动前面的胶体，从而出现空隙使灌胶时，胶液外渗。 

调制结构胶

本工地使用的是钢灌注型结构胶，和粘钢胶，用托盘天平称量后倒入胶体进行搅拌，注意搅拌必须充分，搅拌合格的胶应色泽均匀，完全无色差，搅拌用容器内不得有油污，应避免任何杂质进入容器。

注胶

将调配好的胶液倒入灌胶泵，通过空气压缩机的空气压力从灌胶嘴压入焊接成型的钢板角钢构件与混凝土接触的表面内，从而钢构件和混凝土结构构成一个整体。灌胶过程中压力必须控制在0.2-0.4Mpa之间，因为压力过小，胶液具有一定的稠度，胶液灌注速度很慢，如压力过大，胶液将封缝胶砰开，使胶体全部外流。只要压力在控制内，如各别地方渗胶，可以采用掺有明矾的石膏粉进行及时封堵。

固化和质量自检 

当结构胶硬化后，用手轻轻敲打钢板和角钢的外表面，通过声音来叛别未灌满孔洞的大小和数量。按照规定规范有效的粘结面积必须大于或等于应粘结面积的90%，如大面积空隙我们通过在钢材表面钻孔后补胶进行处理，当自检合格后在常温下固化两天后可受力使用，做法见图11。

图10 角钢拼装焊接 图11 梁加固成形

梁加大截面加固

工艺流程

凿除梁一侧钢筋保护层

使用冲击钻剔凿梁一侧，直至露出梁一侧钢筋，露出钢筋应大于100mm，以便于后期焊接。

增焊主筋

将原箍筋切断拉直，再把新增钢筋焊在原主筋上，增焊钢筋断头宜设在弯矩较小的截面。为减小焊接时的温度应力，应采用间断双面焊缝，从跨中向两端依次焊接。

增设箍筋

使用8ФU型箍，尺寸为600×200，把补充的箍筋与原箍筋焊接，单面焊长度不小于10d，并把箍筋埋入桥面板中。

梁加宽浇筑混凝土

钢筋焊接好并接长箍筋后，应重新浇筑增加截面的梁。材料使用膨胀水泥混凝土。采用喷护法时，应采取分层喷护水泥砂浆，待砂浆达到一定强度后，最后进行表面修整。

切割剪力墙后加固

工艺流程

切割剪力墙前均先搭设好脚手架作为作业面，根据设计要求在墙体上放出切割位置线；对原钢筋混凝土结构，采用金刚石碟式锯片切割，将原混凝土全部拆除，采用分段分块式作业，切割时控制切割深度，不切入原结构，做法见图12。

对切割剪力墙洞口时，先将待切墙体分成0.5m×0.5m小块田字形分段切割，切割成每块的重量不宜超过300kg，以利切割及搬运。总体施工顺序由上至下进行切割，做法见图13。

图12碟锯切割原剪力墙 图13 田字型分割需切除墙体

切割完毕后，使用冲击钻剔凿门洞顶与门洞一侧，直至门洞顶部与门洞一侧全部凿出100mm钢筋。

两根Q235B槽钢放置于门洞顶部与一侧，将墙体全部竖筋弯折后用槽钢顶紧，槽钢与全部竖筋满焊，使用M12化学锚栓固定，间距200mm，锚栓嵌入楼板80mm，做法见图14、图15。

图14槽钢位置 图15 锚栓固定槽钢

结语

本项目针对结构加固在旧楼改造的应用，进行了施工总结，根据结构加固的特点进行施工及质量控制，通过尝试这一新型施工工艺，提高了工作效率，加强了施工质量，对工期、进度等方面均起到了推动作用，同时也为后续类似工程提供了借鉴经验。目前我国房建正在匀速发展，结构加固的需求会日渐增多，本人还将不断总结经验和探索下去。

参考文献： [1]房屋建筑工程结构加固改造技术[J]. 陈林.  建筑技术开发. 2018(19)

[2]对建筑改造工程结构加固技术研究分析[J]. 戴龙.  工程技术研究. 2018(05)

作者简介：刘曦，男，1988年出生，一级建造师，项目经理，邮箱：309145050@qq.com，

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