老建筑结构加固及阻尼墙施工技术

老建筑结构加固及阻尼墙施工技术

龚耀瑜

上海建工一建集团有限公司  上海  200120

摘要：徐家汇体育公园上海体育场综合改造二期工程对上海体育场内部原东亚富豪酒店区域进行老结构改造，通过多种结构加固形式、洞口加固优化、阻尼墙施工等措施，满足了设计标高要求及设计抗震规范要求并缩短工期，进一步加强了老建筑结构的稳定性和持久性。

关键词：老建筑  结构加固  阻尼墙施工  施工要点

Strengthening Techniques for Old Building Structures and Damping Wall Construction Technology

Gong Yaoyu

Shanghai Construction No.1(Group)Co.,Ltd.    Shanghai    200120

1  工程概况

徐家汇体育公园上海体育场综合改造二期工程位于上海市徐家汇体育公园内，包含新建工程、改建工程、室外工程等多项建设内容。其中，改建工程主要内容为上海体育场东亚富豪酒店区域（下称“酒店区域”），地下一层，地上十二层，总改造建筑面积38226平方米。

上海体育场酒店区域结构形式为混凝土框架结构，混凝土强度等级为C35，建造完成时间为1997年10月。本工程对酒店区域的结构改造[1]主要包括：多种形式 结构加固、增设阻尼墙等。

2  工程难点

（a）原建筑为近30年的老建筑，现场存在不均匀沉降，老结构存在偏差，施工难度大。且原建筑楼层净高较低，空间设计较小，施工时需尽可能保证结构的净高及空间，以满足新设计方案的要求。

（b）此区域改造后为“五星级”酒店，使用功能增加较多，荷载增加较大，涉及结构加固工作量较多。

（c）施工地点位于上海体育场建筑物内部，日常举办的足球赛事及各项活动期间需停工，造成工期紧张。

3  老建筑结构加固技术

3.1 楼板裂缝修复及加固

（a）技术简介：本工程建筑龄期接近30年，且为大型场馆，现场发现原结构楼板存在裂缝，可能原因有：不均匀沉降及收缩、施工或养护技术受限、长期超负荷使用等。针对老建筑结构存在裂缝现象，采用裂缝修复及加固技术，对其进行补救，对原结构破坏小，经济性好。

（b）施工流程：①裂缝开槽、埋设注胶嘴；②裂缝封堵；③裂缝注胶；④裂缝处粘贴碳纤维布。

（c）施工要点：对于开裂部位进行清理，去除松散和损坏的混凝土碎片，清洁裂缝内壁以利于填料的粘附。可以适当将裂缝加宽或者形成V型槽以提供更好的填充效果。

图1 裂缝修复及加固前后示意

3.2加大截面加固[2]~[4]

（a）技术简介：由于整体荷载要求的提升，需对部分柱及主梁进行加大界面加固，灌浆料采用无收缩自流平灌浆材料，强度等级C40，与原混凝土的粘结强度大于2.5MPa。该加固形式对承载力的提升较大，但增加截面尺寸会进一步占据老建筑的空间，适合运用于主要受力部位。

（b）施工流程：①面层清洁、处理；②种植钢筋、补配钢筋；③支模；④灌注灌浆料；⑤养护、拆模。

（c）施工要点：灌浆料具有很好的流动性能，一般采用“自重法灌浆”，柱加大截面浇筑时，在柱与楼板四周凿出与加大截面尺寸相同的孔洞，以方便浇筑。灌浆料浇筑前应对混凝土基面充分洒水浸润。浇筑过程中应保证气体能自由逸出，保证浇筑密实。

3.3碳纤维布加固

（a）技术简介：碳纤维布加固[5]、[6]是利用高强度、高模量的碳纤维复合材料来增强现有结构的承载力。该加固形式具有良好的强度，且自重较轻，施工方便，不会扩大原结构的体积，适合老建筑加固的大规模使用。本工程累计使用碳纤维布加固194处柱。

（b）施工流程：①剥除至结构层并清洁；②调配底胶并涂刷；③调配修补胶，对结构面进行找平修复；④调配面胶，刷胶并粘贴碳纤维材料；⑤表面防护：采用膨胀型防火涂料进行表面防护。

（c）施工要点：碳纤维板及结构胶需选用优质材料。结构表面必须处理干净，移除所有的污垢、油渍、松散粒子和腐蚀层，以确保碳纤维布与结构表面有良好的粘接。

3.4粘钢加固

（a）技术简介：本工程采用150mm宽，6mm厚的Q355B钢板对老结构梁上方进行粘钢加固，主要目的是在其受压区增加强度，增强其承载力[7]，延长使用寿命。该加固形式对原有结构的侵入性小，不增加原有结构尺寸，施工周期短，适用于现场作业面较小的老建筑结构加固。但钢板存在自重，本工程累计粘钢加固122处混凝土梁，增加自重约10.3吨。 

图2 梁上粘钢加固示意

（b）施工流程：①混凝土梁及钢板表面处理；②采用化学锚栓固定；③采用密封胶密封边缝；④钢板与混凝土梁连接面注入结构胶；⑤静置固化24h以上。

（c）施工要点：被加固的混凝土梁表面要打磨平直，完全露出结构面，但要保证混凝土保护层厚度不小于15mm。钢板被粘贴表面需用砂轮去锈。

4  洞口加固优化

（a）洞口概况：原建筑为老建筑，现由于酒店使用需求增加及规范更新，各楼层需扩大或增加管井洞口以满足暖通、给排水等专业使用。酒店区域6层至12层每层存在26处管井立管洞口，每个洞口面积约3.2平方米，洞口处需采取结构加固，加固梁长度累计需1035米。

（b）原方案：管井洞口采用混凝土梁加固。梁宽200mm、高300mm，采用C40强度混凝土。

（c）优化方案：管井洞口采用钢梁加固。钢梁采用Q355B强度C16a槽钢及C18a槽钢，钢梁埋板与混凝土梁连接采用M16化学锚栓，钢梁与埋板或钢梁与钢梁连接采用M20高强螺栓。

图3 洞口加固优化前后示意

（d）方案对比：

     ①施工周期：混凝土梁加固方案按正常工序，包括植筋、支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等，施工一层混凝土梁至少需一周时间，完成整个酒店区域洞口加固梁累计需要2个月。采用钢梁加固最快4天一层，且没有养护周期，形成承载力快，完成整个酒店区域洞口加固梁需要1个月。采用优化方案钢梁加固形式节约工期一个月。

②自重影响：混凝土梁加固方案累计自重约154吨，钢梁加固方案累计自重约20吨。采用优化方案钢梁加固形式减小自重134吨，减少自重87%，对老结构的影响大大降低。

③尺寸对比：混凝土梁宽200mm，高300mm，截面面积600cm²；钢梁C16a槽钢尺寸宽63mm，高160mm，截面尺寸面积100.8cm²；钢梁C18a槽钢尺寸宽68mm，高180mm，截面尺寸面积122.4cm²。采用优化方案钢梁加固形式节约尺寸空间80%以上。

5阻尼墙施工技术

（a）技术简介：酒店区域为地上12层结构，屋顶相对高度49.6米，为高层建筑。为提升老建筑的抗震性和稳定性，在酒店区域6-12层累计设置98处粘滞阻尼墙[8]。

表1 阻尼墙参数汇总表

（b）施工流程：①施工阻尼墙上下混凝土支墩并安装阻尼墙预埋件；②黏滞阻尼墙现场卸装；③黏滞阻尼墙吊装；④焊接阻尼墙与预埋件；⑤检验与修补。

（c）施工要点：施工阻尼墙[9]的上下支墩时需注意其垂直度与水平度。阻尼墙本体与下预埋钢板焊缝满焊完毕后清理焊缝，并进行防腐涂装。

图4 阻尼墙施工示意

6  结论

在龄期近30年的老建筑内部进行老结构改造，通过多种结构加固形式、洞口加固优化、阻尼墙施工等措施，满足了新设计方案的承载力要求、设计标高要求及设计抗震规范要求并缩短工期，进一步加强了老建筑结构的稳定性和持久性，为老建筑的结构加固及改造提供借鉴意义。

参考文献：

[1]夏冰,徐晓明,高峰,等.上海体育场2021年世俱杯改建结构设计与研究[J].建筑结构,2023,53(01):43-46+101.DOI:10.19701/j.jzjg.SHY2320.

[2]陈旭超,何宇,谢悦. 结构改造加固工程中的梁截面加大加固施工要点[C]//《施工技术》杂志社,亚太建设科技信息研究院有限公司.2021年全国土木工程施工技术交流会论文集（上册）.[出版者不详],2021:3.DOI:10.26914/c.cnkihy.2021.034827.

[3]刘健.结构加固技术在房屋建筑施工中的应用研究[J].广东建材,2024,40(03):130-132.

[4]张勇,宋九祥,沈伟,等.房屋建筑结构加固设计及应用实例[J].江苏建筑,2024(01):29-31.

[5]刘亚龙.碳纤维片加固在钢框架结构中的应用与效果评估[J].中国建筑金属结构,2024,23(02):58-60.DOI:10.20080/j.cnki.ISSN1671-3362.2024.02.020.

[6]韩克鹏.碳纤维布在建筑结构加固修复工程中的应用[J].居舍,2023(31):39-40+77.

[7]褚庆春.上海某超限高层加固改造结构设计[J].中国建筑金属结构,2024,23(02):135-137.DOI:10.20080/j.cnki.ISSN1671-3362.2024.02.045.

[8]康晓菊.多层钢筋混凝土框架结构减震方案对比分析[J].四川建材,2024,50(02):50-53.

[9]缪炳超,刘旭冉,申磊,等.黏滞阻尼器减震技术应用[J].四川建筑,2023,43(S1):103-106.