装配式钢筋混凝土结构厂房改建技术研究.pdf

装配式钢筋混凝土结构厂房改建技术研究 郑信荣’ 1 ． 上海新长宁集团建筑装饰实业有限公司 上海 徐伟 2 0 0 0 5 0 ；2 ． 同济大学建筑工程系 上海 2 0 0 0 9 2 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T U 7 4 6 ． 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 4 04- 0 3 5 6 0 3 St u d y o n Re c o n s t r u c t io n T e c h n o lo g y f o r Pr e f a b r i c a t e d Re i n f o r c e d Co n c r e t e St r u c t u r e Pl a n t Zh en g Xi nr on g ’Xu W e i 1 ． Sh a n g h a i Ne w Ch a n g n i n g Gr o u p Bu il d i n g De c o r a t ion I n d u s t r y Co ． ， L t d ． Sh a n g h a i 2 0 0 0 5 0 2 ． C o l l e g e o f B u i ld i n g S t r u c t u r e ， T o n g j i U n i v e r s i t y S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 1 工程设计概 况 上海市长 宁区昭化路6 8 号 飞乐厂内1 、2 楼原均 为长 柱 明牛腿 的预制钢筋混凝 土装配式框架结构体系 ，其 中1 楼原为4层 建筑 ，2 楼原为地下1 层箱型基础 、地上5 层建 筑 ，2栋房屋均建造于1 9 7 4 年。商住改建设计方案采用现 浇钢筋混凝土框架结构体系 ，其中框架柱利用原厂房预制 钢筋混凝土柱用截面加大法进行加大 ，改建后层高均减小 和调整。原结构各层花篮梁和预制板均拆 除，新做的框架 梁、楼 屋 面板均采用现浇钢筋混凝土结构。新做框架 梁上 下 排中间2根钢筋从原柱上开洞穿过 ，上 下 排最外侧2根钢筋从新加大的柱 中绕过，详见图1 。 取 预 制 框 架 t 盯 增 帷 架 梁 』 一l 浇镇 新楼层结构粱顶标瘟 霾 断框架梁主 柱开洞穿筋 图1 新建楼层梁与老柱连接节点 1 楼柱网尺寸为6 ． 0 m x 6 ． 0 m，原柱断面尺寸为1 层 3 5 0 mm X 5 0 0 mm、1 层 以上3 5 0 mm3 5 0 mm，经专业 检 测单位现场 混凝 土构件超声 回弹综合 法测 ，预制柱 混 一 作者简介郑信荣 1 9 7 5 一，男，本科，高级工程师。 通讯地址上海市武夷路1 7 9 号 2 0 0 0 5 0 。 收稿日期2 0 1 4 0 2 2 0 3 56l 建 筑 施 工第 3 6 卷第 4 期 凝土 强度推定值 为2 8 ． 0 MP a ，柱 断面加大后外包尺寸 为 6 0 0 mm x 7 0 0 mm。 原建筑层高由下至上分别为6 ． 0 m、 4 ． 0 m、 4 ． 0 m、5 ． 0 m，改建后层高由下至上分别为3 ． 5 m、3 ． 5 m、 3 ． 0 m、3 ． 0 m、3 ． 0 m，另加斜屋面阁楼层。 2 楼柱 网尺寸6 ． 0 m x 6 ． 0 7 ． 5 m，原柱 断面尺寸 为1层4 0 0 mm 5 0 0 mm、1层 以上4 0 0 mm 4 0 0 mm ，经 专业检测单位现场混凝土构件超声 回弹综合法测 ，预制柱 混凝土强度推定值为2 8 ． 2 MP a ，柱 断面加大后外包尺寸为 6 0 0 mm7 0 0 mm。原建筑层高 由下至上分别为6 ． 0 m、 4 ． 5 13 3 、4 ．0 m、4 ． 0 m、4 ． 7 r n ，改建后层高 由下至上分别均 为3 ． 0 m 共7 层 ，另加斜屋面阁楼层。 2 改建主体结构施工新工艺 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 工阶段各施工工况的结构安全进行 了复核 ，经计算 ，1 楼 需先拆除原 顶层 原4 层 ，2 楼需拆除原顶2 层 原4 、 5 层 ，方能满足设计 方案要求和施工安全要求 ，即采用先 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 部结构、拆除原3 层项预制板、拆除原1 3 层填充墙 ，然后 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 法。 以2 楼为例 ，具体工况为 a 工况一，加固新1 层柱 ，同时压锚杆静压桩 ，对 原有基础进行加固 图2 。 b 工况二，由上至 下拆除原5 层、4 层全部结构 、 原3 层项预制板、原1 3 层填充墙 图3 。 l I l I l 原5 F 蕾 I 原 4 F l } 原3 F 原 2F g l 匝 原一 I F I 】 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2 0 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5 F塞 眦 F l 1 朦2 F孽 原 l F lII I1 l lI Il’ t lI Il I l l l l I I I c l I l l l I I 萎 l I 原一 I 原5 F墨 原 4 1{ - 引 原 3 F 塞 l I I I I l l l l I f I l I I I 耨4 F l l I l I l l l l l I l l l l I 斯3 F l l I l l l l l l l I l l l l l 原2 F 熹 l l l l l l l l l l I l I I l I 新2 F l l I l 1 } l l l l I l l l I I J l l J l l l I l l l l l l I 新l F 原 I F l 缀 一 l F ’ 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1 0。 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1 1 。 新5 F ． 1 l l l l l l I l l l 『 【 l l l l I I I ● }llll 新4 F I l l l l l l l l l l l l 新” I J I I I I I l l l l l l I l I I l l l I l l l l l 新2 F 新 l F l i 图1 0 工况九 图1 1 工况 图 4工况三 11 t 5工况四 复核 k 工况十一 ，新建6 层、7 层 、斜屋面阁楼结构。 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2 0 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2 O mm木模板 ，搭 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 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8 5 1 0 0 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C 3 5 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 2 ol 4 ． 4 Bl l nd i I 岖 c。 ns t r u c 廿。 n l 3 5 7 r_引 1_尉 T_剜 丑 丽 i 引 F 帅 1 __矧 叫 T一目 1_ 吕 下1 _r● 叫 一 司 司封 r_ 引 1 _ 1 1 ● 引 一 司 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7 5 ％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2 0 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3 0 0 mm处 设钢丝网 ，在其初凝 前再浇筑梁板普通混凝土。 图1 2 、图1 3 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 3 5 8 l 建筑施工 第3 6 卷 第4 期 图1 2 原框架柱上开孔洞 图1 3 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 ，2 0 1 3 1 2 1 6 3 9 - 1 6 4 5 ． [ 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， 2 0 1 1 6 2 7 3 1 ． 【 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， 2 0 1 1 7 1 2 7 - 1 3 2 ． [ 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， 2 0 0 9 1 1 5 3 - 1 5 8 ． [ 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， 2 0 1 0 6 5 8 6 0 ． [ 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，2 0 1 3 2 9 6 7 - 6 8 ． [ 7 ] 肖雪． 房屋建筑综合改造加 固[ J ] ．科技风， 2 0 0 8 2 1 1 6 ． [ 8 】韩琳琳．建筑钢结构优化设计解析叨_中国建筑金属结构， 2 0 1 3 9 6 ．