江门市蓬江区人民法院改造工程设计

摘要： 由于建筑物使用功能的改变导致其结构构件的承载力不足，需对构件进行加固。本工程采用加大截面

加固法对旧楼进行加固。。

关键词：梁柱加固；基础加固；界面处理；植筋

1 工程概况

混凝土结构是我国工业与民用建筑中用的比较多的一种结构，近年来，由于各种原因需要对某些工程的混凝土结构进行加固，以保证其使用安全，延长使用年限或者改变使用用途。江门市蓬江区人民法院改造工程主楼原为江门城区政府办公大楼。结合原图和对现场的鉴定，该楼为砖墙承重，部分梁柱的配筋较大，基础采用墙下条形基础和柱下扩展基础。该楼有三层，层高分别为3.2m，3m，3m。该楼由政府办公大楼改为法院使用，使用功能发生了很大变化。为满足需要，将部分砖墙拆除，在部分砖墙上开洞，重新安装门窗。

2 梁柱加固

该楼已有较长的历史，设计时以原设计图纸为主要依据，如发现与实际情况不符的地方，以实际情况为准。考虑到原设计图纸执行的标准较低，设计时尽量降低使用荷载。由于该楼为砖墙承重，改造中拆除部分墙体，使上面楼层位置的圈梁承受原砖墙所承受的荷载，导致承载力不足和柱内力增加。部分梁柱的配筋较大，可视为局部框架，故采用加大截面加固法使梁柱的承载力满足需要。此法是采用混凝土和普通钢筋对原结构进行加固补强，通过加大混凝土和钢筋截面的面积和一些构造措施，保证后加固部分与原构件可靠连接，共同工作，达到提高截面承载力和刚度的目的。这是一种非常有效的加固方法，可用来提高构件正截面抗弯抗压承载力和截面的刚度，也可以用来修补开裂截面，可广泛的用于钢筋混凝土结构梁、板、柱、墙等构件和一般构筑物的加固。

以某一轴为例，原圈梁配筋较小，考虑新加一条梁；柱则在短方向一边加大截面，与原柱形成一个整体共同作用。计算时，需要加大截面的构件，计算尺寸为加大后与原构件共同作用的尺寸；其它不需要加固构件的尺寸按原图，框架立面图见图1。设计时，先计算需补强的梁上由板、梁传给的荷载和自身作用的荷载，画出该框架的荷载简图。

图1 框架立面图

混凝土结构加固所用的混凝土强度等级，设计时宜比原结构、构件的设计混凝土强度等级提高一级，且不应低于C20。该楼高度较低，原混凝土等级为200#，故新加部分混凝土强度等级采用C25。当用加大截面加固钢筋混凝土偏心受压构件时，按整体截面以现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中有关公式进行其正截面承载力计算。其中，新增混凝土和纵向钢筋的强度设计值应按下列规定予以折减：受压区新增混凝土和纵向钢筋的抗压强度设计值乘以0.9的系数；受拉区新增纵向钢筋的抗拉强度设计值乘以0.9的系数。梁加大截面加固时，采用受拉区加固。通过计算得该轴梁柱的配筋包络图。旧梁的配筋较小，承载力较小；新加梁在旧梁的旁边，楼板下，几乎承受全部的力，故新加梁的配筋为计算所得。受梁尺寸的约束，对支座负筋配筋面积大的梁进行弯矩调幅，使支座负筋的配筋面积减少，底筋配筋面积增加。用所得的配筋面积对梁柱配筋。

加固梁的纵向受力钢筋宜用变形钢筋，钢筋最小直径对于梁不宜小于12mm，最大直径不宜大于25mm，封闭式箍筋直径不宜小于8mm，U型箍筋直径宜与原有箍筋直径相同。原柱单侧加固，新加箍筋采用U型箍筋焊在原有箍筋上，双面焊缝为5d（d为U型箍筋直径）。原柱箍筋间距为150mm，新加箍筋间距为100mm，将两箍筋间隔着焊接。将新旧梁间用构造措施相连，方法为：在旧梁上用Φ16的钢筋间距400x400mm植筋，入旧梁10d，外露10d。柱的加固大样见图2，梁的加固大样见图3。

在悬挑部分以下新加柱和悬臂梁。由于使用要求，将新加悬臂梁的纵筋与原有悬臂梁纵筋用构造措施相连。按《混凝土结构加固技术规范》（CECS25-90）构造规定，将新加梁的面筋和原梁面筋用Φ20短筋焊接，底筋至原梁底全长用Φ20短筋焊接，各短筋的中心距为500mm，大样见图4。新加柱一直到天面，在楼层的位置与原有梁相交。此处的处理方法为：将柱的纵筋对称从梁两边通过，箍筋分为两个，在梁的上下位置各用1Φ16箍筋加强，在原梁箍筋上焊Φ8长度为5d，外露15d与新加柱相连接。另外，部分次梁通过计算只需要增加底筋，新加的底筋在支座处与原柱植筋，全长用Φ20短筋焊接，其加固大样见图5。3基础加固

拆除砖墙后，原为条形基础承重变为由柱下扩展基础承重，柱内力的增大导致需对基础进行加固。原基础的混凝土标号为200#。设计时，采用加大基础底面积的方法。《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGS123-2000）规定，建筑地基基础加固时，地基承载力计算应符合下式要求：

①当轴心荷载作用时p≤f

②当偏心荷载作用时，除符合①的要求外，尚应符合下式要求：pmax≤1.2f

基础加固后基础底面的压力，可按下列公式确定：

①当轴心荷载作用时

②当偏心荷载作用时

地基承载力特征值为200 kN/m2，基础宽度和埋深的地基承载力修正系数分别为0.3和1.6，用公式

fa=fak+ηbγ(b-3)+ ηbγm(d-0.5)对地基承载力进行修正。根据原基础的埋深和基底面积，初步确定新加

基础的高度。通过计算得到柱底内力，运用上面的公式计算后试取基础尺寸，求出p和出pmax，验算是否满足p≤f和pmax≤1.2f的要求。用基础新加部分的pmax对基础中心求矩M。求算基础配筋时pmax和M用设计值，由公式As 求得配筋面积（式中h0 =原基础高度-保护层厚度）。在原有柱长边的方向上按新加钢筋的间距开洞，将钢筋穿过，

图6 原有基础加固大样保证新加钢筋的数量。将两向原基础的钢筋与侧面新加钢筋焊接，起箍筋的作用。基础的加固大样见图6。

4 加固处理技术和施工要求

在加固时，梁的纵向加固受力钢筋的两端应可靠锚固，柱的纵向加固受力钢筋的下端应伸入基础并满足锚固要求，上端应穿过楼板与上柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。本工程设计时，普遍采用植筋的方法来满足该要求。植筋采用专用结构植筋胶，植筋的锚固长度按《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2004)规定。

加固混凝土结构的施工过程，应遵循下列工序和原则：

①应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛或打成沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋间距或200mm，被包的混凝土棱角应打掉，同时应除去浮渣、尘土。

②原有混凝土表面应冲洗干净，浇注混凝土前，原混凝土表面应以掺有YJ-302界面剂的水泥浆进行处理。

③对原有和新设受力钢筋应进行除锈处理；在受力钢筋上施焊前应采取卸荷或支顶措施，并应逐根分区分段分层进行焊接。

④模板搭设、钢筋安置以及新混凝土的浇注和养护，应符合现行国家标准《混凝土工程施工及验收规范》的要求。

5、、结束语

加固设计与新设计的最大区别在于其受到原构件的制约，加固方案的选择除了考虑安全和经济因素之外，更要考虑构件的实际受力情况、周围环境、施工的可能性等。该工程已施工完毕，达到设计预期的要求，综合本改造工程的具体情况选择加大截面加固法是较为合理的。对加固建筑物来讲，加大截面加固法是一种有效的加固方法，但是具有增加构件自重、结点不易处理、施工难度大等缺点。在其它加固工程设计时，应结合工程实际情况等因素来选择合理的加固方法，达到加固性能好，占用空间小，施工周期短，材料消耗少，工艺简便、安全并减轻了劳动强度，提高加固质量，取得良好的综合效益。