某仓库加固改造设计

提要：近年来，伴随着中国经济高速发展，建筑物因功能改变，设计标准提高，增加荷载等原因而进行加固改造的情况越来越多，本文通过某仓库加固改造设计实例，介绍了进行加固改造设计的步骤、方法，并提出了应注意的问题，供同行们参考。

关键词：加固改造；粘贴型钢；加大截面；钻孔植筋；塑性调幅；

中图分类号： U457+.3 文献标识码： A 文章编号：

工程概况

某物流中心仓库，位于大连市开发区，地下一层，地上三层，主体高度为19.950m，框架结构，抗震等级三级，主要柱网尺寸8.4mx8.4m，楼盖为井字梁，梁间距2.8m，建筑面积约9000m2，抗震设防为标准设防（丙类），基础形式采用桩基础加构造防水底板，主体结构已经施工完毕。根据使用方对仓库描述，堆货区域折算楼面活荷载为11KN/m2 ，远大于原设计活荷载5KN/m2，因此甲方委托大连市建筑设计研究院有限公司进行加固设计。

加固方案比较

根据甲方对仓库使用情况的要求，设计人员提出了两套方案：方案一是将货物集中摆放在柱周围，中间预留通道(见图一)，此种方法的优点是梁加固量小，粘碳纤维加固即可，工期短，缺点是对货物堆放位置有严格要求，给后期管理和使用带来了一定难度；方案二是货物任意摆放，此种方法的优点是仓库管理和使用方便，缺点是梁加固量大，需要增大截面，造价高，工期长，且净高减小。从短期的经济效益及设计人员的角度看，方案一更优，可最终甲方选择了方案二，理由是：方案一对货物的摆放位置要求严格，如工作人员操作失误，会带来安全隐患，方案二中仓库使用更加方便，甚至局部可以堆放更多的货物，从长远看能带来更大的经济效益。

初步建模计算

根据原设计图纸及检测鉴定报告，用PKPM结构设计软件建立原结构模型，输入新的使用荷载，用SATWE及JCCAD模块计算，通过对计算结果的分析，发现在堆货区域内，单桩承载力不足，地下一层、一层、二层的中柱受压承载力不足，一层、二层的边柱受弯承载力不足，梁受弯承载力不足，一层、二层楼板正常使用状态下裂缝不满足规范要求。

基础验算

基础形式为机械冲孔灌注桩+构造防水底板，柱下单桩，桩端持力层为中风化泥灰岩，极限端阻力标准值qpk=12000 KPa,岩石饱和单轴抗压强度标准值frk＝26000KPa，原设计嵌岩深度0.5m，桩长25～45m，800mm直径单桩竖向承载力特征值3000 KN。经计算，增加荷载后，桩顶最大轴力标准值4500KN，为原设计单桩承载力的1.5倍。设计人员仔细研究了原设计计算书，发现原设计计算桩承载力时未考虑桩周土侧阻力，《岩土工程勘查报告》中揭示桩身依次穿越①素填土；②碎石；③全风化辉绿岩；④强风化辉绿岩；⑤全风化泥灰岩；⑤强风化泥灰岩，除约2m厚素填土外其余土层均为原状土，约束作用较强，考虑桩周土侧阻力后计算出单桩承载力特征值达到4584KN。由于桩承载力提高了50％，且工程已施工完毕无法进行载荷实验，甲方召集了施工、监理、设计及大连市有关方面的专家一起开会研究，根据本地经验，认为本工程单桩承载力特征值提高到4500KN可行，原桩基础无需加固，为甲方节省了上百万元的资金。

柱加固设计

柱子加固考虑到使用方便及工期的要求，采用粘贴型钢法加固(见图二)，优点是柱截面增加较小，干作业，对环境影响小，且施工方便，工期短。根据柱受力情况，中柱为受压承载力不足，在四角粘贴100X10角钢加固，边柱为外侧受弯承载力不足，粘贴350X5钢板加固。

梁加固设计

梁因受弯承载力与设计要求相差较大，采用加大截面法加固(见图三)。主梁加高250mm，次梁加高150mm，计算时考虑塑性调幅及梁柱节点刚域，原梁上皮实配钢筋受弯承载力满足，只需新增下皮纵筋。新加纵筋采用钻孔植筋与原结构连接。因原有钢筋已经在支座中可靠锚固，框架梁新增两排下皮钢筋，只需将下排钢筋植入框架柱中，上排钢筋按不伸入支座处理，次梁新增下皮钢筋只将角部两根植入主梁中，其余钢筋按不伸入支座处理，大量减少了植筋数量。

楼板加固设计

楼板按塑性调幅复核计算，原设计承载力满足要求，但板顶支座处最大裂缝为0.42mm，不满足规范对于正常使用状态的要求，加固措施：原楼板表面凿毛，将50mm厚水泥砂浆建筑面层改为C30细石混凝土结构层，内配直径8mm三级钢，间距200mm的双向钢筋网。

整体建模计算

本工程为整体加固，还应将真实的加固柱及加固梁输入到PKPM《混凝土结构鉴定加固》模块中，计算结构整体指标及构件内力，反复调整，至满足规范要求为止。

结论

本工程虽面积不大，但设计人员通过精心设计，在满足甲方使用方便及安全可靠要求的同时，充分利用了已有结构，为甲方取得了良好的经济效益，得到甲方的认可。对此次加固设计全过程做个总结，个人认为应注意以下问题：

(1)设计前多从甲方的角度考虑问题，了解甲方的意图，可减少前期方案设计工作量；

(2)根据构件受力情况采取合理的加固措施，保证结构安全；

(3)设计时充分利用原有结构的强度，避免过度加固；

(4)兼顾施工工艺及施工便利性，可有效缩短工期和节省造价。

参考文献

GB 50367－2006混凝土结构加固设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2006

JGJ 116－2009建筑抗震加固技术规程[S]. . 北京：中国建筑工业出版社，2009