企业工厂工业厂房加固改造技术
发布日期:2017-05-06 21:05:15
框架结构的工业厂房,因扩产需要对厂房加固改造。通过专业机构鉴定论证,根据不同部位的承重要求,综合采用各种不同的技术进行加固,同时对厂房进行全面合理的改造,保证建筑物的安全性,发挥建筑物正常的使用功能。
  【关键词】结构;加固;厂房改造;
  
  1工程概况
  某工业厂房建于1996年,框架结构,四层20米高。经过十几年的使用,建筑物多处裂缝,千疮百孔(图片1)。由于业主生产规模扩大,原有厂房不能满足新的设备布置需要。最初提出两种处理方案:一是拆除旧厂房重建,这种方案土建投资大,而且建设周期最少四个月,正是产品销售旺季,四个月的停产会减少销售收入,更会影响业主的市场信誉;二是根据厂房新的承重情况,对厂房进行加固改造满足承重要求。经过对比,业主决定采
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  用第二种方案。
 
  2存在问题
  为准确评估原建筑物的综合能力,首先按标准的鉴定要求由专业人员进行建筑现状的现场调查检测。主要有:
  原始资料的检查核实。包括原有地质勘察报告、竣工图、竣工验收资料、隐蔽工程记录、工程改造记录等。
  结构现场检测。包括混凝土构件回弹法以及钻芯法检测,混凝土构件碳化深度检测,钢筋位置以及保护层厚度检测,框架柱垂直度检测等。
  结构现状检查。裂缝检查,基础开挖检查。
  现场检测结果表明,厂房主要存在以下问题:
  1)建筑物超负荷使用。厂房历史改造3次,改造过程中任意在楼板上增加细石混凝土找平找坡现象多,造成局部地面厚度达300mm。部分楼层上存在废弃设备基础。
  2)采用回弹法对主要结构构件的混凝土强度进行检测,并在相应部位钻取混凝土芯样做抗压试验,用芯样的抗压强度对回弹法测试结果进行修正。对检测数据的计算分析后得出,该建筑主要结构构件混凝土抗压强度推定值为18~23Mpa。梁柱表面出现不同程度混凝土保护层剥落,钢筋外露及锈蚀现象。
  3)建筑物围护结构基本丧失使用功能。该厂房原有外墙砌体材料采用的是空心砌块,几次改造使得外观千疮百孔,给人满目苍凉之感。受多年雨侵风化以及生产废气侵蚀,部分墙体潮湿返碱,粉刷层风化,局部层层脱落。且塑钢窗老化,无再利用价值。

企业工厂工业厂房加固改造技术
  
  3加固方案
  针对上述情况,采用如下加固方案:
  3.1建筑改造
  楼层上废弃设备基础及找平层全部铲除,露出结构层,减轻厂房负荷。
  外墙墙体受雨水及废气侵蚀,若在原基层上进行装饰修补,难度大,预期效果差,短期内仍可能出现粉刷层脱落,得不偿失。鉴于此,原外墙砌体、窗户全部拆除,重新砌筑轻质砌块1.5~2米高,除获得良好的通风作用和装修效果,同时降低结构荷载。加固施工完成后,施工楼地面、外围护、设备基础等,外立面采用面砖装饰装修。
  3.2结构加固
  为确保使用安全,需对原建筑进行结构验算、加固等工作。加固设计时,根据原有结构形式,受力特点,确定合理的加固方案是非常重要的,同时,还要考虑到进度要求,施工方便,可实施性,经济性等因素。
  在不改变原结构受力体系的情况下,梁柱板加固的常用方法有:加大截面加固法、粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法、增加支承加固法等。
  加大截面加固法能大幅度提高构件的承载力、刚度和抗震性能,且施工工艺简单、经济性能好,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
  外包钢及粘贴钢板加固法具有受力可靠、施工简便、现场工作量较小的优点,适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。但在化工厂房中,钢材不耐腐蚀,防腐要求较高,后期维护费用高。
  碳纤维加固法具有耐腐蚀、耐潮湿、不增加结构自重、不影响使用空间、施工方便,施工周期短、维护费用较低等优点,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物,但其长期使用的环境温度不应高于60℃。
  增加支承加固法虽然简单可靠,但改变原结构的受力体系,影响建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间,适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
  结合以上各种加固方法的优缺点,综合考虑各方面的因素,本工程主要采用碳纤维加固法及加大截面加固法进行结构加固。
  1) 一层梁加固。该层设备较少,使用条件较好,设计采用碳纤维加固,其主要性能指标见表1。
  表1碳纤维布主要性能指标
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  经过计算,对于正截面承载力不足的梁,采取在梁底通长粘贴两层250mm宽的碳纤维布,梁顶支座处粘贴一层250mm宽的碳纤维布。为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力,在梁端每侧粘贴100mm宽U型箍五道,在主次梁交接处每侧粘贴三道100mm宽的U型箍。
  2)二、三层梁加固。由于设备重新布置,且个别设备重量比原有设备增加将近40%,根据计算结果,梁的正截面承载能力以及斜截面承载能力均满足不了要求,采用碳纤维加固不经济不合理,设计采用加大截面法进行加固。根据计算,梁截面的宽度每边加大100mm,高度加大200mm,按加大后的截面重新计算配筋。
  3)柱加固。根据计算结果,中间个别柱承载力达不到要求,采用加大截面法进行加固。柱截面的长度和宽度按计算分别加大250mm,按加大后的截面重新计算配筋。
  4)板加固。因使用荷载加大,结构验算每楼层均出现部分承载力不足的板,最初考虑在原楼板上再施工一层混凝土板,但该种办法会使楼板自重加大,并且梁柱荷载相应增加。综合考虑,最后选择粘贴碳纤维加固。板底粘贴200mm宽间距400mm的碳纤维布1层
  3.3地基加固
  计算结果表明,现有基础截面偏小。如果加大基础截面,需要对基础进行大开挖,土方工作量大,施工周期长,费用高。经过比较,采用压力注浆法加固地基,提高地基承载力的办法来满足使用要求。
  设计加固深度为基础底面以下5米,成孔直径40mm,注浆材料32.5普通硅酸盐水泥,水灰比0.8—1.0,注浆压力0.2—1.0MPa。
  3.4裂缝处理。
  经验算不需加固梁柱表面的裂缝,将裂缝处的混凝土保护层铲除,钢筋锈蚀清理干净后,用灌浆料重新浇筑。
  
  4加固施工工艺
  4.1加大截面法加固施工工艺
  1)除去结构表面的原有混凝土保护层,清除表面碎块浮渣,将面层凿毛、冲洗干净。
  2)为方便混凝土灌注、振捣,在楼板上间隔600mm钻直径100mm的浇筑孔。
  3)新增主筋用结构胶植筋锚入原结构混凝土中,满足锚固要求。
  4)支模板,喷水湿润,浇注C30微膨胀细石混凝土,分层仔细振捣密实。
  4.2碳纤维加固施工工艺
  1)清除需粘贴碳纤维布处构件表面的粉刷层。
  2)用砂轮机将粘贴部位打磨平整,U型箍转角处打磨成半径不小于20mm的圆弧,用吹风机清除浮尘并用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面。
  3)涂刷基底树脂使其渗透至混凝土内部,以提高混凝土与碳纤维布之间的粘结力。
  4)用找平材料修补混凝土表面不平整部位。
  5)涂刷浸渍树脂,随即粘贴碳纤维布,滚压均匀。多层粘贴时重复步骤5)。
  6)粘贴完最后一层碳纤维布后再涂刷一道树脂。
  对已加固修复完的结构表面应进行防护处理,表面防护材料应与浸渍树脂可靠粘结。
  4.3地基注浆加固施工工艺
  1) 布孔:定位放线,对注浆孔进行编号。
  2) 钻孔:钻孔直径为40mm,成孔后,对成孔深度进行核验。
  3) 埋设注浆管:在注浆管底部2m范围内打花眼,注浆管下端宜距离孔底0.3~0.6m,避免注浆管端头被泥土堵塞。封孔:注浆管露出地面15cm左右,然后钻孔内倒入拌好的水泥水玻璃浆封口,养护48h后即可灌注。
  4) 浆液试配:每罐加入200kg水泥,按比例掺入外加剂,搅拌时间1.5~2.5min。
  5) 注浆:将吸浆管放入储浆池,检查各管路连接好后,开动注浆泵,缓缓加压,增大进浆量。
  6) 封管:注浆结束后,拆开孔中管与地面移动注浆管接口,并迅速将管口堵塞,减少回浆量。解开导浆管时,小心注浆管内浆液带压喷出。
  5加固效果
  1)本加固改造工程于2007年9月开始施工,2007年10月完工,经有关单位检测,加固满足设计要求。加固改造后的厂房面貌焕然一新(图片2)。该工程于2008年初投入生产使用,至今情况良好。
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  图片2
  2)工程竣工后,对加固改造各分项投资进行汇总,与拆除后重新建设相同规模的厂房进行经济性对比,加固改造工程总投资以及工期均低于新建工程。尤其工期的缩短,使业主尽早投入使用,早见效益,意义尤为重大。

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