装配式钢筋混凝土结构厂房改建技术研究

郑信荣 徐 伟

1. 上海新长宁集团建筑装饰实业有限公司 上海 200050；2. 同济大学建筑工程系 上海 200092

1 工程设计概况

上海市长宁区昭化路68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1974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。

图1 新建楼层梁与老柱连接节点

1#楼柱网尺寸为6.0 m×6.0 m，原柱断面尺寸为1层350 mm×500 mm、1层以上350 mm×350 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28.0 MPa，柱断面加大后外包尺寸为600 mm×700 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×（6.0～7.5）m，原柱断面尺寸为1 层400 mm×500 mm、1 层以上400 mm×400 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28.2 MPa，柱断面加大后外包尺寸为600 mm×700 mm。原建筑层高由下至上分别为6.0 m、4.5 m、4.0 m、4.0 m、4.7 m，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[1-3]。

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层顶预制板、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层顶预制板、原1～3层填充墙（图3）。

图2 工况一

图3 工况二

（c）工况三，搭设排架，完成新1层顶板结构浇筑（图4）。

（d）工况四，新1层顶板上铺设厚20 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层顶预制板及梁（图5）。

图4 工况三

图5 工况四（复核）

（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20 mm木模板，搭设钢管排架至原2层顶底部，拆除原2层顶预制板及梁（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）。

图8 工况七

图9 工况八

（i）工况九，新4层顶板上铺设厚20 mm木模板，搭设钢管排架至原3层顶底部，拆除3层顶柱间梁（新4层顶板下排架不得拆除）（图10）。

（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11）。

图10 工况九

图11 工况十

（k）工况十一，新建6层、7层、斜屋面阁楼结构。

3 柱截面加大施工[4-8]

3.1 工艺流程

清理、修整原结构构件→界面处理→安装新增钢筋并于原结构连接→喷结构界面剂→安装模板→浇筑混凝土→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85～100 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C35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 栋房屋间安装塔吊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响。

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75%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20 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300 mm处（设钢丝网），在其初凝前再浇筑梁板普通混凝土。

图12、图13为现场施工实录。

6 结语

图12 原框架柱上开孔洞

图13 新结构层钢筋施工

（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，拆除原建筑顶上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。