闹市区大型商场外立面改造加固工程

苏州中固建筑科技有限公司 苏州 215152

1 工程概况

苏州人民商场建于1993年，坐落于古城中心观前街商业区，建筑面积3.5×104m2、营业面积2.5×104m2，南楼5层，北楼6层，地下1层，地处商业繁荣区域中心，人流量大。现要对人民商场进行重新装修改造，外部拆除原有幕墙，增加石材和玻璃幕墙，根据现规范进行计算，需对楼层原有构件进行加固，使原有结构达到现在规范要求。

2 结构荷载计算

加固设计计算依据《混凝土结构加固设计规范》GB 50367—2006，结构承载主要是在钢筋混凝土柱上，故对柱承载力进行计算。用结构计算软件PKPM对其进行建模并计算（图1），从计算结果中发现原结构柱不符合现行设计及规范要求，且通过建模减少了不必要的浪费，节约了成本。通过对加固后柱承载力进行验算，表明经过包钢加固后，柱角筋、配筋及箍筋均有所下降，并满足设计及规范要求[1-3]。

由此可知，20世纪90年代建造的建筑，在使用功能不变及荷载未变化的前提下，按现行规范计算所得其承载力一般均符合现行设计及规范要求。但由于近些年抗震规范几次更新，对建筑的抗震能力要求不断提高，老建筑的抗震能力已不能适应新规范的要求，需进行相应加固处理。同时在改造过程中构件上打孔、装预埋件等对原有结构会造成一定破坏，因此要采取构造加固。现场施工发现原结构存在裂缝，需进行补强加固。因此本次加固设计中，需要着重对原结构柱进行抗震加固，而其余梁板均为构造加固。

图1 整楼模型

3 施工组织设计

3.1 施工现场无焊接柱加固分部工程

商场地处繁华街区，为降低火灾危险系数，施工现场采用无电焊包钢施工技术。钢板剪裁及焊接在操作车间进行，将其制作成半成品，再于施工现场进行整套包钢加固工作（图2）。

图2 柱包钢加固示意

1）混凝土表面处理：凿除需包钢柱表面粉刷层及剥落、疏松、蜂窝等劣质混凝土，必要时再用高强水泥砂浆将表面修补完整。对原混凝土表面用角磨机进行打磨，除去厚1～2 mm表层，直至完全露出新面，用压缩空气除去粉尘，用丙酮擦拭表面，并待其干燥。

2）角钢及缀板表面处理：根据设计要求及现场实际尺寸，于操作区剪切各种宽度规格的钢板，然后对钢板表面进行打磨，打磨纹路与钢板长度方向垂直，钢板表面的锈斑及焊渣等去除后，用丙酮擦拭钢板新面，并待其干燥。

3）安装钢板：根据图纸设计要求，在柱根部和顶部采用预埋螺栓固定安装，中间角钢和缀板于施焊操作区焊接，将半成品运至施工现场，将多个已焊接半成品加固构件通过螺栓将其与混凝土构件连接成一个稳固的整体。

4）柱包钢封口：根据材料配比要求进行称重配比，调配好后对钢材与混凝土的间隙进行全封闭，在上下间隙80～100 cm处插上排气管，以备注胶和排气。

5）柱包钢灌注胶：灌注胶按产品使用说明要求加以组分调配，并用搅拌器搅拌5～10 min至色泽均匀为止，搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡，搅拌均匀后放置待用，配置好的建筑结构灌缝黏合剂须在使用期内使用完毕，在封口胶达到要求固化强度后，从下到上逐步压胶，胶水上升高度控制在150 cm之内，并及时检查是否有漏胶、空鼓等，如有须立即堵漏并补满空鼓部位；待胶水凝固后继续进行压胶，直至胶水注满整个柱子，将钢材紧固包裹在原混凝土柱上，使其与原构件结合成一个有高承载力的整体。

6）维护：加固后钢板采用涂防锈漆保护，以避免钢材的腐蚀。

3.2 悬挑梁加固（螺栓粘钢稳固系统）

1）混凝土梁表面处理：凿除需粘钢梁柱表面粉刷层及剥落、疏松、蜂窝等劣质混凝土，必要时再用高强水泥砂浆将表面修补完整。对粘贴钢板的混凝土表面用角磨机进行打磨，除去厚1～2 mm表层，直至完全露出新面，在梁顶及梁侧面需粘贴钢板处种植螺栓，用压缩空气除去粉尘，再用丙酮擦拭表面，并待其干燥。

2）钢板表面处理：根据设计要求剪切各种宽度规格的钢板，长度方向采用焊接，然后对钢板表面进行打磨，打磨纹路与钢板长度方向垂直，钢板表面的锈斑及焊渣等均须去除，再用丙酮擦拭钢板新面，并待其干燥。

3）梁顶和梁侧面钢板安装：根据图纸设计要求，利用对穿螺杆将梁上部钢板与梁两侧面角钢对拉连接，梁顶中间部位采用螺栓粘钢稳固系统（在粘贴钢板部位预先种植螺栓，钢板对应螺栓位置开孔后进行涂胶，然后拧紧螺栓逐步施压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度，使原有构件和钢板形成整体稳固系统），梁底与梁侧面的钢板与混凝土之间留有1～2 mm间隙，已焊接半成品钢板安装完成后，用螺栓将整个要加固的梁与钢板连接成稳固的整体，如图3所示。

图3 螺栓安装示意

4）钢板的涂胶和粘贴：胶黏剂配制好后，用腻刀均匀涂抹在已处理好的钢板内面上（或混凝土表面），胶断面宜呈三角形，中间厚3 mm左右，边缘厚1 mm左右，然后将钢板粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当逐步加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。

5）梁包钢封口注胶：梁封口注胶应按规范要求配制胶液，对梁部位钢材与混凝土接触边缘全面封口并预留注胶口；注胶时应及时检查是否有漏胶、空鼓等，如有须立即堵漏并补满空鼓部位，通过结构胶的黏结和螺栓的紧固相连使钢材紧固包裹在原混凝土梁上，使其与原构件结合成一个有高承载力的整体。

6）维护：加固后角钢及缀板采用涂防锈漆保护，以避免钢材的腐蚀。

3.3 外粘碳纤维布子分部工程

1）混凝土界面处理：混凝土表面劣化层去除并磨平，在裂缝处灌浆填补，将混凝土破裂缺角补平，夹角部磨成弧状（R=2 cm）。

2）涂上底胶：底胶须确保渗入接触混凝土，厚度涂刷须均匀，必要时须做防尘措施。表面凹洞补平：补平前须确认底胶已干透，不粘手，补平后须确认混凝土表面平整。

3）涂上树脂：树脂搅拌混合须均匀，树脂厚度涂布须均匀，不垂流，树脂硬化时效须掌握。

4）贴上碳纤维布：补强碳纤维布应按设计方向顺序贴上，顺着碳纤维布粘贴方向，将气泡完全挤出，脱泡作业完毕后须确认碳纤维布无皱折，无歪斜。

5）贴布表面涂上树脂：补强碳纤维布表面再次均匀涂刷树脂，确认补强碳纤维布与树脂完全渗透，多层补强时，重复相关步骤（图4）。

3.4 内胆法施工

1）人民商场地处繁华商业区观前街中心，人流量大，商业价值高，为了在改造商场时减小商家的损失，获得最大的利益，采用分段式改造施工，即每层楼外部采用脚手架安全网全封闭，使拆除部分与外部隔离，内部采用石膏板龙骨隔墙将施工区与营业区隔离，内部正常营业，外部正常施工，且分立面施工（南立面、西立面先施工，施工完成后，东立面、北立面再施工）。

图4 梁底粘布立面示意

2）对原混凝土构件进行加固前首先要对构件之间的砌筑墙体、梁顶的地砖等进行拆除，应业主要求，为了商场内部能够正常营业，采用简易隔墙使施工区隔离，使得施工区域局促，增加了施工难度，更加要求拆除工作及后续的加固施工程序的合理安排、施工计划的紧密布置、工人的严谨规范操作。因商场内部正常营业，环绕四周道路人流量大，同时安全要求高，因此外墙拆除时采用小型拆除工具作业，并采用木板遮挡、安全网隔离、拆除垃圾及时装袋、安全员现场跟随查看等四重安全防护措施。

3）由于商场地处繁华商业街，且内部正常营业，为了安全施工及不妨碍商场营业，当拆除垃圾达到一定数量后立即将垃圾运往地面上临时垃圾场；垃圾不能经过载人及载货电梯运输，采用垃圾装袋、人工滑轮垂直吊运，吊运区设立于脚手架与建筑物间，吊运时上下无其他作业，地面采用安全围挡，垃圾运至地面后及时用手推车运至临时垃圾场，并于夜间及时运往建筑垃圾站。

3.5 无损静力切割

因幕墙制作，需要将西北角部分梁板切除，采用无损静力切割。

1）如采用人工破碎，会产生大量碎石子，因楼地处商业区，破碎有极大的安全隐患，同时产生的噪声会对正在营业的店面造成极大的影响，且人工破碎会产生大量建筑垃圾，在无运输工具的条件下增加垃圾处理难度，综合考虑采用无损静力切割（图5）。

2）本工程在切割结构构件前，必须确保额外荷载均已被清除、移走或卸载，切割过程中必须考虑结构的稳定性及安全性，关键部位需对原结构进行加固，待加固构件达到设计要求后方可进行后续混凝土切割工作。进行切割作业时，楼板上严禁人员聚集或堆放材料，作业人员应站在稳定的结构或脚手架上操作。

3）无损切割采用悬吊预应力静力切割：预先对即将切割部位进行打孔，打孔后穿上相应等级的钢丝绳，将要切割梁或板用手拉葫芦将其连接在上一楼层的梁上，使待切割部位产生一定的向上拉力，板的部位采用墙锯切割，梁采用绳锯切割，并由下而上逐层切割。待切割完成后，采用夜间汽吊，避开白天流动人群，减小吊运危险。当进行高处沉重构件拆除作业时，采用夜间切割并用汽吊及时吊下，将切割的梁板吊下后直接装车运至建筑垃圾处理地。

图5 4～6层梁板无损切割区域示意

4 结语

本工程地处繁华商业街中心，人流量大，对施工安全要求很高；同时又在商场继续营业的条件下施工，因此对施工的限制极大；因商场商业价值大，业主对施工工期要求较紧。在种种条件的限制下，须完成对旧建筑物的加固及对原有结构的补强加固，使其结构符合现在抗震规范要求，达到改造后的荷载要求，同时尽量避免增加原结构内部空间损失，最大程度满足空间使用要求。故在施工技术上稍作改进，通过包钢注胶等一系列措施使柱达到规定荷载及抗震要求；对悬挑梁采用改进的螺栓粘钢稳固系统结合包钢进行加固，节省空间、增加强度；在高空拆除时，全面、严谨、合理地做好安全防护措施，对产生的拆除垃圾采取及时有效的出运方式，从而避免了高空坠落及拆除物坍塌等。施工时对正在营业的内部店铺及局部已改造装修的外立面与施工区采取隔离保护措施。在施工组织上进行全方位考虑，根据现场情况采取有效的操作流程，对各项工作进行合理安排，最终在各种限制条件下顺利地完成了工程[4-6]。