试论商业大厦的改造与加固设计

胡飞

佛山市顺德建筑设计院有限公司

摘要：已建的商业大厦由于使用功能的改变，需要对其建筑物改变原有的结构布局并且进行加固处理，使得建筑物的使用荷载和建筑空间均有了较大的变化。根据工程实际，结合建筑抗震的需求，我们采取了转换桁架、钢梁加固、包钢加固等多种加固方法的综合应用，很好得解决了加固地梁与柱交叉的问题，包钢柱的上下贯通问题，新老结构的连接问题，收头柱新增柱子的连接问题等。经过改造后工程的使用情況，工程所采用的加固技术安全有效、加固效果良好，其经验可以为类似的工程改造进行参考。

关键词：商业大厦；改造加固；抗震加固；框架结构

混凝土结构是目前使用最为广泛的结构，在民用建筑中，钢筋混凝土所占的比重较大，一些建筑物因为要满足新的功能需求，需要进行改造与加固，达到安全与便捷使用的目标。本文将结合实际的商业大厦的改造工程，探讨设计过程中使用的加固改造措施，例如：粘贴钢板法加固梁、柱、开洞剪力墙；增大截面法加固柱及粘贴碳纤维布加固楼板等，新增了停车场的车道和自动扶梯以及抗震的结构。改造后的工程取得了良好的使用效果，具有一定的实用典型性。

一、工程概况

四川商业大厦，是一座由四川省建筑设计院设计、省建三公司施工，由四川省商业厅主要建设的具有大型购物、商贸活动、餐饮娱乐与住宿培训为一体的综合商业大厦，大厦位于成都市新华大道主干道，为城北和北郊入城的北大门，交通较为方便，街市较为繁华。

总建筑面积达到45492平方米，建筑高度为98.7米，有26层主楼，7层、6层以及5层裙房、2层地下室组成，地下2层为设备用房和库房，低下1层为停车场，地上1至4层为商场营业用房，5层为餐厅和厨房，6层为库房，7层为娱乐中心，8层为办公用房，9至22层为写字间，23至26层为客房。

在建筑造型上，四川商业大厦根据地形条件、省市规划局以及交通关系所构成的环境因素，高层的主体力求简洁明快、亲和性和比例适中，外观上使用弧线在造型以及平面布局方面达到和谐统一，使得它在城市建筑中具有极强的代表性，但是四川省处于地震频发区，所以对其建筑物的防地震加固措施就显得尤为重要。因而为了增加建筑的功能多样性以及抗震的需求，我们将对其进行改造和加固，，满足人们的实际需求，保障人们的生命财产安全。

二、工程中的改造与加固

在改造加固设计中，为了保证人们的实际需求，我们分别在建筑大厦的结构上做出了如下的调整：

1.新增车道方便人们的出行。在商业大厦的低下1层新增了低下车库进、出口的车道，相应的拆除或者增设了部分梁板。为了缓解车辆进出时所造成的拥堵的情况，我们在既有的框架柱上增设了车道梁、车道板。在改造设计中将新增的梁底和梁顶各有两根主筋植入两端的框架内，其余的部分在梁端上折断即可。同时，应该在柱边与新增梁的连接部位增加横切面，以满足负载的需求，为使新旧混凝土共同工作，将框柱表面凿成齿状，使得新增的梁上的负载能够有效的传递到柱子上面。

2.新增了自动扶梯。商场共有26层，每天的傍晚都是购物的高峰期，而且适逢写字楼里的工作人员下班，因而这一阶段人流量达到高峰，人流量川流不息，为了人们能够更加便捷的到达各自的目的地，节省时间，所以商业大厦上增设了自动扶梯。

自定扶梯的设计负荷较大，既有的框架梁不能够满足规范要求，因而对其进行结构上的加固，在这里我们使用粘钢加固扶梯梁，在进行结构胶粘贴钢板前，根据实际尺寸进行放样，并且以此下料，确保板材与实际的尺寸相符合。同时对于钢板的粘贴处进行除锈及粗糙处理，将钢板的表面的污物以及浮锈除去，直至露出金属的光泽，然后垂直于受力的方向在钢板的表面打出凹槽，沿着粘贴的钢板的中心线，间距为500米的位置在梁底做膨胀螺栓，根据螺栓的位置进行钻孔，进行施压，有利于粘钢的质量，粘钢时，在钢板上抹上结构胶，厚度在2mm左右，钢板粘贴好后，对其进行加固，待胶的强度增强后再拆除加固的装置。通过此方法，既有框架柱作为增设剪力墙的约束边缘构件，又增大了横截面进行相应的增强，加固使对于旧的混凝土表面进行凿毛处理，确保了新旧混凝土的结合。

根据新的使用功能，我们需在部分的剪力墙上开设门洞，门洞的位置位于剪力墙非约束边缘区域。采用无破损切割剪力墙后，沿着洞口四周对称加固，使得洞口边粘贴的区域采用穿墙错栓进行拉结，以此增加加固部位的暗柱约束条件。

由于此地区属于地震频发地带，商业大厦除了满足美观、便捷，还要确保建筑物的坚固，对此我们采取了一系列的抗震加固措施：

3.对于配箍率不够的圆柱采用包钢的方法形成方柱，再辅以高强度的灌浆料进行 填充，原有的圆柱不适宜包钢，因而设计成方形的结构。主楼的部分基础反梁使用钢筋混凝土结构增大横切面，基础梁加固是工程中的重中之重，先施工包钢柱，然后采用焊接的方式，使得基础梁的主筋与包钢柱角柱与包钢柱连接的方式，箍筋采用植筋加上焊接的方式来完成封闭箍，拉钩采用植筋的方式。

4.抗震加固的部位主要集中在低下一、二层的大部分框架柱柱端和柱梁的部位，由于原框架柱均为圆柱，因而在柱端的1.5倍高的范围内进行粘贴弧形钢板进行加固，钢板搭接的位置用M12化学锚栓进行固定，对于节点的区域，在楼板下沿着节点的四周进行粘贴钢板，并且用高强螺栓对穿钢板进行压紧，确保粘贴的质量。同时在楼板的板底纵横面进行站钢柱加固，确保结构的坚固性，有效的保障了在商业大厦人员的人身财产安全。

三、加固中需注意的问题

1.混凝土的凿除

现有的凿除工作主要以手工凿除为主，可以辅以轻型的手提工具，凿除时要轻拿轻放，不要影响周边的混凝土，且严禁使用大锤进行击打，防止原混凝土进行裂缝，凿除后的混凝土以及碎屑应该及时清理，不可以堆积在楼板上。需要截除的钢筋应该按照切断点进行截除，应该有足够的混凝土保护层进行覆盖。最后确保凿光面要光滑平整。

2.钻孔植筋

首先要探明现有结构构件的受力主筋的位置，使得钻孔避开受力钢筋的位置，防止在过程中将其弄坏。后植入的钢筋应该进行拉拔试验，使得拉拔试验的实验数量不少于植筋的数量的5%。

3.新旧混凝土结合面的处理

所有构件的表面必须为结构面，并且将表面凿毛要求打成麻坑，坑的深度不小于6mm，麻坑每100mm*100mm面积内应该不少于5个。

在浇筑新凝结面时，应该在原有构件的表面涂刷上一种高粘接性质的界面结合剂，并且要求表面光滑而平整，这样方可以提高结构的吻和程度，使旧的横截面与新的材料的横截面相互粘贴起来，从而使结构更加的稳固。

总结

本工程实例完整的介绍了从基础部分到上部的柱、梁及板的综合抗震加固方法，在实际的使用过程中取得良好的效果，对于既有的建筑物进行加固改造的过程中，应该从整体结构考虑加固改造对于结构抗震性的影响，提高建筑物的防抗震能力，对于商业大厦的结构进行抗震的设计，确保其建筑屋顶安全可靠，采取了包钢技术、粘钢技术等方法，对其建筑物进行加固时，应该根据现场情况采取的有效措施，确保加固材料与旧混凝土进行结合，确保了这两个方面的有机统一，促进商业大厦施工的正常顺利进行。

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