加固老旧混凝土厂房的实用方法

王璀瑾　董立恒　陈映棠　王天晴

(1.四川大学锦城学院，四川 成都　611731；2.中国建筑西南设计研究院有限公司，四川 成都　610042；3.山西省建筑科学研究院，山西 太原　030001)



加固老旧混凝土厂房的实用方法

王璀瑾1董立恒2陈映棠3王天晴3

(1.四川大学锦城学院，四川 成都611731；2.中国建筑西南设计研究院有限公司，四川 成都610042；3.山西省建筑科学研究院，山西 太原030001)

分析了老旧混凝土厂房存在的安全隐患，介绍了老旧厂房在检测评估与计算分析中的注意事项，阐述了厂房屋面板、屋架及其他构件的加固方法，以保证老旧厂房的安全性。

老旧厂房，屋面板，屋架，检测评估，加固方法

建于20世纪60年代以前的老旧钢筋混凝土厂房大部分均超过了目前所规定的50年的设计使用年限。由于技术及其他方面的原因，人们对建筑物的设计使用年限认识不足，尤其对建筑物在使用过程中需要进行维护、维修和保养缺乏应有的重视。对使用者来讲，似乎认为工程建成之后“一劳永逸”，而当出现灾害事故时才有所觉醒。这正是现在这类工程事故频发的原因。

基于经济及厂房内生产不能中断的考虑，这类厂房往往不可能拆除重建，因而对其进行必要的加固处理，延续厂房的使用寿命，保证今后一定时期内的安全使用成为首选。厂房的加固要遵循一定的流程，首先要进行必要的检测普查，找到隐患的根源；其次所提出的加固方法应有针对性，保证加固的有效性；第三，所选择的加固方法应考虑施工的可操作性；第四，加固工程造价要有合理性。

本文的目的在于总结厂房加固的工程经验，以期作为同行在进行决策、设计和加固施工时的参考。

1　老旧厂房安全隐患的特点

老旧钢筋混凝土厂房基本采用了相似甚至相同的建造方法，如采用标准的6 m柱距、1.5 m×6 m的预制大型屋面板、预制钢筋混凝土折线型屋架或者T型薄腹梁、预制或现浇阶梯形柱子、独立杯型基础和预制T型吊车梁等。

这类厂房发生事故往往从屋面板开始。由于屋面保温隔热材料一般采用了炉渣，荷载较重，屋面防水卷材老化且年久失修，导致雨水直接侵蚀屋面板。再加上屋面板本身混凝土保护层较薄，使配筋早已锈蚀不堪，因而这类构件很容易首先破坏。特别是处于天沟或者落水管附近的屋面板，工程普查发现的问题最多。此外，由于屋面板端部原有埋件已经严重锈蚀，与支承处的连接已形同虚设，很容易脱落伤人，这些在同类厂房中具有普遍现象。

这种厂房另一个容易发生问题的构件是屋架。一般屋架下弦为钢筋混凝土受拉构件，正常情况下肯定是带裂缝工作，裂缝的存在使下弦所配拉筋长期受到空气的侵蚀，尤其对于那些存在有害气体的车间，这个问题更为严重。此时，下弦拉杆的钢筋截面可能已严重削弱，存在断裂危险。在屋架端部上下弦交接处，由于内力平衡将产生较大的水平剪力，如果构造不合理，将导致下弦拉筋锚固失效。工程普查也表明此处出现开裂的事例较多。一般屋架为静定桁架，任何一根杆件或一处节点的失败都将使其变为机动体系而垮塌。还需要强调的是，屋架的破坏往往是突发性的，一般不会有明显征兆，发生前不会给人们留下足够的时间空间，所以它的破坏是灾难性的。与屋面板相比，它影响的区域更大，理应引起人们更多的重视。

作为厂房排架结构主要构件的柱子较少出现突然倒塌的先例，但在极端偶发事件(例如风灾和地震等)条件下柱子如若存在隐患将产生致命的影响。一般厂房中柱子的隐患主要表现在混凝土保护层脱落，钢筋严重锈蚀，与屋架、吊车梁、支撑、围护结构的连接失效，由于基础不均匀沉降等导致的柱子垂直度偏差加大，由于配箍率较低等原因造成的竖向劈裂等。甚至在某些生产车间柱子还时常遭到意外撞击而严重损伤等。

吊车梁开裂破坏的事例也较多，原因除预制时先天不足外，主要是超载、疲劳和年久失修。甚至发生提高吊车吨位而不计算和加固吊车梁的事例。好在吊车梁发生事故前往往已严重变形或开裂而影响了吊车的运行，使用户及时发现予以加固。

厂房基础发生不均匀沉降最为常见，它带来的危害有时是极端危险的。其原因一般是地基受水浸泡等。老旧厂房受长期压实作用，有时短期活载起控制作用，因而较少发生由于超载而产生下沉的情况。

与其他结构相比，支撑对于排架结构的作用更为重要。屋盖支撑和柱间支撑构成了厂房结构空间稳定体系。在通常情况下，支撑的作用被严重忽视，有时锈蚀破坏已不起作用但并未修补，一旦发生意外事件将可能引起整个结构的破坏。老旧厂房围护结构破损一般均较严重，时有发生脱落伤人事件。围护结构的完整性对增加厂房的耐久性的作用不可低估。

2　检测评估

检测评估是为加固设计施工提供技术依据，这一环节不可缺失。检测普查和加固设计宜由同一单位甚至同一组技术人员承担，以便使加固更有针对性，并做到“胸中有数”，避免脱节。常常发生的情况是，检测由一个单位承担并出具了检测报告，而由另一单位承揽加固设计。由于设计人员不了解具体的情况而“照本宣科”，所出具的方案“驴头不对马嘴”，造成很大浪费而达不到加固的目的，甚至造成工程事故。

老旧厂房往往档案所存图纸资料不全，甚至无图纸资料，所以需要进行现场测绘、扫描等工作，有时需要重新绘制一套完整的厂房图纸。为了为下一步加固设计提供参数，还需进行现场取样和室内试验等工作。为了不使取样对厂房造成二次伤害，应及时对取样部位修补和恢复。为了判断钢材指标，可尽量在附属构件(例如支撑)上取样，取样后马上用其他杆件替换。

3　计算分析

在加固设计之前应进行老旧厂房的整体计算分析，可采用现有的通用计算程序进行。其难点在于计算参数的选取问题，例如混凝土强度指标、所配钢筋的强度指标、型钢支撑的强度指标等。这就需要研究老旧厂房建设的时代背景，并结合检测普查时的现场取样综合各方面的经验研究确定。荷载的取值标准是厂房计算分析时的另外一个难点，毕竟随着时间的推移和技术的进步，现行荷载规范也有较大的变化，应以厂房检测普查的实测情况为基础，并考虑新规范的要求选取。需要特别指出的是厂房加固后所要达到的安全可靠度标准与计算参数的选取相互关联，除材料强度是既定事实客观存在外，所期望的房屋加固后的后续使用年限和使用功能是否变化等直接决定了其他参数的选取。考虑老旧厂房加固针对的是既有建筑，可根据后续使用年限的要求调整其安全等级。这在现行混凝土结构加固设计规范中有较为明确的规定[1]。

4　加固方法

4.1屋面板加固

大型屋面板脱落一般源于主肋的断裂和端部支点的失效，有这种危险情况的屋面板已不可能再用下粘钢板或粘碳纤维复合材料进行加固。如果采用原肋扩大截面的方案，则由于板肋混凝土已严重酥裂而无法植入拉接筋。再加上高空作业，加大截面支模困难，同时扩大截面时必然加重屋架的荷载，所以这种方法可操作性较差。采用原肋下增设H型钢、在连接部位开口向上放入C型钢间断焊接、原肋与C型钢之间缝隙灌入高强灌浆料的方案可形成新的组合板肋共同受力。此外H型钢与屋架上弦增设的角钢相连，可防止屋面板支点失效而可能发生的脱落。实际工程中，采用此种方法加固效果良好，如图1所示。如若屋面板较为良好，也可采用粘碳布予以补强。粘碳布可防止板酥裂部分脱落伤人。对积灰严重的屋面，应清理积灰以减轻荷载。

4.2屋架加固

屋架上弦可采用双侧增设角钢的方案，角钢用横穿上弦的植栓进行拉接。为保证角钢能与上弦共同工作，二者之间可以灌入结构胶。补强角钢可随上弦折线走势在节点区分段等强焊接。外伸的角钢肢增大了屋面板的支撑长度，可谓一举两得。

屋架下弦可采用开口向上的槽钢补强。当下弦尺寸较宽或纵

向弯曲凹凸时，槽钢往往难以完全与下弦拟合，此时也可采用双角钢的方案固定于下弦两侧。为保证下弦型钢与原构件的连接，除二者间灌入结构胶外，还应每隔一定间距设置箍带，并用螺栓紧固。

屋架腹杆也可采用双槽钢背对背补强，双槽钢之间采用缀板焊接。缀板间距可视杆件拉压性质分别取80倍和40倍的单肢最小回转半径。槽钢与原腹杆之间也应灌入结构胶。

屋架加固成败的关键所在是各节点区的处理。可采用钢屋架的构造方法在原混凝土屋架两侧均设置节点板进行可靠连接，尤其特别注意支座节点上、下弦杆的压、拉力的合理传递。图2是在实际工程中所采用的屋架加固方法示意图。

4.3厂房其他构件的加固

排架柱下柱可视其破损程度和计算结果分别采用外粘钢板(型钢)或扩大截面的方式加固处理，上柱采用外粘钢板(型钢)较为简单合理。吊车梁一般为简支构件，通常的加固方法均可采纳。但在扩大截面时应注意伸入端部支承牛腿的钢筋锚固问题。支撑体系可采用型钢替换的方式解决。但应注意尽管支撑杆件施工时不一定处于受力状态，但为防止出现意外，只能逐根替换，即切除一根马上恢复一根，千万不可同时拆除，防止发生危险事故。当判明厂房基础产生了不均匀沉降时，可按现行规范[2]进行处理。当相邻柱子沉降差较大无法恢复，且柱子荷载较小时，断柱抬升的方案也是一个较好的选项。围护结构的更新改造可有效增加厂房的耐久性。实际加固中，常有将重型屋面板拆除换成轻屋面的成功实例。但应特别注意，原屋面板具有支撑的附加作用，拆除时应检查屋盖支撑，必要时应增加上弦支撑。

5　结语

虽然老旧混凝土厂房破损程度有别，有时所发生的裂缝或变形千奇百怪，但统一的建造模式和基本相同的结构布置又使这些问题具有共性和普遍性。工程实践证明，如果对其进行较为仔细的检测普查，找到隐患的根源所在，进行认真的分析计算和合理的加固设计及施工，定能保证今后一定时期内的安全使用，使老旧厂房焕发青春。

[1]GB 50367—2013，混凝土结构加固设计规范[S].

[2]JGJ 123—2012，既有建筑地基基础加固技术规范[S].

Practical method of strengthening outdated concrete workshop

Wang Cuijin1Dong Liheng2Chen Yingtang3Wang Tianqing3

(1.Jincheng College of Sichuan University, Chengdu 611731, China;2.China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp., Ltd, Chengdu 610042, China;3.Shanxi Academy of Building Research, Taiyuan 030001, China)

The paper analyzes safety hazards existing in old concrete workshop, introduces matters needing attention in old workshop detection evaluation and calculation, and describes reinforcement methods of workshop roof board, roof truss and other components, with a view to guarantee the safety of old workshop.

old workshop, roof board, roof truss, detection evaluation, reinforcement method

1009-6825(2016)25-0057-02

2016-06-24

王璀瑾(1990- )，女，硕士；董立恒(1992- )，男，硕士；陈映棠(1981- )，男，硕士，工程师；

王天晴(1960- )，男，硕士，高级工程师,一级注册结构工程师

TU375

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