广州有轨电车琶醍站加固改造设计分析

刘会乐，陈应荣

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

1 工程概况

广州有轨电车试验段工程，始于万胜围，终于广州塔，全长约7.7 km，共11 座车站。其中，琶醍站是利用珠江啤酒厂水泵房（图1）的原有结构进行改造后的新车站建筑。珠江啤酒厂水泵房原结构为地下一层，局部设置地下夹层；地上为一层9 m 高的大空间，局部设置3 m 高的配电房。而车站结构利用了原水泵房的既有结构，完全保留了地下结构及地上框架结构，经改造形成两层空间结构：①首层层高5.10 m，为开敞的车站空间。②二层层高3.74 m，标高为5.10 m，楼层板为新增结构板，形成新的二层配套商业空间。

图1 原珠江啤酒厂水泵房

琶醍站主要通过地面斑马线进出车站和过轨。车站长60.0 m，宽12.45 m，单侧站台宽3.0～7.8 m，覆盖面积1237.1 m2，车站建筑面积1915.8 m2，总占地面积2255 m2。另外，车站有效站台中心里程为ZDK9+166.500，其绝对标高为8.310 m，轨面标高为8.050 m。

2 基于等重原则的基础设计

根据竣工资料显示，本工程的基础形式为筏板基础，板厚1 m，地基持力层为原状土抛石夯实，抛石夯实厚度为1 m。由于原有竣工资料未提供地基承载力要求，导致地基基础无法进行检测。但是，该工程结构已使用19年，沉降基本稳定。基于上述情况，本工程的基础设计思路和原则如下：①新加结构重量与原有结构拆除重量尽可能相近，避免结构沉降或上浮，并控制新加结构重量与需拆除的墙体、设备及基础、抽干蓄水等重量相当。②按照改造后的结构计算底板内力，去复核原有底板配筋。结构计算采用三维有限元模型进行计算，经复核，原底板配筋满足要求，底板未做加固处理，且结构在施工过程及完工后都没有发生沉降及上浮。

3 主体结构计算分析

3.1 工期控制的结构方案

受前期移交工作滞后的影响，且通车时间已定，导致改造施工的工期极短，因此，结构设计方案需要以工期为前提做好以下两点：①尽可能利用原有结构，少拆除。②新加结构尽可能采用钢结构，避开混凝土龄期问题[1]。

由于首层东区梁板截面较小，洞口多，不便加固，因此采用钢结构代替梁板作为楼盖；西侧水泵区的大洞口也应采用钢结构增设楼板；中间部分则保留原楼板，轨行区采用板底钢架支撑进行加固，楼板不考虑受弯，仅考虑传递竖向压力。新增的二层楼盖以原有结构柱为支座，西侧部分利用原有码头吊架做支座，不再设置立柱及基础。此外，首层板完成改造后次日需通车，通车后再充分利用夜间时段对二层结构进行施工，因此二层需要采用钢结构楼盖。原结构剖面和改造后结构剖面分别如图2、图3所示。

图2 原结构剖面（单位：mm）

图3 改造后结构剖面（单位：mm）

3.2 化拉为剪的应用

在改造过程中，新增悬挑结构的柱子通常采用植筋后锚固技术进行施工，该技术的可靠性成为顺利开展改造工作的关键。因此，琶醍站加固改造设计需要巧妙运用化拉为剪的思路，尽量利用抗剪连接，减少抗拉连接。而新加结构与原结构尽量采用简支，避免在原有结构柱设置悬臂结构，如需悬臂的构件，可由新加结构向外延伸。二层悬挑结构平面布置如图4所示。

图4 二层悬挑结构平面布置

首层悬挑板需要在原有柱上设置悬臂梁，充分利用站台高度差在柱侧悬臂，通过锚栓抗剪实现悬臂，并按照规范计算得出植筋锚固深度为35d。另外，为了满足植筋的锚固要求[2]，柱子两侧可直接采用对拉螺栓的方法。首层悬挑结构节点大样及其实际施工节点大样分别如图5、图6所示。

图5 首层悬挑结构节点大样（单位：mm）

图6 首层悬挑结构实际施工节点大样

3.3 混凝土抱箍节点的应用

车站结构的二层为加建结构，由于工期紧张，待有轨电车在夜间停运时立马开展施工作业。而且二层横向净跨度大，长达12 m，为了便于施工，应采用钢结构梁。在施工过程中，容易出现废孔、钻偏、孔斜、锚固深度不足或者打断原有柱钢筋等问题，严重降低了梁的承载力[3]。对此，设计时应巧妙采用“钢结构+混凝土抱箍”节点的做法，在钢梁下通过凿毛、植筋、环箍等措施，在原有柱上增设混凝土抱箍节点[4]，使新旧混凝土的连接变得更为可靠，同时避免了植筋精度问题。在完成混凝土抱箍节点后，将钢结构梁横于上面，做好连接工作。综上所述，应用混凝土抱箍节点可以充分发挥混凝土的抗剪承载力，原钢梁与柱的植筋连接可以作为第二道防线，提高车站结构的安全性、可靠性。相比单边后锚牛腿，该节点利用柱侧的抗剪及抱箍的整体性进行抗弯，即便前期后锚钢筋受拉失效，受力依然能得到满足，具有良好的应用效果。同时，该节点作为外露结构构件点缀站台空间而得到建筑师的认可。混凝土抱箍节点大样如图7、图8所示。

图7 混凝土抱箍节点大样一（单位：mm）

图8 混凝土抱箍节点大样二（单位：mm）

3.4 高承载力低延性的应用

本工程柱子原设计为吊车柱，下段柱截面较大（600 mm×1000 mm），纵向间距仅6 m。虽然箍筋构造不符合现行规范要求，延性也较差，但考虑到结构层数少、柱截面大、抗弯抗剪承载力偏高，下段柱不做加固，可将高承载力低延性的概念与柱加固设计有效融合，从而减少不必要的改造工作[5]。而上段柱截面较小、屋面荷载改变后仍不满足要求，则需要采用加大截面+箍板的方式进行加固。柱子加固大样如图9所示。

图9 柱子加固大样（单位：mm）

4 结语

（1）在加固改造过程中，为应对原有竣工资料未提供地基承载力的情况，可以遵循等重原则进行基础验算，避免结构沉降或上浮。

（2）新加结构与原结构尽量采用简支，避免在原有结构柱上设置悬臂结构，如需设置悬臂结构，可以运用化拉为剪的思路，增强结构连接的可靠性。

（3）混凝土抱箍节点实施便利，传力可靠，适用于对后锚可靠性有较高要求的工程。

（4）对于新的改造项目，因原结构的使用时间较长，使得前后相关结构的规范变化较大，若箍筋构造不满足现行规范要求，其延性也较差，因此可以将高承载力低延性的概念融入加固设计中，以减少不必要的加固工作。