工业厂房加固改造
【关键词】结构；加固；厂房改造；
1工程概况
某工业厂房建于1996年，框架结构，四层20米高。经过十几年的使用，建筑物多处裂缝，千疮百孔（图片1）。由于业主生产规模扩大，原有厂房不能满足新的设备布置需要。最初提出两种处理方案：一是拆除旧厂房重建，这种方案土建投资大，而且建设周期最少四个月，正是产品销售旺季，四个月的停产会减少销售收入，更会影响业主的市场信誉；二是根据厂房新的承重情况，对厂房进行加固改造满足承重要求。经过对比，业主决定采
2存在问题
为准确评估原建筑物的综合能力，首先按标准的鉴定要求由专业人员进行建筑现状的现场调查检测。主要有：
原始资料的检查核实。包括原有地质勘察报告、竣工图、竣工验收资料、隐蔽工程记录、工程改造记录等。
结构现场检测。包括混凝土构件回弹法以及钻芯法检测，混凝土构件碳化深度检测，钢筋位置以及保护层厚度检测，框架柱垂直度检测等。
结构现状检查。裂缝检查，基础开挖检查。
现场检测结果表明，厂房主要存在以下问题：
1）建筑物超负荷使用。厂房历史改造3次，改造过程中任意在楼板上增加细石混凝土找平找坡现象多，造成局部地面厚度达300mm。部分楼层上存在废弃设备基础。
2）采用回弹法对主要结构构件的混凝土强度进行检测，并在相应部位钻取混凝土芯样做抗压试验，用芯样的抗压强度对回弹法测试结果进行修正。对检测数据的计算分析后得出，该建筑主要结构构件混凝土抗压强度推定值为18~23Mpa。梁柱表面出现不同程度混凝土保护层剥落，钢筋外露及锈蚀现象。
3）建筑物围护结构基本丧失使用功能。该厂房原有外墙砌体材料采用的是空心砌块，几次改造使得外观千疮百孔，给人满目苍凉之感。受多年雨侵风化以及生产废气侵蚀，部分墙体潮湿返碱，粉刷层风化，局部层层脱落。且塑钢窗老化，无再利用价值。
3加固方案
针对上述情况，采用如下加固方案：
3.1建筑改造
楼层上废弃设备基础及找平层全部铲除，露出结构层，减轻厂房负荷。
外墙墙体受雨水及废气侵蚀，若在原基层上进行装饰修补，难度大，预期效果差，短期内仍可能出现粉刷层脱落，得不偿失。鉴于此，原外墙砌体、窗户全部拆除，重新砌筑轻质砌块1.5～2米高，除获得良好的通风作用和装修效果，同时降低结构荷载。加固施工完成后，施工楼地面、外围护、设备基础等，外立面采用面砖装饰装修。
3.2结构加固
为确保使用安全，需对原建筑进行结构验算、加固等工作。加固设计时，根据原有结构形式，受力特点，确定合理的加固方案是非常重要的，同时，还要考虑到进度要求，施工方便，可实施性，经济性等因素。
在不改变原结构受力体系的情况下，梁柱板加固的常用方法有：加大截面加固法、粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法、增加支承加固法等。
加大截面加固法能大幅度提高构件的承载力、刚度和抗震性能，且施工工艺简单、经济性能好，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
外包钢及粘贴钢板加固法具有受力可靠、施工简便、现场工作量较小的优点，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。但在化工厂房中，钢材不耐腐蚀，防腐要求较高，后期维护费用高。
碳纤维加固法具有耐腐蚀、耐潮湿、不增加结构自重、不影响使用空间、施工方便，施工周期短、维护费用较低等优点，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物，但其长期使用的环境温度不应高于60℃。
增加支承加固法虽然简单可靠，但改变原结构的受力体系，影响建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间，适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
结合以上各种加固方法的优缺点，综合考虑各方面的因素，本工程主要采用碳纤维加固法及加大截面加固法进行结构加固。
1） 一层梁加固。该层设备较少，使用条件较好，设计采用碳纤维加固，其主要性能指标见表1。
经过计算，对于正截面承载力不足的梁，采取在梁底通长粘贴两层250mm宽的碳纤维布，梁顶支座处粘贴一层250mm宽的碳纤维布。为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力，在梁端每侧粘贴100mm宽U型箍五道，在主次梁交接处每侧粘贴三道100mm宽的U型箍。
2）二、三层梁加固。由于设备重新布置，且个别设备重量比原有设备增加将近40%，根据计算结果，梁的正截面承载能力以及斜截面承载能力均满足不了要求，采用碳纤维加固不经济不合理，设计采用加大截面法进行加固。根据计算，梁截面的宽度每边加大100mm，高度加大200mm，按加大后的截面重新计算配筋。
3）柱加固。根据计算结果，中间个别柱承载力达不到要求，采用加大截面法进行加固。柱截面的长度和宽度按计算分别加大250mm，按加大后的截面重新计算配筋。
4）板加固。因使用荷载加大，结构验算每楼层均出现部分承载力不足的板，最初考虑在原楼板上再施工一层混凝土板，但该种办法会使楼板自重加大，并且梁柱荷载相应增加。综合考虑，最后选择粘贴碳纤维加固。板底粘贴200mm宽间距400mm的碳纤维布1层
3.3地基加固
计算结果表明，现有基础截面偏小。如果加大基础截面，需要对基础进行大开挖，土方工作量大，施工周期长，费用高。经过比较，采用压力注浆法加固地基，提高地基承载力的办法来满足使用要求。
设计加固深度为基础底面以下5米，成孔直径40mm，注浆材料32.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.8—1.0，注浆压力0.2—1.0MPa。
3.4裂缝处理。
经验算不需加固梁柱表面的裂缝，将裂缝处的混凝土保护层铲除，钢筋锈蚀清理干净后，用灌浆料重新浇筑。
4加固施工工艺
4.1加大截面法加固施工工艺
1）除去结构表面的原有混凝土保护层，清除表面碎块浮渣，将面层凿毛、冲洗干净。
2）为方便混凝土灌注、振捣，在楼板上间隔600mm钻直径100mm的浇筑孔。
3）新增主筋用结构胶植筋锚入原结构混凝土中，满足锚固要求。
4）支模板，喷水湿润，浇注C30微膨胀细石混凝土，分层仔细振捣密实。
4.2碳纤维加固施工工艺
1）清除需粘贴碳纤维布处构件表面的粉刷层。
2）用砂轮机将粘贴部位打磨平整，U型箍转角处打磨成半径不小于20mm的圆弧，用吹风机清除浮尘并用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面。
3）涂刷基底树脂使其渗透至混凝土内部，以提高混凝土与碳纤维布之间的粘结力。
4）用找平材料修补混凝土表面不平整部位。
5）涂刷浸渍树脂，随即粘贴碳纤维布，滚压均匀。多层粘贴时重复步骤5）。
6）粘贴完最后一层碳纤维布后再涂刷一道树脂。
对已加固修复完的结构表面应进行防护处理，表面防护材料应与浸渍树脂可靠粘结。
4.3地基注浆加固施工工艺
1) 布孔：定位放线，对注浆孔进行编号。
2) 钻孔：钻孔直径为40mm，成孔后，对成孔深度进行核验。
3) 埋设注浆管：在注浆管底部2m范围内打花眼，注浆管下端宜距离孔底0.3～0.6m，避免注浆管端头被泥土堵塞。封孔：注浆管露出地面15cm左右，然后钻孔内倒入拌好的水泥水玻璃浆封口，养护48h后即可灌注。
4) 浆液试配：每罐加入200kg水泥，按比例掺入外加剂，搅拌时间1.5～2.5min。
5) 注浆：将吸浆管放入储浆池，检查各管路连接好后，开动注浆泵，缓缓加压，增大进浆量。
6) 封管：注浆结束后，拆开孔中管与地面移动注浆管接口，并迅速将管口堵塞，减少回浆量。解开导浆管时，小心注浆管内浆液带压喷出。
5加固效果
1）本加固改造工程于2007年9月开始施工，2007年10月完工，经有关单位检测，加固满足设计要求。加固改造后的厂房面貌焕然一新（图片2）。该工程于2008年初投入生产使用，至今情况良好。
2）工程竣工后，对加固改造各分项投资进行汇总，与拆除后重新建设相同规模的厂房进行经济性对比，加固改造工程总投资以及工期均低于新建工程。尤其工期的缩短，使业主尽早投入使用，早见效益，意义尤为重大。
【参考文献】
【1】CECS146:2003碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程.
【2】GB50367-2006混凝土加固设计规范.
【3】GB50010-2002混凝土结构设计规范