石 云，王 丹
江苏城归设计有限公司，江苏 无锡 214061
摘 要：文章以实际工程为例，总结了将某一搁置多年的地下室加固改造为档案馆的设计方法和思路，通过加厚筏板、加大梁高、增加大跨范围的剪力墙，以此增强刚度，减少不均匀沉降，提高基础承载力。该项目主要通过扩截面及黏钢、外包碳纤维的方法增加梁板柱的承载力，采用叠合板+BDF钢质网箱体+现浇板等方法减轻楼板自重，以满足建筑高度及增大楼板承载力。该加固方法极大降低了成本，缩短了工期，并且取得了良好的社会效益和经济效益，以供参考。
关键词：档案馆；加固改造；基础加固；柱梁板加固
中图分类号：TU746.3 文献标志码：A文章编号：2096-2789（2021）05-0191-04
随着社会经济的快速发展，房地产行业迅速崛起，过度开发导致部分企业资金供应不足，出现烂尾楼问题，如何有效地利用这些烂尾楼是一个社会问题。文章通过实际案例，阐述了将某一搁置多年的地下室加固改造为档案馆的设计方法和思路，可为同类结构加固改造提供参考。
1 工程背景及概况
案例工程始建于2010年，原设计为31层的公寓及2层商业裙房，分别为剪力墙结构和框架结构。由于各种原因，该工程在完成基础及地下一层顶板施工后便停止施工，成为烂尾楼。2016年，投资主体更换后拟建设为档案馆。综合考虑造价、施工工期、社会影响等多方面因素，经过多方案比选，最终确定设计方案如下：充分考虑档案馆的功能要求及现状条件，尽量利用原有基础和地下室，空间布局、平面尺寸均结合已有的柱网体系，尽量减少转换。
地下室原主楼区域剪力墙较多，布置成设备用房；原裙房范围对应区域柱网规整，布置为停车位。因为使用功能的重大改变，所以必须对基础及地下一层结构的梁板柱墙进行加固改造。新建档案馆为长99.3m、宽38.5m的3层框架结构，中间由钢结构连廊相连，将上部混凝土结构主体分为左右两部分，地下室面积为4752m2，长105m，宽约52.9m。地下一层平面图见图1。
2 加固改造设计
2.1 检测鉴定分析
由于该项目闲置多年后重新设计施工，因此必须请专业的检测机构对该地下室的工程质量进行检测和可靠性鉴定。鉴定检测的主要结论如下：（1）地下室结构体系、主要承重构件平面布置及尺寸基本符合原设计图纸。（2）地下室外观质量较差，外墙有裂缝，部分已经出现渗水，部分裙房顶板裂缝与外墙贯通。（3）部分框架柱、梁、板的钢筋直径及间距不满足原设计要求。（4）用钻芯法检测混凝土构件
强度，基本符合原设计要求。（5）将该房屋地基基础作为一个结构体系，根据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144—2019）7.2.1条规定，经验算其承载力满足《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定的要求，评定为B级。
2.2 基础的加固改造
基础的加固改造设计主要围绕地基承载力和底板承载力两部分进行。
（1）地基承载力验算。原主楼为2000mm厚的桩筏基础，筏板底位于3-2粉土夹粉质黏土中，承载力特征值为160kPa；原二层商业下地库为450mm厚的筏基，筏板底位于3-1黏土中，承载力特征值为220kPa。经过深度修正后，地基承载力特征值分别为223kPa和292kPa，能够满足设计要求。但是由于原主楼下满堂布置600mm直径的预应力管桩，地基刚度明显高于裙房部分，两者差异较大。根据当地工程经验，取合适的基床系数进行模拟计算，得出相邻柱基的沉降差小于0.002，整体倾斜小于0.004，能够满足规范要求。同时设计采取加大裙房与主楼的连接部位的地梁截面、加大裙房筏板厚度、加大梁筏配筋等措施减少不均匀沉降。该工程从地库加固完成后立即开始沉降检测，每施工完一层都要观测一次沉降情况，结构封顶后每隔半个月观测一次沉降情况直至沉降稳定。其沉降变形图见图2，从图2中能看出基础刚度的差异，最终沉降量与计算接近，满足设计要求。
（2）底板承载力验算。由于裙房荷载大幅度增加，原
图1 地下一层平面图（单位：mm）
裙房部分地下室的梁筏基础已经不能满足设计要求。经过商量，允许采用在原裙房筏板基础上再叠加楼板的加固方法。经计算，典型板厚由原450mm 增加至600mm、梁厚由800mm 增加至950mm，能满足大部分梁板设计要求。地下室底板及梁的典型加固大样见图3。
图2 沉降变形图
图
3 地下室底板及梁的典型加固示意图（单位：mm）
地库③～④轴柱距离达到9700mm，水平方向地梁按加高截面已经完全不能满足设计要求，为减小跨度，在地梁跨中设置一道250mm 厚的混凝土墙，纵筋植入底板及地库顶板相应框架梁中，可以很好地解决该跨地基梁承载力不足的问题。
2.3 柱的修复加固
地下室范围内框架柱轴压比及正截面承载力不满足要求的采用高强灌浆料扩大截面的加固方法，斜截面不满足要求的采用外包碳纤维的加固方法。扩截面及外包碳纤维加固的典型截面做法见图4。
2.4 梁的修复加固
对地下室顶板部分承载力不满足要求的混凝土梁采用扩大截面或黏钢进行加固，地下室顶板梁加固示意图见图5，扩截面加固梁典型做法见图6。
黏钢加固方法施工简单，不增加构件截面尺寸，但对
图4 框架柱扩截面及外包碳纤维加固
的典型截面做法（单位：mm）
图5 地下室顶板梁加固示意图（单位：mm）
图6 扩截面加固梁典型做法（单位：mm）
日期/d
沉降量/m m
（a）地下室底板加固大样图
（b）梁扩截面示意图
（a）柱扩截面示意图
（b）柱外包碳纤维示意图
b
h
（a）梁扩截面示意A 型
（b）梁扩截面示意B 型
（c）梁扩截面示意C 型
说明：1.黏钢时，钢板宽度较大，宜分条粘贴；
房屋结构改造加固2.钢板厚度≥6mm 时，应按照外包钢施工工艺进行；
3.钢条下面的空隙应加胶黏垫板填平，垫板厚度同U 型箍厚度；
4.如果梁下采用加腋做法，U 型箍加密区应超过加腋区间1.2m。
施工工艺要求和胶水质量要求较高，其承载力提升有限且表面防护较困难。采用黏钢加固后，其正截面受弯承载力的提高幅度不应超过40%。由于该工程加固幅度较大，部分梁顶可采用黏钢+梁端底加腋方法来提高承载力，典型节点做法见图7、图8。
2.5 板的修复加固
原地库顶板结构标高种类较多，大部分标高为-0.60m，变电所位置标高为-1.10m，商业部位标高为-0.33m。该建筑改为档案馆后，顶板的结构标高为-0.05m，因此需要将板面抬高，既保证建筑标高及面层强度，又不能过多增加结构自重，根据不同高度采用不同的方式进行加固。主要采用叠合板+BDF 钢质网箱体+现浇板、叠合板+加气混凝土砌块+现浇板的方式，地下室顶板的加固见图9。
其中，钢网箱现浇混凝土楼盖空腔楼盖技术（BDF）是根据楼板的厚度及跨度，选用合适厚度的钢网箱作为内模，现场浇筑混凝土，制成空腔楼盖的整套技术，具有结构整体性好、自重轻、保温隔声耐火性好及施工方便等特点。该技术已经通过由住房和城乡建设部科技发展促进中心组织的建设行业科技成果
评估会。板面负筋不足部分可以通过加大叠合现浇层的配筋实现，对板底受力筋不足主要采取粘贴碳纤维，碳纤维加固板底示意图见图10。
2.6 加固注意事项
加固工程中的新增部分与原有结构能否共同作用很大程度上取决于施工质量。
（1）梁柱板加大截面注意事项。①清除混凝土表面的油污、浮浆，并将灰尘清理干净。新旧混凝土浇筑界面通
图7 梁底加腋+梁顶黏钢做法（单位：mm）
图8 梁黏钢加固示意图（单位：mm）
梁顶黏钢示意
梁顶黏钢
（a）梁下加腋示意大样
（b）梁顶黏钢示意大样
图9 地下室顶板加固图（单位：mm）
图10 碳纤维加固板底示意图
过凿毛、充分湿润、接浆（或使用界面剂）进行处理，保证连接面质量及可靠性。②按产品说明进行灌浆料拌制。浇筑过程中应适当搅拌使气体自由溢出，确保浇筑密实。浇筑完成后应采取相应的措施进行养护。
（2）黏钢加固注意事项。①黏钢加固表面应首先进行除锈和清洁处理。②黏钢应采取措施保证钢板中的胶水不能空鼓。
（3）拆除注意事项。在加固改造过程中，无论是构件的凿除还是卸载都会涉及现场构件拆除，稍不注意就会造成严重的施工事故，因此必须注意以下内容：①在拆除前应对需要拆除范围做好标记，以免误拆。②涉及主体部分的混凝土构件凿除，应先在周边构件设置有效支撑，以保证支撑体系的稳定。③对不需要保留钢筋的构件应尽可能采用整体切割工艺，避免损害保留部分。④拆除的建筑垃圾应即拆即运，不得在楼板上进行堆载，应严格按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）进行施工。
3 结构计算
该工程主体结构的内力与位移按弹性方法计算，采用了盈建科建筑结构设计软件YJK对整个结构进行分析计算。设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，场地类别为二类，特征周期为0.35s，框架抗震等级为三级。加固设计时，必须考虑原有结构实际受力状况、加固部分与原有结构共同作用的程度、应力滞后等因素。加固后结构整体计算指标均能满足规范要求。
4 结论
该项目为废弃建筑物的改造利用提供了一个切实可行的实践案例，通过合适的方式进行加固改造，可以极大降低成本，缩短工期，取得良好的社会效益和经济效益。
（1）混凝土结构加固前应根据建筑物的种类，按现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144—2019）和《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292—2015）进行结构检测或鉴定。
（2）该工程的地基基础加固是难点，必须充分考虑原有基础形式所造成的地基刚度差异。通过加厚筏板、加大梁高、增加大跨范围的剪力墙，可以达到增强刚度、减少不均匀沉降、提高基础承载力的目的。
（3）地下室顶板采用叠合板+BDF钢制网箱体+现浇板的加固方式，既能减少自重，又能满足建筑标高的要求。
（4）对于梁柱板等不满足要求的构件和部位，根据相关规范流程进行设计和验算，采用合理的方案进行加固，满足结构整体性和构件的要求。
参考文献：
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后锚固技术规程:JGJ 145—2013[S].北京：中国建筑工业出版社,2013.
[3]中国建筑标准设计研究院.混凝土结构加固构造:13G311—
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[4]邓雪，郭越洋.某学校宿舍楼加固改造方案与设计概述[J].
工程技术研究,2020,5(5):223-224.
作者简介：石云，女，本科，高级工程师，研究方向为结构
设计。
（a）板面填充大样1（b）板面填充大样2
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