某商城的加固改造設計
鄭靖靖1 
，耿歐1 ，王希2 
，陳辭1 
，柴博士1
( 1． 中國礦業大學力學與建築工程學院
，江蘇徐州221008; 2． 徐州空軍學院訓練部職教辦，江蘇徐州221000)
［提要］ 根據某商城改造工程的實際情況，對比分析了工程中常用的幾種鋼筋混凝土梁板構件的加固方法，重點介紹了碳
纖維加固技術具有的各種優缺點及適應性。通過計算，確定了工程中梁、板等構件的碳纖維加固方案及施工步驟，並對今後
類似工程的加固改造提出了合理的建議。
［關鍵詞］ 鋼筋混凝土; 工程加固; 改造; 碳纖維
［中圖分類號］ TU746． 3 ［文獻標識碼］ A
Strengthening and Reconstruction for A Mall
Zheng Jing-jing1 
，Geng Ou1 
，Wang Xi2 ，Chen Ci1 ，Chai Bo-shi1
( 1． School of Mechanics and Civil Engineering
，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008

，China; 2． Vocational
Education Office of Training Department of Xuzhou Air College
，Xuzhou 221000，China)
Abstract: According to the actual engineering situation of a mall transformation，several reinforced concrete beam slab component
reinforcing methods in general engineering are analyzed，and the CFRP with various advantages and adaptability is mainly introduced．
The project is established through calculation of the beam，plate of the component such as fibre reinforcement solutions and construction
procedure，and the reasonable suggestions are put forward for similar projects in the future reinforcement renovation．
Keywords: reinforced concrete; engineering strengthening; reconstruction; carbon fiber
1 工程概況
本工程位於安徽省淮北市
，為鋼筋混凝土框架結構
，其中框架抗震等級為四級
，抗震設防為丙類，結構設計使用年限為50 年，抗震設防烈度為6 度，設計地震分組為第二組，建築物場地為Ⅱ類，建築結構的安全等級為二級。本工程基本風壓為0． 40kN /m2 ，地麵粗糙度為C 類。根據原設計圖紙，該建築主體結構地上3 層
，局部6 層，建築總高度為24．02m，建築麵積約為32371m2。其標準層平麵圖見圖1 所示。由於使用功能的改變
，該結構有如下變動: ①樓麵活荷載變化較大。1 層～ 2 層原設計為商鋪
，現改為超市
，應甲方要求1 層～ 2 層樓麵活荷載改為8．0kN /m2［1 ～ 3］。②樓梯位置改變。原有樓梯需拆除，增設新樓梯，原有樓梯洞口需補樓板。
2 加固方法的選擇
在確定加固方案時，應根據工程的現場實際情況
，從抗震性、功能性
、可實施性
、和美觀性等方麵綜
合考慮，確定既安全可靠
、又經濟合理的加固方案［4 ～ 6］。為此，設計中對加固方案進行了以下優化
對比。
( 1) 增大截麵加固法
增大截麵加固法fa是shi用yong增zeng大da結jie構gou構gou件jian或huo構gou築zhu物wu截jie麵mian麵mian積ji進jin行xing加jia固gu的de一yi種zhong方fang法fa，可ke以yi提ti高gao被bei加jia固gu構gou件jian的de承cheng載zai能neng力li，而er且qie還hai可ke以yi加jia大da其qi截jie麵mian剛gang度du。該gai方fang法fa采cai用yong的de材cai料liao為wei鋼筋混凝土，最大的優點是費用相對較低，缺點是濕作業工作量大，養護周期長，增加了結構重量，加大了基礎負擔，不利於抗震，支模工作也很困難。顯然該方法不適合於本工程。
( 2) 粘鋼加固法
鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足區段的表麵粘貼鋼板，這樣可提高被加固
鄭靖靖，等: 某商城的加固改造設計・113・
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting Vol. 34，No. 1 2012
構gou件jian的de承cheng載zai力li。該gai法fa現xian場chang無wu濕shi作zuo業ye或huo僅jin有you抹mo灰hui等deng少shao量liang濕shi作zuo業ye，對dui生sheng產chan和he生sheng活huo影ying響xiang小xiao
，但dan加jia固gu效xiao果guo在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu膠jiao粘zhan工gong藝yi與yu操cao作zuo水shui平ping; 再者鋼板不(bu)是(shi)柔(rou)性(xing)材(cai)料(liao)
，粘(zhan)貼(tie)時(shi)要(yao)求(qiu)基(ji)麵(mian)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)平(ping)整(zheng)，否(fou)則(ze)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)空(kong)鼓(gu)現(xian)象(xiang)，使(shi)粘(zhan)貼(tie)效(xiao)果(guo)大(da)打(da)折(zhe)扣(kou)
，施(shi)工(gong)質(zhi)量(liang)不(bu)易(yi)得(de)到(dao)保(bao)證(zheng)，故(gu)此(ci)法(fa)亦(yi)不(bu)適(shi)合(he)於(yu)本(ben)工(gong)程(cheng)。加(jia)固(gu)設(she)計(ji)
圖1 標準層平麵圖
Fig． 1 Standard floor plan
( 3) 碳纖維加固法
碳纖維加固是用膠結材料把碳纖維貼於被加固構件的受拉區域
，使它與被加固截麵共同工作，達到提高構件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、耐用、維護費用較低等優點。碳纖維加固法主要有以下特點: ①抗拉強度高
，是同等截麵鋼材的7 ～ 10 倍; ②重量輕
，密度隻有普通鋼材的1 /4，加固後結構自重幾乎不增加;
③耐久性好
，可阻抗化學腐蝕和惡劣環境、氣候變化的破壞
，不需定期維護;④施工方便快捷，施工質量易於保證，對施工環境的要求不高，工期短; ⑤由於是片狀卷材
，柔性好，可以根據結構的形狀自由裁剪; ⑥適用範圍廣，混凝土構件、鋼結構、木結構均可采用，可大幅度提高構件的承載能力、抗震性能和耐久性能。［8］因此，從各方麵綜合考慮
，碳纖維加固法
是適合本工程的最佳方案。3 結構設計原則及計算結果
3． 1 設計原則
( 1) 按照《混凝土結構加固設計規範》( GB50367-2006) 
，確定結構改造後的設計使用年限為滿足原有結構的後續使用年限
，計算時按照30 年的後續使用年限確定該改造工程的相關設計參數。結構到期後，需進行可靠性鑒定來確定是否可延長其使用年限。
( 2) 按照現行規範對改造後的結構進行整體分析，對構件進行承載能力極限狀態計算及正常使用極限狀態驗算
，按照現行抗震規範對結構構件進行抗震構造補強。
( 3) 對加固改造方案進行充分的論證。在投資額、工期已定的前提下
，以技術可靠、易於施工、工期
短為原則確定原結構的拆除方案、新舊混凝土結構的連接方案及整體結構的加固方案。
3． 2 整體模型計算結果
整體計算采用PKPM 結構計算程序中的PMCAD 建模
，采用SATWE 模塊對結構進行計算分析，根據原結構設計圖紙的平麵布置圖建模，在不改變原有梁
、柱截麵的情況下
，施加實際荷載
，分析結構的內力及配筋情況。經過計算分析，工程存在下
列問題: ①原設計的現澆板，板底受力筋滿足要求
，部分板頂支座負筋的計算配筋大於實際配筋; ②比較計算結果與原設計實際配筋，局部框架柱、梁配筋小於計算結果。
4 主要加固及改造設計
、對構件的加固
4． 1 板的加固
由於荷載增加，混凝土板承載能力不足
，樓麵板配筋不足采用粘貼碳纖維布法進行加固。粘貼碳纖維布法對加固配筋率較低的構件，如樓板等具有較好的效果。板頂碳纖維加固見圖2 所示。由於建築功能改變，原有的樓梯要拆除，原有樓梯洞口需補樓板，新增梁板鋼筋通過植筋與原結構

板頂碳纖維加固

Fig． 2 Board top carbon fiber reinforced diagram連(lian)接(jie)。樓(lou)梯(ti)周(zhou)邊(bian)的(de)原(yuan)結(jie)構(gou)梁(liang)需(xu)進(jin)行(xing)加(jia)固(gu)。新(xin)增(zeng)樓(lou)梯(ti)部(bu)位(wei)樓(lou)板(ban)需(xu)拆(chai)除(chu)，增(zeng)加(jia)樓(lou)梯(ti)邊(bian)梁(liang)，樓(lou)板(ban)鋼(gang)筋(jin)錨(mao)入(ru)新(xin)增(zeng)樓(lou)梯(ti)邊(bian)梁(liang)中(zhong)

，新(xin)增(zeng)樓(lou)梯(ti)邊(bian)梁(liang)鋼(gang)筋(jin)植(zhi)入(ru)原(yuan)結(jie)構(gou)主(zhu)梁(liang)中(zhong)。
圖3 梁加固詳圖
Fig． 3 Beam strengthening maps
4． 2 梁的加固
根據計算結果

，部分梁的正截麵抗彎承載力和抗剪承載力不足。計算彎矩與原承載力相比，增加幅度最大約為30%。根據新舊鋼筋差值核算，可得知碳纖維布需粘貼的數量［7 ～ 8］。所用碳纖維主要規格為300g /m2 ( 即厚度為0. 167mm)
，根據需要粘貼1 ～ 3 層。其中
，框架梁支座配筋不足的加固是難點，具體加固詳圖見圖3 所示。
4． 3 柱的加固
根據新舊配筋差值進行核算
，得出碳纖維布需粘貼的數量。采用規格為300g /m2 ( 即厚度為0. 167mm) 的碳纖維布，寬度200mm，間距300mm，即可滿足承載力要求。
4． 4 基礎的加固
根據計算結果僅有一個基礎承載力增加幅度約為8% ，其他基礎均滿足要求。為了減少投資

、縮短工期，地基基礎未進行加固
，主要是考慮到從2005年建成到2010 年，本項目已使用了5 年時間，地基土經排水固結後承載力可提高約10%。
4． 5 施工工藝
結合本工程，施工過程應注意以下幾點: ①嚴(yan)把(ba)材(cai)料(liao)關(guan)，所(suo)有(you)進(jin)場(chang)材(cai)料(liao)，包(bao)括(kuo)碳(tan)纖(xian)維(wei)材(cai)料(liao)和(he)膠(jiao)結(jie)材(cai)料(liao)

，必(bi)須(xu)符(fu)合(he)質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)，並(bing)具(ju)有(you)出(chu)廠(chang)產(chan)品(pin)合(he)格(ge)證(zheng)，符(fu)合(he)工(gong)程(cheng)加(jia)固(gu)補(bu)強(qiang)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)，同(tong)時(shi)在(zai)現(xian)場(chang)對(dui)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)抽(chou)檢(jian); ②各工序的施工質量

，由技術人員負責指導

、監督，每一道工序完成後提請技術員檢查
、認可後
，才能進行下道工序; ③塗料應塗刷均勻
、不得漏塗
，嚴禁在不適合氣溫條件下施工，添加溶劑稀釋後的塗料應在規定時間內用完。施工宜在5℃ 以上環境溫度條件下進行，並應符合配套樹脂的施工使用溫

梁加固詳圖

度環境。溫度低於5℃ 時
，應使用適用於低溫環境的配套樹脂或采用升溫處理措施; ④tanxianweipiancaiweidaodiancailiao，shigongtanxianweipiancaishiyingyuanlidianqishebeijidianyuan，huocaiqukekaodefanghucuoshi。tanxianweipiancaipeitaoshuzhideyuanliaoyingmifengchucun

，yuanlihuoyuan
，bimianyangguangzhijiezhaoshe。shuzhidepeizhiheshiyongchangsuo，yingbaochitongfenglianghao。xianchangshigongrenyuanyingcaiquxiangyingdelaodongbaohucuoshi［9 ～ 10］。
5 結語
改造需對原結構進行整體可行性分析，根據分析結果確定合適的加固改造方案。加固方案需盡量不破壞原構件
，盡可能減少施工難度

、施工周期和減少加固改造量。加固改造必須由具有加固專項資質的單位進行施工
，而且施工過程中需采取有效的措施保證加固質量。根據本工程總結出以下幾點注意事項:
( 1) 結構設計首先要進行概念設計

，每一棟建築都有它自身的特點
，首先要確定設計目標，以及相應的設計方法
、技術措施［11］。這些方法與原則是基礎性、整體性

、全局性和關鍵性的，是安全可靠的優秀設計的基本保證。
( 2) 結構的傳力應力求簡潔明了，加固改造項目應注重節點細部的處理，確保實現設計理念。
( 3) 改建加固項目中
，確定合理的施工工序及安全施工，是確保各受力構件按照設計意圖傳力的有效保障。
( 4) 改造工程中，基礎的改造會涉及到土方的開挖、防水層的破壞等不利狀況，因此應考慮各種有利條件，盡量采取措施不對基礎進行加固，從而達到節省造價
、縮短工期的效果。
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［作者簡介］ 鄭靖靖( 1986 ～ ) ，女，碩士研究生，研究方向: 結構耐久性