某大跨度钢筋混凝土厂房增设夹层改造设计

刘 颖

(深圳市一方建筑设计有限公司东莞分公司,广东 东莞 523000)

1 工程概况

某单层钢筋混凝土铝镁厂房，框架结构，层高12 m，框架抗震等级为三级，柱网尺寸12 m×9 m，柱截面600 mm×600 mm，主体验收后，因工艺改变，需在半层高处增设夹层，工艺要求采用钢筋混凝土结构，活荷载较大为8 kN/m2。夹层结构平面布置如图1所示，局部放大如图2所示。

图1 夹层结构平面布置图

图2 夹层结构局部放大平面图

2 增设夹层方案分析

本工程采用空间杆件体系整体模型计算，各项参数指标，周期、位移比、轴压比、配筋截面等均复核规范要求，且在比较合理范围内。原基础采用人工挖孔桩基础，一柱一桩，根据试桩竖向承载力特征值复核，基础承载力满足加层要求。在保证夹层下层高的条件下，梁高尽量做大，以降低梁配筋进而减少植筋量，梁宽考虑植筋钢筋间距的排放，框架主梁采用400 mm×900 mm的截面，次梁考虑挠度及裂缝，同时不宜做的过宽，以减轻自重，最终采用250 mm×800 mm的截面，保证主梁和次梁钢筋在相交处不冲突。

由于夹层属于新建结构，本次改造难点在于新增主梁和原结构柱相连节点的处理。由于原厂房柱尺寸取值偏小，导致原柱内钢筋量很多，柱内钢筋非常密集，在原柱上植筋做梁，植筋数量严格受限，为尽量减少植筋，减少对原柱造成不必要的损伤。

根据以上思路，对设计参数进行调整，减小弯矩调幅系数，减小主梁上部钢筋，减少贯通柱的上部钢筋，相应梁底钢筋增加，根据水平地震作用组合下的梁弯矩包络图，让梁下部部分纵筋不伸入柱内。由于夹层活荷载较大，梁跨度也大，即使采取以上措施，植入梁内的纵筋仍然太多，施工难度太大，很难实现。为此需要对梁柱节点进行新的处理方法，经过多种方案比较后得出最合理的一种做法：设置柱帽。开始按常规柱帽做法，显得比较笨重且无效部分太多，无端地增加了较多自重，经过改进柱帽为八角锥形，创意来源于古代冷兵器中的大锤，如图3所示；柱帽大样剖面如图4所示；柱帽大样平面如图5所示。

图3 古代兵器之大锤

图4 柱帽剖面大样

图5 柱帽平面大样

采用加柱帽方案，不仅对梁柱节点起到加强作用，而且梁钢筋可部分绕过柱，如图6所示，保证一排最多3根钢筋穿过柱子。夹层主体验收时，现场的感觉是美观精致。本项目已经竣工3年，使用情况良好，得到建设和使用单位的一致好评。

图6 梁柱节点大样

主要问题解决了，梁与柱节点抗弯得到保障。因为施工技术及施工质量的原因，原施工图中新旧混凝土界面剂做法，临时决定取消。界面剂本来是让新旧混凝土更好的结合，共同工作，可是往往界面剂质量不尽如人意，经常起到反作用，新旧混凝土容易脱开，于是抗剪就成了问题。为了解决抗剪问题，施工图中采用现场剔槽凿毛的做法，把梁柱节点处柱的表面凿成锯齿形，锯齿凿至露出纵筋，锯齿中间部位浅凿毛处理，如图7所示，同时要求施工单位精细化施工，严格按照图纸施工。通过锯齿结合，保证剪力由钢筋和交接面混凝土共同承受，解决了抗剪问题；并且设置了柱帽增加了新旧混凝土接触面，这些措施都有利于新旧混凝土更好的结合和共同工作。

图7 梁柱节点开槽大样

最后一个问题，夹层部位的柱箍筋加密问题：依据现行《建筑抗震设计规范》需对柱端取截面高度、柱净高1/6和500mm三者的最大值的范围进行柱箍筋加密。夹层梁柱节点部位按照原设计处于非加密区，怎样即对柱子产生尽可能少的破坏，又能进行箍筋加密呢。柱箍筋作用是为了架立纵向钢筋；承担剪力和扭矩；并与纵筋一起形成对芯部混凝土的围箍约束。经验算，此处原箍筋承担剪力和扭矩已经可以满足要求，原结构围箍作用已经形成，此处仅为构造措施，所以仅增设外围大箍。施工方案为先剔一道竖向槽线，找到原箍筋位置，然后在两箍筋中间有针对性的环形剔槽，增设箍筋；最大限度地减少对原柱的损伤。

3 结束语

加层改造节点处理的方案多种多样，设计人员在掌握常规处理的基础上，根据加固的基本原理，对每个工程进行具体分析处理，尽可能的考虑施工的可行性，减少对已有结构的损伤，保证原结构构件的正常工作。同时设计时需考虑加层部分对原结构的影响，进行整体计算分析。本文对梁柱节点处理仅提供可行方案之一，还有其他可供选择的设计方案，例如可采用围箍钢板，纵筋在柱处通过钢板过渡，同时也能解决节点箍筋问题。夹层结构按主梁大板加柱帽采用有限元分析，设计会更合理。