樓板加固方案探討

譚兆祥

樓板加固按照加固目的分為承載能力加固和耐久性修復(fù)，其中承載能力加固常用的方案主要包含增大截面加固法、粘貼碳纖維或鋼板加固法、板底增設(shè)鋼梁支撐加固法、增設(shè)樓板支撐法及板面和板底綜合加固法[1]。下文對(duì)上述加固方案在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用展開(kāi)分析。

1 增大截面加固法

增大截面加固法在樓板加固中的使用較為普遍，可分為新增板面疊合層加固法和板底增大截面加固法，分別如圖1、圖2 所示。

圖1 新增板面疊合層加固法（來(lái)源：作者自繪）

圖2 板底增大截面加固法（來(lái)源：作者自繪）

1.1 新增板面疊合層加固法

新增板面疊合層加固法多用于板面支座負(fù)筋補(bǔ)強(qiáng)加固的情況，以及原結(jié)構(gòu)板為預(yù)制樓板需增加樓板整體性的情況。該加固方案在實(shí)際項(xiàng)目中需要關(guān)注以下幾點(diǎn)。

（1）增加板面疊合層，結(jié)構(gòu)自重增大，需復(fù)核板底筋和結(jié)構(gòu)梁的承載能力；對(duì)加固層數(shù)較多的結(jié)構(gòu)，還需復(fù)核原有基礎(chǔ)的承載能力。

（2）新增面層影響建筑樓面標(biāo)高，對(duì)室內(nèi)凈空有一定影響。

（3）板面加固對(duì)板頂原有裝飾面層及原有內(nèi)隔墻的拆改比較大，加固完成后恢復(fù)建筑功能的費(fèi)用較高[2]。

1.2 板底增大截面加固法

板底增大截面加固法多用于板底承載力不足或樓板厚度較薄需加厚處理的情況，對(duì)于板底保護(hù)層脫落、板底鋼筋大范圍露筋銹蝕以及板底火災(zāi)或化學(xué)侵蝕嚴(yán)重的區(qū)域，也可以考慮采用此加固做法。

與板面加固相比，板底加固施工相對(duì)困難，新增板底疊合層一般需在板底搭設(shè)模板，由于上部存在原有樓板，疊合層混凝土澆筑及振搗無(wú)法正常進(jìn)行。為解決上述施工難點(diǎn)，需要在原有樓板板面開(kāi)孔，作為材料入口及排氣孔。

同時(shí)，由于細(xì)石混凝土的流動(dòng)性較差，板底疊合層建議采用流動(dòng)性及自密實(shí)性較好的高強(qiáng)灌漿料，通過(guò)低壓灌漿的方式注入高強(qiáng)灌漿料至相鄰排氣孔，以保證板底加固層的密實(shí)度。

2 粘貼碳纖維或鋼板加固法

2.1 方案說(shuō)明

粘貼碳纖維或鋼板加固樓板，加固原理及效果基本相同。相比之下，粘貼碳纖維加固方案在實(shí)際工程中更具優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是施工造價(jià)低；二是施工更簡(jiǎn)單；三是耐腐蝕，適用的加固條件更廣；四是施工無(wú)需樓板開(kāi)槽，無(wú)需植化學(xué)錨栓，對(duì)原結(jié)構(gòu)損傷小。下面對(duì)樓板粘貼碳纖維加固展開(kāi)論述，其主要做法如圖3、圖4 所示。

圖3 板面粘貼碳纖維加固示意（來(lái)源：作者自繪）

圖4 板底粘貼碳纖維示意（來(lái)源：作者自繪）

2.2 注意事項(xiàng)

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367—2013），對(duì)于粘貼碳纖維加固法，被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5 MPa[3]。

此外，對(duì)于建成時(shí)間較久或者混凝土表面已經(jīng)存在超過(guò)保護(hù)層厚度的碳化層的情況，在使用粘貼類(lèi)加固方案時(shí)也需要謹(jǐn)慎考慮。由于碳化會(huì)使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化深度超過(guò)混凝土的保護(hù)層厚度時(shí)，在水與空氣存在的條件下，原有混凝土保護(hù)層失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋生銹，進(jìn)而引發(fā)混凝土保護(hù)層開(kāi)裂或剝落，造成粘貼碳纖維加固失效。

3 板底增設(shè)鋼梁支撐加固法

3.1 方案說(shuō)明

板底增設(shè)鋼梁支撐加固法的原理為通過(guò)新增樓板支座、減小樓板跨度來(lái)提高樓板的承載力，主要加固做法如圖5所示。

圖5 樓板增設(shè)鋼梁支撐加固示意（組圖來(lái)源：作者自繪）

3.2 注意事項(xiàng)

該方案適用于樓面荷載增加幅度較大、原有樓板厚度較薄的情況，加固設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下幾點(diǎn)。一是由于樓板多采用分離式配筋，新增鋼梁位置的樓板分析時(shí)需按簡(jiǎn)支邊界考慮，并注意該處樓板板面可能存在開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。在確認(rèn)方案時(shí)，需與業(yè)主做好提前溝通工作。二是由于鋼梁和混凝土樓板的材質(zhì)不同，為盡量減小變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的二次受力問(wèn)題，可通過(guò)控制鋼梁應(yīng)力比來(lái)減小鋼梁撓度。樓板與新增鋼梁之間的縫隙采用環(huán)氧樹(shù)脂填充，確保密實(shí)，并保證共同受力。三是新增鋼結(jié)構(gòu)需按規(guī)范相關(guān)要求做好防腐及防火措施[4]。

4 板面、板底綜合加固法

4.1 方案說(shuō)明

板底、板面綜合加固法多用于需要大幅度提高樓板承載能力的情況，一般可采用增大截面和粘貼碳纖維綜合加固處理。由于板底增大截面施工較為困難，可采用板面增設(shè)疊合層，板底粘貼碳纖維加固[5]。

4.2 案例分析

某公司一棟3 層鋼筋混凝土框架辦公樓需整體改造為一棟?rùn)n案管理大樓，檔案室活荷載要求為12 kN/m2，原樓板采用100 mm 厚現(xiàn)澆混凝土板。經(jīng)前期鑒定，原結(jié)構(gòu)大部分結(jié)構(gòu)柱軸壓比、梁截面尺寸以及樓板配筋均不滿(mǎn)足承載力要求。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)柱、梁采用增大截面加固法，樓板板面設(shè)置50 mm 疊合層，板底采用粘貼碳纖維加固。板面設(shè)置疊合層可以解決板厚不足及板面支座負(fù)筋不足的問(wèn)題。同時(shí)，由于存在新增面層，梁截面增大可以利用板面疊合層，在梁支座負(fù)筋不足的位置新增支座負(fù)筋。該加固做法施工簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低。

5 增設(shè)樓板支撐法

5.1 方案說(shuō)明

增設(shè)樓板支撐法在實(shí)際項(xiàng)目中的運(yùn)用相對(duì)較少，該方案一般用于原有結(jié)構(gòu)樓板破損嚴(yán)重或承載能力不足且原有樓板拆除不便的情況。

5.2 案例分析

某廠區(qū)一棟建于20 世紀(jì)50 年代的辦公樓，主體結(jié)構(gòu)為兩層砌體，2 層樓板為磚砌樓板。經(jīng)鑒定，樓板紅磚風(fēng)化，板筋大范圍銹蝕，部分銹斷，樓板有整體坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。業(yè)主要求加固時(shí)避免擾動(dòng)原結(jié)構(gòu)，希望保留原有磚砌樓板。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，最終采用板底增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)支撐的加固方案來(lái)承受原有樓板自重及樓面活荷載，如圖6 所示。該方案需要注意以下幾點(diǎn)。

圖6 板底增設(shè)樓板支撐加固示意（來(lái)源：作者自繪）

（1）新增支撐與原有樓板之間需要形成直接的支承關(guān)系，以避免后期板面可能存在的開(kāi)裂及局部塌陷風(fēng)險(xiǎn)。

（2）新增鋼結(jié)構(gòu)需采取防腐及防火措施。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，不僅可以保證房屋建筑工程項(xiàng)目的完好性，還可以有效延長(zhǎng)房屋建筑工程項(xiàng)目的應(yīng)用年限，消除地基沉降、地震災(zāi)害對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的損害。本文通過(guò)對(duì)不同的樓板加固方案進(jìn)行說(shuō)明，分析了不同方案的適用范圍及注意事項(xiàng)，實(shí)際工程中還需要依據(jù)項(xiàng)目具體情況，結(jié)合不同需求加以運(yùn)用。