工程鉴定分析与加固6加固实例(4学时)

工程鉴定分析与加固－建筑工程诊治技术姜洪斌博士副教授哈尔滨工业大学土木工程学院第六章加固改造实例哈尔滨电机厂192号住宅楼加固一、事故概况1972年建成，四层砖混结构，纵墙承重，现浇砼楼盖，底层为饭店。1990年3月，楼角外墙从二楼顶往下出现大裂缝，形成角状脱离体，外倾约30mm，裂缝发展挖开室内墙角沿纵墙和山墙方向毛石基础下沉，已与墙体脱离，最大空隙达500mm，每边脱空的长度均为7～8m，亦即整个角部墙体处于悬空状态，只是由于毗邻单层高级餐室墙体的支顶才没有马上坍塌。而餐室墙体也已严重开裂，门窗被挤紧无法开启。该住宅楼处于危险状态，角部墙体随时都有可能坍塌，并将波及全楼。哈尔滨电机厂192号住宅楼加固二、临时抢险措施为防止损伤范围扩大，确保安全，采取临时抢险措施：1.为使楼盖荷载不压在危墙上：底层进深梁木柱群支顶；二层危险地段采用钢管角钢连续支顶；2.以基本完好的内纵墙和专门设置的基础为支点设置型钢桁架斜撑：山墙内、外侧在二楼顶板下各设工字钢梁托住楼板。哈尔滨电机厂192号住宅楼加固哈尔滨电机厂192号住宅楼加固哈尔滨电机厂192号住宅楼加固三、事故原因分析为了查清基础沉陷原因进行了地基钻探。发现楼角地面下8.60～9.00m深处有一个人防地道。钻孔取样进行分析表明，土含水量高达29%，孔隙比为0.975，压缩模量4000kN/m2，地基承载力仅为140kN/m2。原因是室内集水井渗漏以及室内厕所渗漏致使地基土含水量增大，土质变软，承载力降低；人防地道坍塌引起土层松动，为水渗入更创造了条件，加重了基土软化、下沉、终于导致楼角区基础下沉、拉断。四、加固处理与修复根据分析，对地基、基础和开裂部分墙体进行加固处理。由于角状脱离体以上的墙体完好，三、四房屋应该保留。加固处理工作需要在上部结构得到可靠支顶的情况下进行。加固处理、修复方法和施工顺序：1.原毛石基础两侧成对作灌注桩，桩长15m，超越软化土层及地道，桩径400mm，桩距1.6～1.8m。上设垂直和平行墙体的主、次承台梁，既取代了失效的原基础，又兼作了地基处理。2.角状脱离体的墙体和严重开裂的墙垛重新更换。3.上部房屋设置一个支顶系统:山墙的支顶由前面临时抢险措施兼顾；沿外纵墙再设一钢管钢支架－钢支架，以灌注桩为基础。上设分布梁支承上部钢桁架。钢桁架紧贴纵墙内侧，托住进深梁端。哈尔滨电机厂192号住宅楼加固4.墙体砌筑：上、下新旧墙体的连处很难砌筑密实，但又必须保证其传力性能。作法是外墙面用半砖砌至接缝处以保证外观一致和保温要求，内侧则留两皮砖的高度用细石砼灌满。加固效果整个支顶系统是在进行详细的承载能力和地基变形等计算的基础上设计的，因此其工作性能良好。在拆除支顶系统后并未出现新的开裂现象。通过对第192号住宅楼及其他若干个工程事故的鉴定和加固处理，我们体会到，透彻分析事故原因，清楚地掌握结构性能，是开展加固与修复工作的基本前提。在此基础上才能得心应手地进行加固与修复。诸如上面介绍的架起上部完好结构，对地基、基础和下部失效部分墙体进行处理等具有相当难度的方案也可以顺利、安全地实施。哈尔滨电机厂192号住宅楼加固哈尔滨电机厂192号住宅楼加固哈尔滨电机厂192号住宅楼加固加固效果整个支顶系统是在进行详细的承载能力和地基变形等计算的基础上设计的，因此其工作性能良好。在拆除支顶系统后并未出现新的开裂现象。加固体会通过对第192号住宅楼及其他若干个工程事故的鉴定和加固处理，我们体会到，透彻分析事故原因，清楚地掌握结构性能，是开展加固与修复工作的基本前提。在此基础上才能得心应手地进行加固与修复。诸如上面介绍的架起上部完好结构，对地基、基础和下部失效部分墙体进行处理等具有相当难度的方案也可以顺利、安全地实施。哈尔滨汽轮机厂露天跨厂房加固一、工程概况露天跨跨度18m，柱距12m，重级工作制吊车50t，分为4个温度区段，由苏联设计建于50年代。吊车柱为钢筋砼变截面柱，柱顶有钢格构拉杆，吊车梁为实腹式钢梁，未设柱间支撑（平面见下图）。由于风吹雨淋、年久失修，吊车柱出现沿筋裂缝，钢筋锈蚀。经检测露天跨纵向和横向刚度已严重退化，影响正常生产使用，必须进行加固。二、吊车柱加固采用钢筋砼围套进行加固，为了埋设新增柱间支撑连接埋件及受力纵筋布置，在截面的受力方向各加150mm厚侧面各增加75mm厚。在加围套之前必须凿去纵筋保护层，并清除钢筋铁锈。新增主筋必须锚人基础，用膨胀螺栓固定于原基础顶面。三、增加厂房刚度－增设柱间支撑、水平刹车桁架柱距较大吊车吨位较大，为增强车间纵向钢度，每一温度区段增设柱间支撑。为了增强车间横向刚度，将原有钢水平制动桁架予以增宽。哈建大土木楼后楼改造哈尔滨建筑大学土木楼是哈尔滨工业大学最早的教学楼之一。其中后楼建于1921年，地上两层地下一层、砖墙承重，楼盖为钢砼花兰梁上设木梁木地板。带形毛石基础，面积5200m2。其平剖面见下图。由于年代长久，砖墙受浸蚀剥落、木楼盖受腐蚀塌陷，不满足防火要求。因保护建筑不能拆除只能维修。学校要求取消一楼走廊墙，改造成能容纳二千多人进餐的学生大食堂。楼盖全部改成钢砼结构以利防火。试验室迁地下室，二楼为社科部阅览大厅及中教室。一、托墙换柱充分利用5m宽大走廊面积，采取利用原走廊墙作支顶的托墙换柱方案，用钢筋砼柱代替一楼内纵墙：在柱上端处设纵向托梁、通过钢筋砼销键固定于原墙，柱下端处设纵向卧梁亦以销键预先骑在地下室墙的顶部。然后在设柱的部位挖开局部墙体浇注砼，待柱的砼达到规定的强度后，拆除墙体。需要验算销键砼的抗剪、托梁受弯、接触部位墙体的局部受压以及柱接头部位的连接构造处理等。二、井梯形卧梁设计C轴内纵墙620mm厚，比较完好，具有一定的承载力，因此新加的一楼钢筋砼柱直接坐于此墙体上。因为是集中荷载，需设钢筋砼卧梁以分布荷载。两片卧梁均嵌入墙体120mm，再以钢筋砼销键联结，形成井梯形底座骑在地下室墙上。三、基础及外墙垛加固D轴内纵墙地下室部分系由毛石砌成，质量较差（局部呈风化状），难以凿洞，故改用双肢柱夹住墙体直通基底（原基础没有放台），另做独立基础，在±0.00标高下设纵向连系梁。外墙由于年代长久受力窗间墙垛产生浸蚀剥落，改用钢筋砼楼板后亦加重了墙垛受力，因此对外墙垛采用钢筋抹灰套箍方法进行加固。屋盖原为木屋架铁皮屋面，不少屋架端部腐朽，挠曲过大，经整修后加设防火天棚。1989年5月完成全部加固及装修工作，全楼整修一新交付使用。土木楼公司街一侧改造托墙换柱其他工程应用哈市红旗大街地下商业街顶板坍塌加固哈市红旗大街地下商业街,5000m2，柱网7.2m×7.8m。无梁顶板厚500mm。复土层厚1.5m。采用逆作法施工，先浇顶板和柱帽，复土通车，地下棋盘状开挖土方，逐一修建基础、柱、分隔墙及底板。主体工程完成2/3时，顶板发生大面积坍塌，顶板下陷呈锅底状，最大下陷达1.49m，波及范围1600m2。已浇灌11根钢砼柱全部被压坏。哈市红旗大街地下商业街顶板坍塌加固事故原因：柱帽混凝土随意改变水灰比，砼强度设计C30，实际C15。加固方案：顶升顶板修复。（1）顶板刚度大砼质量好，坍塌仅是有限破碎带，可以顶升修复。（2）顶板柱帽顶升上部施力点，柱下砼扩展基础可作为下支点。（3）清除顶面复土，每柱竖向结构自重882KN，2台100t千斤顶。（4）以顶板顶升高度为控制指标，以锅底为中心逐圈施顶。（3）受损坏和不合格的后浇柱区别情况采取加固措施或拆除重浇。武汉市民众乐园工程加固武汉民众乐园，建于1920年以前，主体建筑V形，保护建筑，转角处为园形七层塔楼，两翼为三层（局部四层），建筑面积8896m2，从外观看全楼为砖混结构，局部带钢筋砼内框架。1995年改造设计鉴定，拟改造为娱乐场所。武汉市民众乐园工程加固武汉市民众乐园工程加固武汉市民众乐园工程加固武汉市民众乐园工程加固齐齐哈尔市华安机械厂2112厂房加固齐齐哈尔市华安机械厂2112厂房加固齐齐哈尔市华安机械厂2112厂房加固东煤注哈尔滨办事处民益街办公楼加固东煤注哈尔滨办事处民益街办公楼加固加固前承重墙加固后立面图中国联通哈尔滨分公司办公楼办公楼外景粘贴碳纤维布提高板承载力粘贴碳纤维布提高梁承载力黑龙江大学图书馆阅览室办公楼外景体外预应力全景体外张拉及节点构造内蒙古牙克石电信局办公楼正立面图框架柱损伤图框架柱损伤图内蒙古牙克石电信局办公楼延筋裂缝及钢筋锈蚀内蒙古牙克石电信局办公楼北方大厦-香港新世界百货扩建工程北方大厦-香港新世界百货改造工程位于哈尔滨市红军街，始建于20世纪60年代，原结构为9层砖混纵横墙混合承重结构，原使用功能为宾馆和剧场，2002年根据大型国际商场的功能改造要求将下部6层承重墙拆除，改造成框架结构，改造部分建筑面积33600㎡。该工程的改造采用了多种结构加固和处理方案。结构改造于2002年11月完成。黑龙江大学生公寓小区综合楼扩建工程黑龙江大学生公寓小区综合楼建造于2000年，平面呈-形，两个单体建筑在三层有空中连廊连接，总建筑面积5600平方米。原设计为四层框架结构，扩建时一方面在原四层基础上加一层；另一方面在两个单体建筑之间新建一个八层结构，并在六～八层新建结构向两侧各延伸四个开间、形成轴线距离达12.9米的悬挑结构。图为改建前后建筑外形。吉林工学院教学主楼加层扩建工程吉林工学院教学主楼为54年建设的砖混结构教学楼，原设计未考虑抗震设防，1999年结合抗震加固在原四层基础上加建2层，总建筑面积为32000m2，并将其建筑风格改造成欧式，图为竣工照片。华锦亚麻厂厂房改造工程哈尔滨华锦亚麻厂位于哈尔滨市南岗区花园街，原建筑为框架结构厂房，分为A、B两个区间，两区边框架柱之间距离为2m，B区向A区伸出悬挑梁连接。A区为地上四层、地下一层，层高5.5m，A、B两个区间分期建设其中B区为地上四层，地下一层，局部设有夹层，上述两区均为纵向框架结构，于1983年～1987年分多次建设，其中A区一期为地下一层，地上三层，每层层高5.5m，二期在此基础上又分两次接建两层，每层层高4.5m，A区框架共3跨，每跨跨度6m，柱距9m（边柱距5.8m），总长46.6m。B区在A区旁扩建，为8层两跨加一跨悬挑框架结构。A、B区分别有一层地下室。根据甲方开发要求，在现有结构基础上加以改造为住宅。其中A区二、三层在原5.5m层高空间中加一层，变为2.75m层高，原结构顶部两层4.5m拆除中间梁板，加两层梁板变为3层，每层层高3m，原顶层接建三层，A区改造为地上十一层。B区除补建局部楼板外，原结构基本不变，只是原顶层接建2层，改造为地上十层。黑龙江省国际博览中心改造工程黑龙江省国际博览中心始建于1968年，为多层展览馆建筑。2004年将要改造为大型综合商场。该工程建筑功能复杂、结构体系繁多、构件跨度大。根据改造要求，各展区之间墙体要拆除、原楼板标高统一，建筑要连通成一体改造成大空间。根据原结构特点，改造中充分发挥可利用的原结构构件，大胆拆除了影响改造效果的部分结构。原结构构件加固中广泛采用了新型节点、新型材料和新的施工技术。图为改造前建筑外貌。哈尔滨工业大学建筑结构评价及处理咨询事务所哈尔滨工业大学建筑结构评价及处理咨询事务所成立于1988年，隶属于哈尔滨工业大学土木工程学院，是哈尔滨市建设委员会批准的第一家甲级建筑结构评价及处理咨询机构，并于1997年与黑龙江省高级人民法院签订建筑工程司法鉴定协议，1999年经黑龙江司法厅批准成为黑龙江省建筑工程质量指定司法鉴定单位。哈尔滨工业大学建筑结构评价及处理咨询事务所主要从事结构损伤程度鉴定及处理；受灾工程结构损伤程度鉴定及处理；建筑工程质量事故技术鉴定及处理；续建、改造、扩建工程的可行性鉴定及处理；以及特殊条件下，建筑物、构筑物性能评定及处理（包括抗震鉴定及抗震加固）等业务。唐岱新教授潘景龙教授王凤来副教授姜洪斌副教授翟希梅副教授金熙男副教授编号工程名称委托单位时间1汽轮机厂厂房结构安全性鉴定与加固汽轮机厂基建处20002哈尔滨火电三厂14、15号楼墙体裂缝鉴定哈尔滨火电三厂20003七台河热电厂厂房可靠性鉴定七台河热电厂20004哈工大学生