京广中心加固改造设计 -凯时人生就是博首页

1 工程概况

　　京广中心位于北京市东三环，主塔楼高206.8m，整体外形为一个90度的扇形，地下3层，地上54层（未计入夹层），地下部分为钢-混凝土混合结构，地上部分为钢结构，结构体系为钢框架-核心筒，位于8度抗震设防区。京广中心原结构由日本公司设计，除抗震规范采用78版抗震设计规范外，其余设计规范均为日本建筑学会80年代所采用的规范。该工程于1988年结构竣工。

　　京广中心主塔楼改造内容主要包括：调整地下1层到地上7层的建筑功能及其划分；拆除原位于1层与2层之间的夹层，导致结构荷载分布变化及楼面洞口改变；拆除2层及3层位于酒店大堂处的楼板；5层局部增加楼板，调整原有楼梯布置并增加楼梯、电梯；以及1层室外地面增加大面积绿化种植区域。主要结构调整前、后布置形式对比详见图1~3。

图1 地下1层建筑功能调整

图2 2层酒店大堂处楼板拆除

图3 1层室外增加绿化

　　对加固改造前、后的结构动力特性和受力进行了对比。由工程加固改造前、后模型计算结果可知，结构加固改造后主要性能基本保持不变，加固改造仅在局部范围内改变了结构构件的布置及截面、配筋，对原有结构整体特性及抗震性能没有影响。

2 工程特点

　　本项目加固改造工程量大，项目设计及施工均较为复杂，主要有以下特点：

　　(1)本项目25层到52层为办公楼和公寓，在加固改造施工期间，这部分楼层仍然在正常使用。地下1层有大量为此部分楼层服务的机电设备、管线等，施工中这些设备、管线均不能移动和拆改，因此结构加固改造设计需要经常依据现场情况进行调整，以解决加固改造施工与上部楼层正常使用的矛盾。

　　(2)项目建造时所采用的钢材均为二十世纪八十年代从日本进口的钢材，而加固改造所用的钢材均为现今国产的钢材，在加固施工前，每一种焊接连接都要进行焊接工艺评定，按照焊接工艺评定的要求进行施工。

　　(3)本项目已经使用20多年，在加固改造过程中发现原有结构已出现了部分缺陷，在加固设计时还需对原结构的缺陷进行相应的加固处理。

　　(4)本项目设计于二十世纪八十年代，图纸均采用手工绘制，部分竣工图纸模糊不清，无法根据竣工图纸了解施工现场的实际情况。部分设计变更也未完全反映到竣工图中，因此在施工时需根据现场实际情况不断配合调整加固设计方案。

3 加固技术及其应用

3.1 混凝土加固

　　（1）粘贴钢板加固施工后的现场实景如图4所示。

图4 粘钢加固后实景

（2）增加截面高度：由于1层室外部分增加了大面积的绿化，荷载增加较多，结构主梁承载力提高需求较高，因此主要选用增大截面法进行加固。现场实景如图5所示。

图5 增大截面加固现场实景

（3）增加截面宽度：遇到结构梁下方有不能移动的机电管线、墙体等影响梁增大截面施工时，通过增加截面宽度来提高结构构件的承载能力（图6，7）。

图6 机电设备影响结构加固

图7 机电管线影响结构加固

（4）只增加钢筋不增加截面尺寸：项目对净空要求较高，当梁需要提高较多的承载能力且又不能增加梁高度时，采用在结构梁底部只增加钢筋、不增大截面的加固方法，新增加的钢筋与原有钢筋通过短筋焊接连接。现场实景如图8所示。

图8 只增加钢筋不增大截面加固现场实景

（5）增加截面高度又增大截面宽度：对构件承载能力要求较高的竖向结构构件，同时增大截面的宽度和高度提高构件的抗弯和抗剪承载力，以避免造成抗剪承载力不足的情况发生。现场实景如图9所示。

图9 柱子增大截面加固现场实景

（7）外包钢加固：当结构柱的抗剪承载能力不足时，通过在柱子截面外侧包钢板的办法来提高构件的抗剪承载能力。施工中钢板需要采用焊接连接，故焊接部分的粘钢胶施工需要待焊接完成后才能进行，以避免焊接时产生的高温对粘钢胶的破坏。包钢加固实景如图10所示。

图10 柱子包钢加固后实景

（8）增加次梁加固：增加次梁加固有新增混凝土梁和新增钢梁加固两种，包括增加楼板的承载力、板上新增结构柱子，较大的洞口旁增加次梁，通过增加次梁来改变构件的传力途径，以实现加固主梁和柱子的作用。

（9）增加墙体加固：由于上部荷载增加，部分柱子下方筏板的抗冲切承载能力不足，通过在柱子中间增加墙体的办法来分担筏板所受的冲切力。增加墙体加固实景如图11所示。

图11 增加墙体加固

3.2 钢结构加固

由于主塔楼地上部分使用用途的调整，一部分钢梁需要进行加固处理，一部分钢梁需要进行现场开洞，以满足机电管线通过的要求。钢结构加固采用的主要方法有：在下翼缘加焊钢板、增加倒t形截面、上翼缘增加隅撑、增加次梁等加固方法。钢梁开洞采用等离子切割，以降低对原有钢梁的影响。由于结构局部荷载增大，原有混凝土楼板承载力不足，在原有混凝土楼板下新增钢梁。新增钢梁安装完成后，钢梁与楼板之间必然存在一定的缝隙，当缝隙较大时，需要在钢梁与楼板之间增加钢垫片；当缝隙较小时，在钢梁与楼板之间应注胶，以降低钢梁受力延迟对混凝土楼板及钢梁组合体的影响。新增钢梁与原有结构梁的焊接连接的难点在于防火涂料的使用。由于连接的需要，新增钢结构构件与原有钢结构构件连接时，需要剔除原有的防火涂料，待新增钢结构施工完成后，再重新涂刷防锈漆和防火涂料，需要保证新喷涂的防火涂料与原有防火涂料不发生反应。

4 施工现场疑难问题的处理

（1）增大截面加固的难点：1)增大截面加固要进行现场钻孔植筋，受原有结构构件中钢筋布置影响，钻孔植筋的位置和深度比较难以保证，在设计中需预留一定的安全储备，必要时要根据现场实际钻孔情况进行并调整。2)增大截面部分中填充材料的使用应根据增大截面的大小来确定。当增大截面的尺寸较小时，建议采用灌浆料浇注；当增大截面的尺寸较大时，可采用无收缩混凝土浇筑。

（2）坡道施工改造的难点：在1层汽车坡道拆除改造施工过程中，由于现场场地狭小，且汽车坡道始终在使用中，采用保留楼板、切除楼板下混凝土梁，改变原有次梁的方向，并将原增加混凝土梁的加固方案改为增加钢梁的方案，减少了加固梁的数量，同时使施工工期大大缩短，最终实现了加固施工不影响坡道正常使用的要求。

（3）组合楼板上植筋：在压型钢板组合楼板上新增加二次结构墙体，墙体中构造柱的钢筋底部与组合楼板连接，顶部与钢梁或组合楼板连接，由于压型钢板组合楼板的厚度较小，植筋深度有限，应尽可能选用较小直径的钢筋。

（4）楼梯改造：原有的结构梁影响了楼梯的净空，但钢梁又不能取消，采取了折梁的办法施工，如图12所示。

图12 折梁加固

（5）1层植筋：裙楼1层柱中钢筋需要和地下1层柱中钢筋焊接连接，但地下室新增剪力墙，需要植筋连接，且钢筋直径较大，达到了36mm，电钻无法施工，采用水钻钻孔并对钻孔周边进行了凿毛处理，以保证钢筋的植筋深度要求。