【摘要】本文結(jié)合工程實例，對火車站更新改造中的結(jié)構(gòu)設(shè)計及原有結(jié)構(gòu)的加固進行了較為系統(tǒng)的總結(jié)，詳細闡述了新、老結(jié)構(gòu)在各設(shè)計階段的主要受力特性與結(jié)構(gòu)加固計算要點，以及設(shè)計和施工中的主要技術(shù)問題。
　　【關(guān)鍵詞】火車站；更新改造；粘貼型鋼加固；組合磚砌體加固
　　1. 引言
　　隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化進程的加快，鐵路運輸在經(jīng)濟發(fā)展中的地位越來越重要。在國家拉動內(nèi)需、大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的背景下，許多上世紀七、八十年代修建的火車站站房都進行了現(xiàn)代化的升級改造。在站房改造工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于受原站房的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件的老化、新舊規(guī)范的變化、使用功能的增減等諸多因素的影響，出現(xiàn)了原有結(jié)構(gòu)承載力不足、原結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷不滿足新的使用要求、新舊結(jié)構(gòu)沉降不同無法共同受力等問題。如何合理解決這些問題就成為改造工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，以下筆者就具體工程中遇到的問題作詳細的闡述。
　　2. 工程概況
　　上海鐵路局管內(nèi)某火車站站房建于上世紀八十年代初期，由一棟兩層框架結(jié)構(gòu)主站房和一棟局部二層的磚混輔助用房構(gòu)成。現(xiàn)要求在不影響使用的前提下，將原有兩棟樓結(jié)合在一起，磚混一層部分加為二層作為客運區(qū)，和原框架主站房實現(xiàn)功能上互通，在緊貼框架主站房旁邊新設(shè)框架結(jié)構(gòu)塔樓作為貴賓候車區(qū)（詳見圖1），同時在原兩棟主、輔房屋上新設(shè)鋼結(jié)構(gòu)外殼，正立面為全玻璃幕墻，使改造后的站房更具有現(xiàn)代感（詳見圖2）。
　　圖1平面布置圖

　　
　　圖2效果圖
　　3.結(jié)構(gòu)處理
　　在塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計時，按照新、老結(jié)構(gòu)完全脫開的原則，將塔樓與主站房連接處塔樓柱內(nèi)偏1.5米，采用懸挑形式與主站房連接，相連處設(shè)100mm沉降縫。在鋼結(jié)構(gòu)外殼設(shè)計時，考慮原主站房與輔助用房在結(jié)構(gòu)形式和高度上都不一致，受外力后的沉降也不會一致，所以屋頂不能作為新建鋼結(jié)構(gòu)外殼的支點，只能采用26米單跨鋼管桁架梁一次跨過。同時塔樓與鋼結(jié)構(gòu)外殼基礎(chǔ)全部采用250x250錨桿靜壓樁基礎(chǔ)，樁承臺底面標(biāo)高與主站房獨立基礎(chǔ)底面標(biāo)高相同，這樣在施工過程和結(jié)構(gòu)受力上對主站房都不會產(chǎn)生影響。經(jīng)過以上處理后，塔樓和鋼結(jié)構(gòu)外殼可以作為獨立的新項目來設(shè)計，對原結(jié)構(gòu)不造成影響。但在進行內(nèi)部功能調(diào)整時，就必須對原結(jié)構(gòu)進行改造，這也是本次改造工程設(shè)計上的重點和施工上的難點，同時對原站房局部的結(jié)構(gòu)處理也關(guān)系到整個項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的成敗。
　　3.1框架結(jié)構(gòu)主站房改造的結(jié)構(gòu)處理
　　框架結(jié)構(gòu)主站房改造主要包括將原一層控制機房搬至二層，拆除原樓梯，在12-13軸間新建混凝土樓梯，同時在二樓新增候車平臺。經(jīng)計算，原結(jié)構(gòu)增加荷載后，梁配筋及斷面基本能滿足設(shè)計要求，但原350x350框架柱配筋及斷面略小于設(shè)計要求，特別是新增控制機房處的柱與設(shè)計要求有較大差距。同時原結(jié)構(gòu)是按照老規(guī)范設(shè)計，不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，主要表現(xiàn)在柱箍筋無加密區(qū)，新設(shè)樓梯處形成短柱，柱箍筋未全程加密。按照混凝土規(guī)范及抗震規(guī)范要求，必須對柱進行加固處理，在眾多加固方案中，因為外包型鋼可大幅度提高承載力和剛度，且操作簡單、施工期短，抗裂、抗彎、抗壓效果好，考慮造價及建筑要求，決定對柱采用外包型鋼加固法進行加固處理。外包型鋼加固法分為干式包鋼和濕式包鋼兩種，干式包鋼是指型鋼和柱間無任何連接，中間雖填有水泥，但不能傳遞結(jié)合面的剪力，濕式包鋼是指型鋼和柱間用乳膠泥和環(huán)氧樹脂粘貼，能確保結(jié)合面的剪力傳遞。干式包鋼雖然施工方便，造價低廉，但不能滿足本工程柱加固的設(shè)計需要，所以確定設(shè)計采用濕式包鋼，型鋼與混凝土框架柱間采用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑進行灌注，鋼材尺寸按規(guī)范要求取下限，四周角鋼取75x5，綴板取40x4,,加強角鋼箍取150x4，外側(cè)涂抹30mm高強砂漿防護層。
　　3.1.1加固計算
　　取新增控制機房處受力增加最大的柱，柱軸向力設(shè)計值為N。
　　
　　式中—構(gòu)件加固后軸向壓力設(shè)計值；—軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；—新增型鋼強度利用系數(shù)，除抗震設(shè)計取外，其它取；--新增型鋼抗壓強度設(shè)計值；--全部受壓肢型鋼的截面面積。經(jīng)計算，處理后柱的承載能力及構(gòu)造均能滿足規(guī)范要求。
　　3.1.2施工流程

　　3.1.3施工方法
　　濕式包鋼的施工主要包括以下幾個方面：1.基面處理：基面打磨平整，四角磨成圓角，刷毛并吹凈，刷涂樹脂。2.鋼板處理：型鋼除銹用二甲苯擦凈，貼附在柱表面。3.焊接固定：用卡具卡緊并焊牢，用膠把四周封閉，留出排氣孔，注漿孔間距23mm。4.封口檢驗：通過檢驗試壓粘好灌漿嘴。5.灌膠：用膠將排氣口封閉。6.養(yǎng)護檢驗：保護好型鋼，不要錘擊，移動。
　　3.1.4注意事項
　　在濕式包鋼加固處理的設(shè)計和施工中，要注意以下幾個方面：1.應(yīng)控制加固構(gòu)件的承載力提高的幅度，不宜過大。2.角剛應(yīng)伸至加固層的上一層樓板底或屋面板底。3.型鋼兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固，柱角的角鋼下端應(yīng)錨固于基礎(chǔ)中。4.型鋼膠縫控制在3-5mm以內(nèi)，且注膠應(yīng)在焊接完成后進行。5.型鋼表面應(yīng)抹不小于25mm厚的高強砂漿作防護層，并有防腐蝕、防水措施加以保護。
　　3.2磚混輔助用房的結(jié)構(gòu)處理
　　磚混輔助用房的結(jié)構(gòu)改造主要就是在局部一層處增加一層，與框架主站房和新增候車平臺相連，成為二樓候車室的一部分。經(jīng)計算，加層后原基礎(chǔ)寬度仍滿足承載力要求，不需要進行基礎(chǔ)的加固處理。難點在于建筑要求將14軸一層磚混橫墻拆除，只在中間E軸處保留240X400墻體，形成2個大的門洞。因此處墻體為主要承重橫墻，上面還有一層為辦公用房。為確保拆除過程中二層及以上墻體不發(fā)生破壞及變形，考慮采用局部組合框架的形式將這段橫墻進行置換。原則為先做柱、梁后拆墻，具體做法如下：
　　1.在縱橫墻相交處及中間位置各取一段墻體，外包鋼筋混凝土，形成組合磚柱。為方便鋼筋的綁扎及混凝土的澆筑，可先在柱兩側(cè)墻上先開一豎槽，包柱可一直伸至二層樓面圈梁頂（詳見圖3）。
　　
　　圖3圖4
　　2.在二層樓面下取360mm高墻體作為托梁，在墻兩側(cè)新澆200寬混凝土夾梁，梁底每隔500mm設(shè)1根擔(dān)梁，擔(dān)梁采用短工字鋼穿過原墻體嵌入夾梁，同時擔(dān)梁上每隔100mm設(shè)一排直徑25鋼筋穿過墻體錨入夾梁（詳見圖4）。
　　3.待梁柱混凝土強度全部達到設(shè)計要求后，可將框架內(nèi)的墻體拆除，這個新的框架就可代替原承重磚墻承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載。
　　4.由于承重磚墻拆除后，墻下條基將成為柱下條基，改變了受力狀態(tài)，需要對基礎(chǔ)進行加固。具體做法為將基礎(chǔ)頂面以上留下800mm高磚墻，在磚墻兩側(cè)新澆250x800高夾梁，中間用鋼筋拉通，做法同托梁，這樣柱傳來的集中力就可以在基礎(chǔ)底面均勻分布。經(jīng)抗震及承載力驗算，處理后的結(jié)構(gòu)能滿足設(shè)計要求。
　　4.結(jié)束語
　　火車站站房的改造難度大、要求高，如何做好改造中的結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要把握好以下幾個原則：
　　（1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇要以不影響車站的正常運轉(zhuǎn)為前提，采用合理的改造技術(shù)、施工方法及流程。
　　（2） 結(jié)構(gòu)設(shè)計時要處理好新老結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，能與原結(jié)構(gòu)脫開的盡量脫開，以避免對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
　　（3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計要充分保證結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，對原站房結(jié)構(gòu)不滿足設(shè)計要求的一定要進行加固處理，使房屋的各項指標(biāo)均能達到現(xiàn)有規(guī)范的要求。
　　參考文獻：
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　　[6]砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.GB50003-2001.