第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 钢结构在某商厦改造中的应用 孙建国 （泰安市建设工程施工图审查中心，山东泰安271000） 改造实例，介绍了钢结构柱、梁特别是花纹钢板复合楼盖在改造中的设计及应用，同时对原钢柱基础的改造加固 进行了简要的说明.
关键词：钢结构复合楼盖加固改造 1工程概况 泰安红楼百货位于泰安财源大街中段，原建筑物为混凝土框架结构，六层，建筑面积21000m²，层高5.2m， 柱距为7.2m，且自南侧B轴外挑2.1m.
在2005年的第一次改造中从原建筑物的B轴向南增加了一跨至A1 轴，跨度为8.4m，其中A1轴至B轴的2至7轴部分设置了自动扶梯，A1轴钢柱为200×500.钢柱外侧的 玻璃幕墙固定在钢柱上，钢柱与原建筑物B轴处混凝土柱之间设置了一定数量的双槽钢拉杆（见图1）.
现业主对使用功能及平面布置重新进行了调整，进行了较大规模的改造，商厦内部开大洞，并将自动 扶梯移至室内.
原A1至B轴的2至7轴部分取消自动扶梯后在楼层标高处增设楼板，扩大使用面积.
根 据业主的这一要求，我们在对室内加设自动扶梯处进行加固改造设计的同时，重点对原自动扶梯处增设楼 板的改造进行了方案对比和设计.
3 原建物外张部分 20[上-6花批州板，花款频板上06@500升提账 50mC25期不能凝土上 ③ ③ 图1二至六层楼面结构平面布置图 作者簧介：孙建国（1967-)，男，工程硕士，研究员
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 2.结构形式的选择和方案对比 本工程可供选择的结构形式有两种，一种是采用钢筋混凝土梁、板、柱的框架结构形式，另一种为钢 结构柱、梁及复合楼盖的形式.
采用前一种方案现浇及模板用量大，施工周期长，且需要拆除原有玻璃幕 墙及钢柱钢梁，造价太高，不能满足业主的开业时间要求：而采用后一种方案，则可充分发挥钢结构的优 势，其与前一种方案相比具有如下优点：（1）构件截面小，承载力高：（2）施工周期短.
构件在工厂加 工完后运至现场安装，且复合楼盖无需模板，可加快施工进度，大大缩短工期，满足业主的要求：（3） 抗震性能好.
钢结构自重轻，延性好，又由于复合楼盖板厚小，只有50mm，自重降低很多，使地震力减小， 不仅对基础改造设计有利，而且对结构抗震更为有利，因此具有良好的抗震性能，同时也可降低工程造 价.
（4）可充分利用A1轴现有的玻璃幕墙钢柱及钢梁，仅对其作必要的计算复核和加固即可.
3.主要结构选型及布置 本工程改造设计时首先是根据业主提供的原建筑物的图纸等资料和鉴定报告书，对原建筑进行整体建 模计算，复核原建筑物的主要受力构件的承载力和抗震能力，对部分混凝土柱进行了碳纤维加固：其次是 对增加楼盖部分进行了结构布置（见图1），主要结构布置为：A1轴利用原玻璃幕墙柱，B轴为原混凝土 框架柱，在每层楼层处原楼层梁板的下部增设跨度为8.4m的钢梁500X220X8X12作为主梁，一端与A1 轴柱刚接，另一端与B轴原混凝土柱铰接（见图2）：沿2轴至 7轴设置三道400X200X6X8的次梁，次梁与主梁为铰接，次 梁上设置间距为700~800的[20槽钢，槽钢上满铺花纹钢板复合 楼盖.
结构计算采用SATWE和STS完成.
3.1钢柱的验算及加固 原玻璃幕墙钢柱截面为H500X200X8X12焊接柱，材质为 Q345B.
经计算，改造后柱截面尺寸不能满足设计要求，故需对 柱进行加固，通过计算比较，将H钢柱平面外焊钢板，改为箱型 土柱 柱可以满足设计要求，但焊接时应沿竖向每隔1500mm焊500mm长 的焊缝，以避免焊后焊接应力造成焊板及柱翼缘变形（见图3）.
3.2主梁的设计 522 主梁与钢柱的连接采用刚接，与原混凝土柱的连接可以刚接， 也可以铰接，但刚接构造复杂，节点强度得不到保证，从施工角 H0R02 度看，铰接更合理.
支座处梁端剪力设计值为110KN，经过节点 022003 100345） 500mm00mm长 10.069 图3 原有钢柱加 6400. 图2剖面图
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 计算，连接处锚栓采用M27化学螺栓（螺栓计算过程略），螺栓布置及节点构造见图4.
ON27688868 4290 508x7 10/278448 c0bx700 L100d H50082282X12 图4钢梁与混凝土柱连接节点 3.3复合楼盖的设计 复合楼盖由槽钢密肋梁、花纹钢板和细石混凝土浇筑层组成.
槽钢密肋梁通过板托焊于楼面次梁上， 花纹钢板是代替混凝土板内受拉钢筋来承受结构荷载并作为永久模板的板材，槽钢密肋梁起支撑复合楼板 的作用，槽钢密肋梁的间距为700~800.
花纹钢板复合楼盖的详细做法是：在槽钢上铺花纹钢板，在铺好 的铺花纹钢板上焊Φ6@500马筋或锚筋，以增强与混凝土的握裹力，使板与混凝土能成为一体，而后在 花纹钢板上面浇筑50厚细石混凝土，内配抵抗混凝土收缩变形的Φ4@200双向焊接钢筋网.
花纹钢板的 搭接采用间断焊20@300.
使用花纹钢板加细石混凝土的复合楼盖，充分利用钢板的强度和浇筑层带来的刚度，省略了施工用临 时支撑.
施工中不需要大型起吊设备，花纹钢板为施工提供了安全的工作平台，减小了劳动强度，简化了 施工工序.
楼层之间能独立施工，只要楼层钢梁安装完后，铺上钢板便可进行下道工序：加焊马锻筋，绑 扎楼层钢筋网及敷设电缆电线等，从而加快了施工进度.
4.钢柱基础及柱脚的加固设计 原玻璃幕墙钢柱基础为独立基础，且由于原建筑物室内外高差较大，地基持力层埋置较深，约-3.500 左右，而钢柱基础埋深为-2.000，未做在持 力层上.
经过反复论证，确定采用压力灌浆的方法，将A1轴的2-7轴范围内的基础地基进行处理，处理 后的地基承载力特征值为fak≥180kpa.
由于原钢柱载荷小，基础地面尺寸仅为1000×1200，根本不能满足改造后的设计要求，故地基处理后， 又对原独立基础进行了加固设计.
具体做法是：在原基础上部-1.500标高处沿2-7轴新增柱下条形基础， 基础底用C20毛石混凝土加深至地基处理后的原基础底标高（见图5）：原基础短柱周圈凿毛、刷净、刷 界面剂，并采用植筋的方法植入 3
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 图5新增柱下条基 纵筋，增大短柱断面（见图6）：新增柱下条形基础梁纵筋遇短柱时应钻透，穿过钢筋灌植筋胶：原钢 柱改为箱型柱后，经计算柱脚不满足设计要求，采用增加靴板的方法进行加固处理（见图7）.
120R 中04线 c=c 图6原基础短柱加固做法 40020 航加务 860~6 L=700 68258 理加板 图7钢柱脚加固大 结语 钢结构在工程加固改造中的主要优势是自重轻、建设周期短、施工简便：特别是花纹钢板复合楼盖结 构更具技术经济的合理性，加快了施工进度，满足了业主的工期要求.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 参考文献 [1]GB50011-2001.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社 2001. [2]GB50017-2003.钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社 2003. [3]GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006. [4]万墨林，韩继云.混凝土结构加固技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1991. [5]赵熙元.建筑钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
