广东粤信建设工程质量安全检测有限公司
摘要：某大楼二层局部房间原为办公室使用，因使用要求，拟对其进行改造作为密集柜档案室使用。由于使用功能的改变，原楼板和梁不能满足承载力的要求。一般情况，需对不满足承载力要求的区域进行直接加固。但由于现场条件不允许，无法直接对结构进行加固补强，本文介绍了一种通过增加钢平台而实现了改变使用功能的方法，提出了采用该方法后钢平台在改造设计和荷载试验的一些基本情况，供同行参考。
关键词：钢平台；荷载试验。
1.工程概述
广州市某大楼二层（9～1/9×B～E轴）区域原为办公室使用，现改造成密集柜档案室使用。由于使用荷载的改变，所在区域梁板承载力不能满足使用要求，需要对其进行加固改造。受现场条件限制，无法对二层梁板进行加固补强，本次采用在改造区域新做独立钢平台支承档案柜自重的方法，密集柜直接放置在钢平台上，荷载不通过原楼板传递，而是通过钢梁与混凝土柱的连接，荷载直接传递给柱子，从而达到把办公室改造成档案室的效果。钢平台改造完成后，对其进行了载荷承载力试验。
2.改造区域增加荷载后承载力验算
根据使用单位提供的办公大楼的相关设计资料，采用中国建筑科学研究院开发的多层混凝土结构分析程序PKPM系列软件对改造区域进行计算分析。计算模型、材料强度根据原设计图纸建立而成。验算结果表明，在原办公室区域增加荷载后（楼面荷载为8.0kN/m2），所在区域的柱配筋满足安全使用要求，但二层梁和楼板构件承载力（配筋）不能满足安全使用要求。不满足构件详见下表1。因此，原结构二楼楼面需进行加固补强才能满足改造成密集柜档案室的要求。
3.加固改造方案选取
由于改造的密集柜档案室下一层是大楼的会议间，且已经装修，建设单位要求在加固改造时不可影响一楼会议间的正常使用，更不能在一楼内组织施工。针对本加固改造工程的特点，本次加固改造不可采用对原结构直接加固的方法，若只在二楼楼面进行粘钢、粘贴碳钎维等加固方法，其作用不大，承载力无法达到档案室的荷载使用要求。因此，本次采用了新增钢平台的改造方案（见图1）。
4.新增钢平台设计
在改造区域上新增一个独立钢平台支承档案柜自重的方法进行设计，钢平台与四周柱进行刚接，荷载直接传递给柱子。主梁和次梁采用H型钢和工字钢，跨度较大的主梁GL1、GL2和部分次梁GL4跨中位置加设加强翼板。混凝土柱-钢梁节点采用刚接形式，钢梁翼缘和腹板通过连接板焊接10mm厚底板，再以M20高强化学螺栓连接。钢底板与混凝土之间灌注结构胶。混凝土与-钢梁节点焊接工程应在植锚栓和灌注结构胶前完成，如植入锚栓后需要焊接则应做好降温措施，避免焊接热量影响结构胶质量。钢材强度等级为Q345，焊条采用E50，所有焊缝均采用满焊。
图1 档案室钢平台平面布置图
5.新增钢平台后承载力验算
根据使用单位提供的相关档案柜设计资料，计算出密集柜区域活荷载为8.0kN/m2，设计总重不大于450kN。采用中国建筑科学研究院开发的多层混凝土结构分析程序PKPM系列软件对新增钢平台后的大楼进行计算分析。计算模型、材料强度根据原设计图纸建立而成（见图2）。经验算，在新增钢平台后，该钢平台邻近柱、梁板构件配筋计算值变化不大，实际承载力仍能满足安全使用要求（计算结果见图3），钢平台强度、刚度和稳定性验算满足规范要求。结果表明二楼改造区域新增加钢平台后对主体结构的承载力影响很小。
图2 新增钢平台模型
6.荷载试验
在钢平台改造施工完毕后，为检验钢平台的结构性能和施工质量，对其进行了静力荷载试验。
6.1试验区域和测点选取
根据钢平台的特点，本次对档案室后加的钢平台（9～1/9×B～E轴）各区域同时加载，共布置了22个测点。加载区域和测点见图5。
图5 钢平台加载区域和测点布置图
6.2最大加载量
本次试验最大加载量根据《建筑结构检测技术标准》（GB/T 50344-2004）附录H.2条的规定确定，密集柜区域设计活荷载为8.0kN/m2，则密集柜区域试验最大荷载值为8.0×1.25=10kN/m2。另外档案室非密集柜区域（走道区域）按照活荷载2.0 kN/m2取值，则过道区域试验最大荷载值为2.0×1.25=2.5kN/m2。
6.3加载方法
本次试验施加荷载的方法是砂袋为荷重。1包砂袋重40kg≈0.4kN。试验加载时按每级的加载量用人工把相应重量的砂包堆放于楼板上（按每平方米进行分格）。在试验区间布置多个测点，测点布置在如下位置：主梁、次梁跨中和支座边。采用水准仪测量各测点的相对位移。在每级加载后应保持足够的静止时间，并检查构件是否存在断裂、屈服、屈曲的迹象。达到检验的最大荷载后，应持荷至1h后观测变形，每隔15测取一次荷载和变形值，直到变形值在15内不再明显增加为止。然后应分级卸载，在每一级荷载和卸载全部完成后测取变形值。加载共分为六级，卸载分为三级，各级加载量见表3。
6.4试验结果
1、钢平台在最大试验荷载（密集柜区域10.0kN/m2，走道区域2.5kN/m2）作用下，主梁和次梁跨中最大挠度值均小于《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）附录A规定的受弯构件挠度允许的限值。部分测点挠度值见表4。
2、钢平台在试验加载过程中，钢梁工作状态良好，未发现存在断裂、屈服、屈曲等迹象；钢梁与混凝土框架连接的节点部位连接状况良好，未发现明显松动或滑移。经试验的钢平台构件荷载-变形曲线基本为线性关系（见图6），卸载后构件的变形良好，满足规范相关试验要求。表明钢平台荷载试验结果满足最大试验荷载的承载力要求。
图6 主梁测点3#荷载～位移曲线图
7.结语
1、在结构加固改造工程中，往往需要我们采取较为合理的设计方案，使工程改造既能施工速度快、影响范围小、造价又较低的优化方案。本工程由于施工条件及环境的限制，设计出直接将荷载传递到柱子上的钢平台，避免了对现有混凝土楼面的加固，使到工程改造得以顺利实施。使用该方法进行局部楼层或区域的改造是可以满足使用要求的。
2．采用增设钢平台进行改造时，需对改造区域邻近构件进行承载力验算，确保增设钢平台后对主体结构构件未造成影响，如有影响，改造之前尚应对有影响的构件进行加固施工。
参考文献：
[1]GB 50017-2003 钢结构设计规范。
[2]GB 5009-2001 建筑结构荷载规范。
[3]GB 50550-2010建筑结构加固工程施工质量验收规范。
[4]GB/T 50344-2004建筑结构检测技术标准。
论文作者:梁国柱
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/1
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