劉會樂，陳應(yīng)榮

（廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 工程概況

廣州有軌電車試驗段工程，始于萬勝圍，終于廣州塔，全長約7.7 km，共11 座車站。其中，琶醍站是利用珠江啤酒廠水泵房（圖1）的原有結(jié)構(gòu)進行改造后的新車站建筑。珠江啤酒廠水泵房原結(jié)構(gòu)為地下一層，局部設(shè)置地下夾層；地上為一層9 m 高的大空間，局部設(shè)置3 m 高的配電房。而車站結(jié)構(gòu)利用了原水泵房的既有結(jié)構(gòu)，完全保留了地下結(jié)構(gòu)及地上框架結(jié)構(gòu)，經(jīng)改造形成兩層空間結(jié)構(gòu)：①首層層高5.10 m，為開敞的車站空間。②二層層高3.74 m，標高為5.10 m，樓層板為新增結(jié)構(gòu)板，形成新的二層配套商業(yè)空間。

圖1 原珠江啤酒廠水泵房

琶醍站主要通過地面斑馬線進出車站和過軌。車站長60.0 m，寬12.45 m，單側(cè)站臺寬3.0～7.8 m，覆蓋面積1237.1 m2，車站建筑面積1915.8 m2，總占地面積2255 m2。另外，車站有效站臺中心里程為ZDK9+166.500，其絕對標高為8.310 m，軌面標高為8.050 m。

2 基于等重原則的基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)竣工資料顯示，本工程的基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，板厚1 m，地基持力層為原狀土拋石夯實，拋石夯實厚度為1 m。由于原有竣工資料未提供地基承載力要求，導(dǎo)致地基基礎(chǔ)無法進行檢測。但是，該工程結(jié)構(gòu)已使用19年，沉降基本穩(wěn)定?；谏鲜銮闆r，本工程的基礎(chǔ)設(shè)計思路和原則如下：①新加結(jié)構(gòu)重量與原有結(jié)構(gòu)拆除重量盡可能相近，避免結(jié)構(gòu)沉降或上浮，并控制新加結(jié)構(gòu)重量與需拆除的墻體、設(shè)備及基礎(chǔ)、抽干蓄水等重量相當(dāng)。②按照改造后的結(jié)構(gòu)計算底板內(nèi)力，去復(fù)核原有底板配筋。結(jié)構(gòu)計算采用三維有限元模型進行計算，經(jīng)復(fù)核，原底板配筋滿足要求，底板未做加固處理，且結(jié)構(gòu)在施工過程及完工后都沒有發(fā)生沉降及上浮。

3 主體結(jié)構(gòu)計算分析

3.1 工期控制的結(jié)構(gòu)方案

受前期移交工作滯后的影響，且通車時間已定，導(dǎo)致改造施工的工期極短，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案需要以工期為前提做好以下兩點：①盡可能利用原有結(jié)構(gòu)，少拆除。②新加結(jié)構(gòu)盡可能采用鋼結(jié)構(gòu)，避開混凝土齡期問題[1]。

由于首層?xùn)|區(qū)梁板截面較小，洞口多，不便加固，因此采用鋼結(jié)構(gòu)代替梁板作為樓蓋；西側(cè)水泵區(qū)的大洞口也應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)增設(shè)樓板；中間部分則保留原樓板，軌行區(qū)采用板底鋼架支撐進行加固，樓板不考慮受彎，僅考慮傳遞豎向壓力。新增的二層樓蓋以原有結(jié)構(gòu)柱為支座，西側(cè)部分利用原有碼頭吊架做支座，不再設(shè)置立柱及基礎(chǔ)。此外，首層板完成改造后次日需通車，通車后再充分利用夜間時段對二層結(jié)構(gòu)進行施工，因此二層需要采用鋼結(jié)構(gòu)樓蓋。原結(jié)構(gòu)剖面和改造后結(jié)構(gòu)剖面分別如圖2、圖3所示。

圖2 原結(jié)構(gòu)剖面（單位：mm）

圖3 改造后結(jié)構(gòu)剖面（單位：mm）

3.2 化拉為剪的應(yīng)用

在改造過程中，新增懸挑結(jié)構(gòu)的柱子通常采用植筋后錨固技術(shù)進行施工，該技術(shù)的可靠性成為順利開展改造工作的關(guān)鍵。因此，琶醍站加固改造設(shè)計需要巧妙運用化拉為剪的思路，盡量利用抗剪連接，減少抗拉連接。而新加結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)盡量采用簡支，避免在原有結(jié)構(gòu)柱設(shè)置懸臂結(jié)構(gòu)，如需懸臂的構(gòu)件，可由新加結(jié)構(gòu)向外延伸。二層懸挑結(jié)構(gòu)平面布置如圖4所示。

圖4 二層懸挑結(jié)構(gòu)平面布置

首層懸挑板需要在原有柱上設(shè)置懸臂梁，充分利用站臺高度差在柱側(cè)懸臂，通過錨栓抗剪實現(xiàn)懸臂，并按照規(guī)范計算得出植筋錨固深度為35d。另外，為了滿足植筋的錨固要求[2]，柱子兩側(cè)可直接采用對拉螺栓的方法。首層懸挑結(jié)構(gòu)節(jié)點大樣及其實際施工節(jié)點大樣分別如圖5、圖6所示。

圖5 首層懸挑結(jié)構(gòu)節(jié)點大樣（單位：mm）

圖6 首層懸挑結(jié)構(gòu)實際施工節(jié)點大樣

3.3 混凝土抱箍節(jié)點的應(yīng)用

車站結(jié)構(gòu)的二層為加建結(jié)構(gòu)，由于工期緊張，待有軌電車在夜間停運時立馬開展施工作業(yè)。而且二層橫向凈跨度大，長達12 m，為了便于施工，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)梁。在施工過程中，容易出現(xiàn)廢孔、鉆偏、孔斜、錨固深度不足或者打斷原有柱鋼筋等問題，嚴重降低了梁的承載力[3]。對此，設(shè)計時應(yīng)巧妙采用“鋼結(jié)構(gòu)+混凝土抱箍”節(jié)點的做法，在鋼梁下通過鑿毛、植筋、環(huán)箍等措施，在原有柱上增設(shè)混凝土抱箍節(jié)點[4]，使新舊混凝土的連接變得更為可靠，同時避免了植筋精度問題。在完成混凝土抱箍節(jié)點后，將鋼結(jié)構(gòu)梁橫于上面，做好連接工作。綜上所述，應(yīng)用混凝土抱箍節(jié)點可以充分發(fā)揮混凝土的抗剪承載力，原鋼梁與柱的植筋連接可以作為第二道防線，提高車站結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。相比單邊后錨牛腿，該節(jié)點利用柱側(cè)的抗剪及抱箍的整體性進行抗彎，即便前期后錨鋼筋受拉失效，受力依然能得到滿足，具有良好的應(yīng)用效果。同時，該節(jié)點作為外露結(jié)構(gòu)構(gòu)件點綴站臺空間而得到建筑師的認可?；炷帘Ч抗?jié)點大樣如圖7、圖8所示。

圖7 混凝土抱箍節(jié)點大樣一（單位：mm）

圖8 混凝土抱箍節(jié)點大樣二（單位：mm）

3.4 高承載力低延性的應(yīng)用

本工程柱子原設(shè)計為吊車柱，下段柱截面較大（600 mm×1000 mm），縱向間距僅6 m。雖然箍筋構(gòu)造不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，延性也較差，但考慮到結(jié)構(gòu)層數(shù)少、柱截面大、抗彎抗剪承載力偏高，下段柱不做加固，可將高承載力低延性的概念與柱加固設(shè)計有效融合，從而減少不必要的改造工作[5]。而上段柱截面較小、屋面荷載改變后仍不滿足要求，則需要采用加大截面+箍板的方式進行加固。柱子加固大樣如圖9所示。

圖9 柱子加固大樣（單位：mm）

4 結(jié)語

（1）在加固改造過程中，為應(yīng)對原有竣工資料未提供地基承載力的情況，可以遵循等重原則進行基礎(chǔ)驗算，避免結(jié)構(gòu)沉降或上浮。

（2）新加結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)盡量采用簡支，避免在原有結(jié)構(gòu)柱上設(shè)置懸臂結(jié)構(gòu)，如需設(shè)置懸臂結(jié)構(gòu)，可以運用化拉為剪的思路，增強結(jié)構(gòu)連接的可靠性。

（3）混凝土抱箍節(jié)點實施便利，傳力可靠，適用于對后錨可靠性有較高要求的工程。

（4）對于新的改造項目，因原結(jié)構(gòu)的使用時間較長，使得前后相關(guān)結(jié)構(gòu)的規(guī)范變化較大，若箍筋構(gòu)造不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，其延性也較差，因此可以將高承載力低延性的概念融入加固設(shè)計中，以減少不必要的加固工作。