【摘要】本文結合工程實例，對火車站更新改造中的結構設計及原有結構的加固進行了較為系統的總結，詳細闡述了新、老結構在各設計階段的主要受力特性與結構加固計算要點，以及設計和施工中的主要技術問題。
　　【關鍵詞】火車站；更新改造；粘貼型鋼加固；組合磚砌體加固
　　1. 引言
　　隨著我國國民經濟的發展和現代化進程的加快，鐵路運輸在經濟發展中的地位越來越重要。在國家拉動內需、大力發展基礎設施建設的背景下，許多上世紀七、八十年代修建的火車站站房都進行了現代化的升級改造。在站房改造工程的結構設計中，由于受原站房的結構形式、構件的老化、新舊規范的變化、使用功能的增減等諸多因素的影響，出現了原有結構承載力不足、原結構構件損傷不滿足新的使用要求、新舊結構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構設計的關鍵，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，由一棟兩層框架結構主站房和一棟局部二層的磚混輔助用房構成。現要求在不影響使用的前提下，將原有兩棟樓結合在一起，磚混一層部分加為二層作為客運區，和原框架主站房實現功能上互通，在緊貼框架主站房旁邊新設框架結構塔樓作為貴賓候車區（詳見圖1），同時在原兩棟主、輔房屋上新設鋼結構外殼，正立面為全玻璃幕墻，使改造后的站房更具有現代感（詳見圖2）。
　　圖1平面布置圖

　　
　　圖2效果圖
　　3.結構處理
　　在塔樓結構設計時，按照新、老結構完全脫開的原則，將塔樓與主站房連接處塔樓柱內偏1.5米，采用懸挑形式與主站房連接，相連處設100mm沉降縫。在鋼結構外殼設計時，考慮原主站房與輔助用房在結構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構外殼的支點，只能采用26米單跨鋼管桁架梁一次跨過。同時塔樓與鋼結構外殼基礎全部采用250x250錨桿靜壓樁基礎，樁承臺底面標高與主站房獨立基礎底面標高相同，這樣在施工過程和結構受力上對主站房都不會產生影響。經過以上處理后，塔樓和鋼結構外殼可以作為獨立的新項目來設計，對原結構不造成影響。但在進行內部功能調整時，就必須對原結構進行改造，這也是本次改造工程設計上的重點和施工上的難點，同時對原站房局部的結構處理也關系到整個項目結構設計的成敗。
　　3.1框架結構主站房改造的結構處理
　　框架結構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。經計算，原結構增加荷載后，梁配筋及斷面基本能滿足設計要求，但原350x350框架柱配筋及斷面略小于設計要求，特別是新增控制機房處的柱與設計要求有較大差距。同時原結構是按照老規范設計，不能滿足現行規范的要求，主要表現在柱箍筋無加密區，新設樓梯處形成短柱，柱箍筋未全程加密。按照混凝土規范及抗震規范要求，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，但不能傳遞結合面的剪力，濕式包鋼是指型鋼和柱間用乳膠泥和環氧樹脂粘貼，能確保結合面的剪力傳遞。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計需要，所以確定設計采用濕式包鋼，型鋼與混凝土框架柱間采用改性環氧樹脂膠粘劑進行灌注，鋼材尺寸按規范要求取下限，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，柱軸向力設計值為N。
　　
　　式中—構件加固后軸向壓力設計值；—軸向受壓構件的穩定系數；—新增型鋼強度利用系數，除抗震設計取外，其它取；--新增型鋼抗壓強度設計值；--全部受壓肢型鋼的截面面積。經計算，處理后柱的承載能力及構造均能滿足規范要求。
　　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計和施工中，要注意以下幾個方面：1.應控制加固構件的承載力提高的幅度，不宜過大。2.角剛應伸至加固層的上一層樓板底或屋面板底。3.型鋼兩端應有可靠的連接和錨固，柱角的角鋼下端應錨固于基礎中。4.型鋼膠縫控制在3-5mm以內，且注膠應在焊接完成后進行。5.型鋼表面應抹不小于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磚混輔助用房的結構處理
　　磚混輔助用房的結構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。經計算，加層后原基礎寬度仍滿足承載力要求，不需要進行基礎的加固處理。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，在墻兩側新澆200寬混凝土夾梁，梁底每隔500mm設1根擔梁，擔梁采用短工字鋼穿過原墻體嵌入夾梁，同時擔梁上每隔100mm設一排直徑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計要求后，可將框架內的墻體拆除，這個新的框架就可代替原承重磚墻承擔上部結構荷載。
　　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，需要對基礎進行加固。具體做法為將基礎頂面以上留下800mm高磚墻，在磚墻兩側新澆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底面均勻分布。經抗震及承載力驗算，處理后的結構能滿足設計要求。
　　4.結束語
　　火車站站房的改造難度大、要求高，如何做好改造中的結構設計一定要把握好以下幾個原則：
　　（1） 結構設計方案的選擇要以不影響車站的正常運轉為前提，采用合理的改造技術、施工方法及流程。
　　（2） 結構設計時要處理好新老結構之間的關系，能與原結構脫開的盡量脫開，以避免對原結構產生影響。
　　（3） 結構設計要充分保證結構的安全性和可靠性，對原站房結構不滿足設計要求的一定要進行加固處理，使房屋的各項指標均能達到現有規范的要求。
　　參考文獻：
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