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1工程概况
福建大剧院是福建省重点建设项目，由中国建筑设计研究院承担建筑设计及主体结构设计，由福建省建筑设计研究院进行基础设计。福建大剧院建设场地位于福州市五一广场南侧，占地面积13524平米，总建筑面积29712平米，由歌剧院、东侧小剧场，西侧商业附属楼等组成。歌剧院由舞台、后台及观众厅等组成，地下一层，地上一至五层不等。舞台下由于工艺要求埋深较大，最深处底板面标高为一12．80m。






    歌剧院的主要剖面如图1所示，该建筑主体结构已基本施工结束，尚未投入正常使用，其B区二层局部结构，原设计为会议室，由于业主拟将其改为电影放映厅，实际的使用功能有较大的调整，功能和荷载均有较大变化(主要变动：增设观众席及夹层，电影厅隔墙等)，造成局部构件的承载力不能满足实际荷载的要求，故需对原结构进行加固补强，同时要确定观众席及夹层，电影厅隔墙的作法。


2加固设计
2．1福建大剧院B区二层电影厅的结构改造设计有以下难点：
(1)B区结构底层为约6m深的地下室，地下水位很高，基础如需补强加固，将会面临很大的困难，代价很高(厚底板的凿开、补桩、浇捣等工序复杂，排水难度大，需补做防水处理，由于是后补的混凝土，万一与原有构件交接不到位，容易带来隐患)。但由于荷载的增加，不可避免会增大竖向支承结构的受力，而原桩基础的富裕度并不大，如何把此荷载尽量控制在合理的范围，使得基础验算符合要求，这是最重要的前提。
(2)由于电影厅的功能需要，观众席和放映设备层的结构布置，和原有的结构梁板柱体系并没有上下对位，虽尽力调整，但大部分仍存在一定的错位偏差，甚至部分构件直接位于板跨中间，给支座点的布置带来很大的麻烦。如何对其支承体系进行优化处理，使新增的结构荷载合理有效地传递到原有结构体系，也是很重要的。
(3)电影厅的与会议室的功能差别很大。根据视觉原理，观众席的结构，采用阶梯状的布置，电影厅活载标准值3．5kN／m2(包括座位自重)，观众席后上方，为放映设备用房，与放映厅的高差为3．4m。由于结构的垫高，荷载会增加很多，必需确定合理的结构体系，减少新增的自重。
(4)设备用房及其通道位于3．4m高的夹层，其下为观众走道，由于管道装修吊顶，则走道的净高将非常有限，给观众的通行带来不适。故夹层的结构层高度应尽量精简。






2．2方案选择
由上所述，为使加固方案在确保安全的前提下合理经济，施工便捷，经过综合比较，观众席及夹层，电影厅隔墙考虑采用轻钢结构方案，主要有以下优势：
(1)钢结构自重轻，抗震好，布置灵活，对原结构的荷载增加不大。
(2)由于B区原建筑主体结构已基本完工，新增钢结构主要以附属结构的形式附着在主体上，以附加荷载的形式存在，对主体的抗震体系计算影响不大，微调即可，从而避免了对主体模型作出重大调整。
(3)钢结构截面小，容易保证建筑净高要求。钢结构本身体型简单，钢承板本身可兼作结构模板使用(避免了额外的模板安装、拆除工序和费用)，安装方便，施工速度快。
2．3具体措施：
(1)电影厅隔墙均改为轻钢龙骨结构(≤1．2kN平方米)，大大减轻自重。
(2)荷载传递顺序一般为：板一梁一柱。我们知道，板由于受力以面荷载为主，承载面积大，其加固代价是比较高；相对来说，梁的承载效率高，传力集中，加固面积较小。故设计中尽量避免增加的荷载直接作用在原结构楼板上。
(3)新增观众席板以及设备夹层为单向钢承板体系(波高51mm，总高120mm)，实际自重仅相当于约70mm 厚的混凝土，大大降低了结构荷载。
(4)除了观众席前两排采用}昆凝土体系外以及部分装修荷载外，其余均采用钢结构架空体系(充分利用观众席阶梯高差)，完全与原楼板脱离，并通过反梁支座直接传力给承载能力较大的梁，从而减少加固构件的数量，降低费用。混凝土反梁通过植筋方式固定在原混凝土结构上。
(5)大部分的钢结构支座均固定在混凝土反梁体系上(反梁截面统一为500mm高)，结构荷载均通过反梁传到次梁和主框架梁；局部构件通过植筋方式固定在原办公设备层的梁、柱结构上。
(6)观众席的支承采用热轧H型钢梁(高350mm)架空排布，梁自重仅为0．41kN／m；而且设计中，由于合理布置支座，结构的刚度也很理想，最大挠度为1．3cm，大大低于规范的变形限值。
(7)设备夹层的支承体系采用热轧H型钢梁(大部分梁高仅为200mm，局部跨度较大，梁高为400mm，不影响建筑功能)，其竖向支承采用H型钢柱(200×200)，钢柱全部落在混凝土反梁上。
(8)部分楼板承载能力仍不足，则采用碳纤维布加固(规格200g)，框架梁的加固采用粘钢和碳纤维布加固的方式。
(9)经核算，传递到桩基础上的最大轴力设计值约为4500kN，仅增加了400kN，桩基承载力满足要求。故基础无需加固，保证了加固方案的顺利实施。




3碳纤维布加固加固施工要点
3．1混凝土表面处理
将被补强的混凝土面层的粉刷层和松动部分彻底清除后打磨；若有钢筋外露，应先对钢筋进行除锈处理，然后用找平胶修补；表面凸出部分用切割机或砂轮机将其修平。转角处凸角R>20mm以上，凹角用找平胶填补。




3．2底胶施工
施工时，底胶A、B两组分按规定的配胶比例称量，倒入洁净容器中并搅拌均匀，用毛刷或滚筒刷在混凝土表面均匀涂刷，胶表干以后，涂层厚度不超过0．4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后，再进行下一道工序。
3．3找平施工
当混凝土表面存在凹陷部位时，将配制好的找平胶用刮刀嵌刮进行修补填平，模板接头等出现高度差的部位应用找平胶填补，尽量减少高差。
3．4粘贴碳纤维布
按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，配制、搅拌浸渍胶，然后用滚筒刷均匀涂刷于所粘贴部位，在搭接、拐角部位适当多涂抹一些。用光滑滚子在碳纤维布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使碳纤维布充分浸润胶料。多层粘贴应重复以上步骤。
3．5碳纤维补强后的养护
施工完成后24小时内防止雨淋或受潮，并注意保护，防止硬物碰伤施工表面。浸渍胶的固化温度不得低于5℃。平均气温为20~25℃时，固化时间不得少于3—7天；平均气温1O℃时，固化时间不得少于7—10天。


4结语
该工程于今年三月改建施工结束。实践证明，本工程采用的综合加固技术是简洁有效的，工期较短，节约投资，能取得较好的经济和社会效益。