7.5 启闭机房加固工程
7.5.1 启闭机房现状及存在问题
启闭机房分缝与闸底板分缝不一致，适应地基变形能力差，闸基的不均匀沉降虽然没超过5cm，但对砖混结构墙已经影响很大，表现在启闭机房室内墙体多处出现裂缝，桥头堡墙体与这相邻的边墩段墙体间，外墙上自上而下出现贯穿性裂缝，缝宽最宽处达5cm。
图7.5-1 启闭机排架剖面图（单位：m）
本次安全鉴定发现的问题：地震工况下，机架桥排架结构配筋不满足要求，机架桥局部出现不均匀沉降。
7.5.2 启闭机排架及大梁复核
7.5.2.1 启闭机排架复核
（1）基本资料。启闭机房机架桥为钢筋混凝土排架结构，混凝土强度等级为R200，剖面图见图7.5-1，柱子断面为600mm×600mm，梁断面为600mm×1000mm。
（2）计算结果。采用PKPM软件进行计算，配筋结果见表7.5-1，结果表明原结构启闭机排架梁支座处承载能力不能满足规范要求，需要采取加固措施。
表7.5-1 林辛闸排架钢筋面积统计表
注 表中所列配筋面积为构件单侧受力钢筋面积。
7.5.2.2 启闭机大梁复核
（1）基本资料。
简支梁：计算跨径6900mm，截面尺寸：宽300mm，高1000mm；
启闭工况为最不利工况：荷载为双吊点：原设计2×63t；加固设计2×50t。
（2）计算结果。计算表明加固前后计算成果见表7.5-2、表7.5-3，结果表明大梁斜截面抗剪箍筋配筋面积不足；现场查勘发现：右岸4号孔下游侧大梁梁底有裂缝，右岸6号孔两端有裂缝，左岸4号孔下游大梁梁底露筋，表明已出现破坏现象，存在安全隐患；再者为配合机房和启闭机改造需要，本次加固采取拆除重建，断面和跨度同原尺寸。
表7.5-2 大梁钢筋面积统计表（启门力2×63t）
表7.5-3 大梁钢筋面积统计表（启门力2×40t）
7.5.3 启闭机房加固设计
启闭机、启闭机排架以及闸门三者在结构布置、选型和结构受力上紧密相连，在加固时，三者应统筹兼顾，做成结构安全，运用方便，经济节约。本次加固设计就是基于这样的理念。
（1）方案一：轻钢结构房屋。
1）方案说明。林辛闸闸基历史沉降较大，在采取加固措施时，原则是要做到不增大上部荷载。启闭机房原为砖混结构，主要问题有以下两点：①存在沉降缝设在闸墩上方，闸室分缝分在底板上，两者分缝位置不在同一竖直线上，两者沉降时不同步，加上砖混结构整体性差，造成启闭机房内部裂缝过大，桥头堡与机房间出现贯穿性裂缝，存在安全隐患；②原机架桥排架梁支座处承载力不满足现行规范要求。
轻钢房屋不但整体性好而且自重较轻，对基础变形适应能力强，对能改善排架受力。轻钢房屋主体结构为镀铝锌钢构造，屋面结构从外到内分为屋面玻璃纤维瓦、防水层、玻璃纤维棉隔热、及基板层；墙体结构自内而外分别为内装饰基板、轻钢骨架系统、内墙保温隔音系统、结构定向板材、呼吸防潮系统、外墙保温系统和外墙装饰材料。
2）加固计算。启门机由2×63t降低到2×50t，房屋自重减为砖混结构的1/6（砖混结构为1500kg/m2）。加固计算结果见表7.5-4，机架桥排架配筋满足要求。
表7.5-4 林辛闸排架钢筋面积统计表（方案一）
注 表中所列配筋面积为构件单侧受力钢筋面积。
（2）方案二：砖混结构房屋。
1）方案说明。原启闭机房是砖混结构，用砖为黏土实心砖，自重大，不符合当前环保要求。重建时采用轻质混凝土砌块进行原规模恢复，外墙采用M10混合砂浆浆砌强度A10干密度B08轻质混凝土砌块，厚度240mm。墙体中间设构造柱，断面尺寸240mm×240mm；墙顶设圈梁一道，断面240mm×240mm，屋顶采用现浇混凝土板坡屋面，混凝土强度等级为C20。
2）加固计算。启门机由2×63t降低到2×50t，砖混结构为1500kg/m2。加固计算结果见表7.5-5，机架桥排架配筋满足要求。
表7.5-5 林辛闸排架钢筋面积统计表（方案二）
注 表中所列配筋面积为构件单侧受力钢筋面积。
（3）方案比选。对两种方案做了如下比选，见表7.5-6。
表7.5-6 启闭机房加固方案比选表
表7.5-6中轻钢结构与砖混结构的比较来看，前者明显占优，结合本工程实际特点，推荐轻钢房屋为设计方案。
7.5.4 轻型房屋设计
（1）轻型房屋特点。轻型房屋在用材上多用冷弯薄壁型钢，具体有C形钢、Z形钢、U形钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C形钢、镀锌Z形钢、镀锌U形钢等；房屋结构形式由梁、柱、檩、龙骨等组成，见图7.5-2。
轻钢结构房屋是在重钢结构和木结构房屋的基础上发展起来的，既继承了重钢结构的牢固，快捷，又继承了木结构的自重轻，外观可变性强等特点，是目前最具有发展潜力的环保节能型房屋结构。轻钢房屋的优点概括起来有下列几点：
1）结构稳定性高，抗震和抗风性能好。
2）地基及基础的处置非常简单，且由于主体和基础中设有防潮层，防潮效果会更加突出。
3）工业化生产，施工周期短。
4）房屋外形美观，使用空间大。
5）保温隔热隔音效果突出。
6）综合经济效益好。
图7.5-2 轻钢结构房屋
（2）轻型房屋体系。林辛闸轻钢结构房屋见图7.5-3。
1）地基与基础：基础分为钢筋混凝土独立基础和钢筋混凝土条形基础，前者在地质情况较好的场地使用，后者则应用于地质情况较差的场地。施工时需预埋地脚螺栓，加垫片后和钢柱相连。
2）辅材：采用预制构件，不允许现场钻孔、焊接。主钢架（梁、柱）为焊接型钢或热轧型钢，以充分发挥高强度钢材的力学性能。次构件（檩条）为高强度的、经防腐处理的冷弯薄壁C形或Z形钢，和主钢架采用螺栓连接。
3）围护系统：围护系统分为彩钢压型板和彩钢夹芯板，大多采用自攻螺栓和檩条（屋面檩条或沿墙檩条）连接。压型钢板是以彩色涂层钢板或镀锌钢板为基材，经辊压冷弯成型的建筑用围护板材，其保温及隔热层为离心超细玻璃丝棉卷毡。此种板材现场制作，有利于解决大范围内面板搭接易于出现的接缝不严的情况，现场复合使整个大面积的屋面成为一个整体，更加坚固、易排水、防漏、保温，而且建筑外形更加统一、协调、美观。而夹芯板是将彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过黏结剂（或发泡）复合而成的保温复合围护板材，按保温芯材的不同可分为硬质聚氨酯夹芯板、聚苯乙烯夹芯板、岩棉夹芯板。夹芯板一般为工厂预制。围护系统连接方式一般为咬合连接或者搭接连接。
图7.5-3 林辛闸轻钢结构房屋示意图