摘要：隨著人們對建筑用途多元化的追求及對新舊建筑可靠性、安全性的更高要求，民用及工業(yè)建筑改造加固工程的日益增多。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，混凝土的強(qiáng)度是保證建筑安全的關(guān)鍵之一。文章結(jié)合工作中的具體實(shí)例,重點(diǎn)闡述混凝土加固的幾種主要方法以及與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù),同時(shí)介紹了技術(shù)安全措施與注意事項(xiàng)。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑;混凝土結(jié)構(gòu);加固方法;穩(wěn)定性;施工

　　Abstract: with the people to use the pursuit of building diversified and new and old buildings to the requirement of reliability, security, civil and industrial buildings of the reinforcement engineering is increasing. Reinforced concrete structure of the high-rise building, the strength of concrete is the key to ensure the construction safety of one. Combined with the example in the work of the specific, focuses on several important methods of reinforced concrete and concrete structure reinforcement and reconstruction of supporting the use of technology, and introduces the technical security measures and the matters needing attention.

　　Keywords: high building; Concrete structure; Reinforcement method; Stability; construction

　　中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程施工過程中，由于施工質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，建筑使用功能改變，大量混凝土結(jié)構(gòu)老化以及水泥質(zhì)量、施工方法、配合比等因素的影響，難免有時(shí)會造成混凝土強(qiáng)度偏低。如果棄之翻工會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，必須采取一些措施對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固、改造、維護(hù)。如施工中混凝土強(qiáng)度等級與設(shè)計(jì)要求相差較小，加固問題比較容易處理。本文介紹了因施工質(zhì)量問題造成混凝土的強(qiáng)度等級與設(shè)計(jì)要求相差較大時(shí)，如何對框架柱的混凝土進(jìn)行置換加固處理。

　　1 加固措施

　　⑴ 加大截面加固法

　　這是較為常用的加固法，技術(shù)措施可靠，施工較為簡便。但因原混凝土強(qiáng)度等級與設(shè)計(jì)要求相差太大，加固后的柱子與不需加固的柱子相比，截面尺寸增大較多，影響建筑外觀(特別是邊柱、角柱)及使用功能，加固施工期間上部結(jié)構(gòu)施工要停工，可能影響商品房銷售。

　　⑵ 外包型鋼加固法

　　外包型鋼加固對柱截面增大影響較小。但梁柱節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造處理較為復(fù)雜，柱內(nèi)力在梁柱節(jié)點(diǎn)處的傳遞往往不太明確，且復(fù)雜的型鋼構(gòu)造處理也同樣影響建筑外觀及使用功能，加固施工期間上部結(jié)構(gòu)也必須停工。

　　⑶ 置換混凝土加固法

　　本方法僅需將不合格的框架柱混凝土剔除干凈，重新澆筑滿足設(shè)計(jì)要求的混凝土。采用這一方法，相當(dāng)于僅將不合格的混凝土徹底返工，使建筑物完全滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，置換加固施工期間，上部主體結(jié)構(gòu)可繼續(xù)施工。經(jīng)濟(jì)損失相對整棟建筑拆除返工要小得多，并不會造成不良社會影響。

　　置換混凝土加固法與其他加固法相比，加固費(fèi)用基本相當(dāng)，但不影響建筑物的外觀及使用功能，加固施工期間其他樓層不停工，對商品房不會造成不良影響而妨礙其銷售。

　　2 置換混凝土加固施工的方案

　　采用置換混凝土加固法處理不合格的鋼筋混凝土框架柱，對混凝土的剔除和重新澆筑，技術(shù)難度不大，而難點(diǎn)在于混凝土置換過程中要有一套可靠的結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，用以卸除該柱上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，保證上部結(jié)構(gòu)不變形、不開裂。同時(shí)在置換加固施工過程中，要考慮上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)施工增加的荷載，保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性。要做到這些，就要求結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)在每一個(gè)施工受力階段，一是要有足夠的支承能力，二是要有可靠的穩(wěn)定性，三是要考慮建筑結(jié)構(gòu)本身的傳荷支承能力和結(jié)構(gòu)局部受壓承載能力。

　　當(dāng)不合格框架柱上部樓層較少(如5層以下)，所承受的荷載較小時(shí)，結(jié)構(gòu)支撐卸荷系統(tǒng)較為簡單，技術(shù)難度較小，比較容易實(shí)施。但是，當(dāng)上部樓層較多(8層甚至10余層以上)，不合格混凝土柱已承受的荷載較大時(shí)，技術(shù)難度就大多了。本文介紹針對承受巨大荷載的框架柱，整根柱置換混凝土加固施工中的支撐卸荷和施工技術(shù)方案。

　　2.1 支撐卸荷系統(tǒng)在施工中的結(jié)構(gòu)方案

　　由于高層建筑下面幾層柱承受的軸向壓力巨大，一般處于軸心受壓或小偏心受壓狀態(tài)，置換加固施工期間鋼支撐上、下兩端又處于鉸接狀態(tài)，支撐卸荷的計(jì)算僅考慮豎向壓力即可。

　　如圖1所示，先在需置換的框架柱四周梁端設(shè)置2根(角柱)或3根(邊柱)或4根(中柱)鋼管支撐，支撐上安裝自制螺旋千斤頂，千斤頂頂緊上、下梁端，利用此鋼管支撐可卸除柱的部分荷載。

　　鋼管支撐能卸除的荷載按下列計(jì)算方式確定: ①單根鋼管支承能力，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017—2003 計(jì)算;②自制螺旋千斤頂支承能力，自制螺旋千斤頂焊接固定在鋼管支撐上，其承載能力按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算;③梁端混凝土斜壓抗剪承載能力，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010—2010計(jì)算，混凝土強(qiáng)度等級按現(xiàn)場實(shí)

　　際確定。以上三者中取較小者，作為梁端鋼管支撐承載力。

　　由于柱上已建好多層樓層，或梁跨度較大，柱承受的荷載巨大時(shí)，僅靠柱邊鋼管支撐遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能卸除框架柱的荷載，還必須進(jìn)行下列步驟的卸載處理。

　　⑴ 剔除柱內(nèi)第1部分混凝土

　　當(dāng)柱邊的梁端支撐安裝頂升完畢后，柱的荷載已部分卸除，此時(shí)可將柱按圖所示分為4等份，并將其中的1/4人工剔除，截?cái)嘣摬糠止拷睿Ａ艨v向主筋。如圖2a所示。

　　此時(shí)支撐系統(tǒng)的支承能力由兩部分組成:①剩余L形柱的支承能力，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》按素混凝土柱計(jì)算。②柱邊鋼管支撐支承能力。以上兩者之和應(yīng)大于此時(shí)柱所承受的實(shí)際荷載。

　　⑵ 柱內(nèi)設(shè)置第1根型鋼支撐

　　如圖3a所示，柱內(nèi)型鋼支撐一般用大型角鋼制成，支撐上、下端焊制厚鋼墊板，其中一端焊接安裝螺旋千斤頂，支撐上、下端鋼墊板與混凝土柱的接觸面用A級結(jié)構(gòu)膠砂漿找平，待結(jié)構(gòu)膠砂漿硬化后，螺旋千斤頂頂緊柱上、下端卸荷。鋼支撐的支承能力按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算。

　　⑶ 剔除柱內(nèi)第2部分混凝土

　　柱內(nèi)第2部分混凝土也用人工剔除，切斷箍筋，保留縱筋，如圖2b所示。此階段支撐系統(tǒng)支承能力由以下3部分組成。①剩余半邊矩形柱的支承能力，按素混凝土柱計(jì)算;②柱邊梁端鋼管支承能力;③柱內(nèi)第1根型鋼支撐的支承能力。以上3部分支承能力之和，必須大于此階段柱實(shí)際承受的荷載。

　　⑷ 柱內(nèi)設(shè)置第2根型鋼支撐

　　第2根型鋼支撐的規(guī)格、型號與第1根相同，也按同樣的方法制作安裝，如圖3b所示。

　　⑸ 剔除柱內(nèi)第3分混凝土

　　按圖2c所示，人工剔除柱內(nèi)第3部分混凝土?xí)r切除箍筋，保留縱筋。

　　此階段支撐系統(tǒng)支承能力由以下3部分組成。

　　①剩余1/4截面柱的支承能力，按素混凝土柱計(jì)算;②柱邊鋼管支撐支承能力;③柱內(nèi)已設(shè)置的2根型鋼支撐支承能力。以上3部分支承能力之和，必須大于此階段柱實(shí)際承受的荷載。

　　⑹ 柱內(nèi)安裝第3根型鋼支撐

　　柱內(nèi)的第3根型鋼支撐與前兩根相同，也按同樣的方法制作安裝，如圖3c所示。

　　⑺ 剔除柱內(nèi)最后一部分混凝土

　　人工剔除最后一部分混凝土，僅保留柱內(nèi)縱筋，如圖2d所示。

　　此階段支撐系統(tǒng)的支承能力由以下兩部分組成: ①柱邊鋼管支撐支承能力;②柱內(nèi)第1根和第3根型鋼支撐的支承能力。以上兩部分鋼支撐支承能力之和，必須大于此階段柱實(shí)際承受的荷載。

　　此階段是支撐系統(tǒng)受力最不利階段，計(jì)算時(shí)只考慮柱邊鋼管支撐和柱內(nèi)第1，3根型鋼支撐的支承力，支撐系統(tǒng)受力明確，結(jié)構(gòu)對稱，計(jì)算結(jié)果可靠。由于是支撐系統(tǒng)受力最不利階段，為充分利用柱內(nèi)支撐，應(yīng)按圖2d 所示焊接綴板形成格構(gòu)式綴板柱，柱內(nèi)第1，3根型鋼支撐的支承能力按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的綴板柱設(shè)計(jì)計(jì)算。綴板與型鋼支撐用坡口焊焊接。柱內(nèi)第2根支撐的支承能力計(jì)算時(shí)不考慮，作為安全儲備。

　　當(dāng)框架柱為邊柱或角柱時(shí)，柱內(nèi)支撐的設(shè)置次序，也要考慮最不利階段支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對稱性和有利性。

　　⑻ 設(shè)置柱內(nèi)第4根型鋼支撐

　　如圖3d所示，在剔除的最后一部分混凝土位置設(shè)置第4根型鋼支撐。第4根型鋼支撐安裝頂升完成后，與柱內(nèi)其他支撐用綴板焊接形成綴板柱，綴板的設(shè)計(jì)按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。第1，3根柱內(nèi)支撐與鋼管支撐之間的綴板截除。

　　此階段支撐系統(tǒng)的支承能力由柱邊4根鋼管支撐和柱內(nèi)的綴板柱組成。其支承能力遠(yuǎn)大于柱內(nèi)第4部分混凝土剔除后，支撐系統(tǒng)受力的最不利階段。即使建筑物上部還在繼續(xù)施工，荷載還在增加，該支撐系統(tǒng)的支承能力已足夠。

　　2.2 技術(shù)安全措施與注意事項(xiàng)

　　⑴ 施工步驟按支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)次序進(jìn)行，為保證鋼支撐與混凝土的接觸面處混凝土的局部抗壓承載力，鋼支撐的鋼墊板厚度須≥14mm，與混凝土的接觸面必須用A級結(jié)構(gòu)膠砂漿找平，待結(jié)構(gòu)膠砂漿硬化后才頂緊鋼支撐。

　　⑵ 每一階段剔除柱內(nèi)混凝土?xí)r，剔除截面應(yīng)盡量小，不得超過柱截面的1/4，以剛好安裝下鋼支撐為度，盡量使剩余柱的混凝土截面大一些，確保安全。

　　⑶ 螺旋千斤頂頂升操作由專人和專用工具進(jìn)行，頂緊千斤頂。千斤頂頂升支承力要大于鋼支撐支承能力，有利于安全，也有利于鋼支撐支承能力充分利用。

　　⑷ 在柱內(nèi)混凝土全部剔除，鋼支撐全部安裝完畢后，雖支撐系統(tǒng)的支承能力遠(yuǎn)大于最不利階段，但為加快加固工程施工進(jìn)度，保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，要盡快重新設(shè)置箍筋，恢復(fù)鋼筋骨架，支好模板，澆筑比原混凝土強(qiáng)度等級高一級的微膨脹混凝土。拆模后必須用麻袋包裹，澆水保證100%的濕度養(yǎng)護(hù)不少于7d。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%以上時(shí)，可拆除柱邊鋼管支撐。

　　⑸ 當(dāng)需要置換混凝土加固的框架柱為許多根時(shí)，絕不能所有的柱同時(shí)進(jìn)行置換加固施工。為保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，多根柱的置換順序按以下原則進(jìn)行: ①同一橫軸線上一般只能有1根柱在置換，只有當(dāng)該根柱新澆筑的混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到C20以上時(shí)，才能進(jìn)行同一橫軸線上第2根柱的置換加固施工。②縱軸線上可以有2 根或2根以上的柱同時(shí)置換，但要間隔進(jìn)行。

　　⑹ 置換加固施工期間，必須對所置換柱進(jìn)行嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)監(jiān)控。采用百分表和固定水準(zhǔn)儀24h雙重監(jiān)控的方法，一旦發(fā)現(xiàn)柱頂結(jié)構(gòu)有明顯變形，應(yīng)立即暫停施工，查找原因，及時(shí)處理。在筆者實(shí)施的10余個(gè)工程項(xiàng)目中，還未發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象。

　　3 結(jié)語

　　對出現(xiàn)質(zhì)量存在缺陷的工程,應(yīng)本著質(zhì)量第一的原則,選擇恰當(dāng)?shù)募庸淌┕し椒ǎ茖W(xué)組織施工,合理安排施工進(jìn)度,搞好工序銜接, 對每道工序的質(zhì)量,以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把關(guān),這樣才能保證加固工程的質(zhì)使用量。文章介紹的高層建筑鋼筋混凝土柱整體置換加固方法，已經(jīng)多次使用，并在多個(gè)工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用，取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本方法同樣適用于各種建筑物、構(gòu)筑物中承受巨大荷載的鋼筋混凝土柱的置換加固，是承受巨大荷載的鋼筋混凝土柱對混凝土加固的又一首選優(yōu)良方案。

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