淺談某結(jié)構(gòu)樓層加固實(shí)例

周曉英，王 旸，徐 捷

河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053）

淺談某結(jié)構(gòu)樓層加固實(shí)例

周曉英，王 旸，徐 捷

河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053）

介紹了某結(jié)構(gòu)樓層加固的工程實(shí)例，通過幾種加固方案的比較，采用改變受力途徑和其它方法相結(jié)合的加固方法進(jìn)行處理，減少了加固工作量。并針對施工中節(jié)點(diǎn)的技術(shù)處理進(jìn)行了探討，提出了實(shí)用、可靠的施工方法，給出了一些具體的加固詳圖，加固完成后，投入使用多年，使用狀況良好，可供類似工程加固設(shè)計(jì)參考。

受力途徑；新增梁；加固；梁板節(jié)點(diǎn)

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,一些建筑在原有建筑空間劃分的情況下，人們對原建筑的空間使用不盡滿意，為改變原建筑局部的空間劃分，需要對原建筑進(jìn)行改造。一些建筑因功能改變、荷載增加等因素，不能按原設(shè)計(jì)繼續(xù)承載，需要對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法很多，主要有增大截面法、外包鋼加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、改變傳力途徑加固法、外粘鋼板加固法、外粘碳纖維加固法等，其中大多數(shù)加固方法已經(jīng)成熟，廣泛應(yīng)與于實(shí)際工程中，并起到了良好的效果。本文結(jié)合某框架結(jié)構(gòu)的具體工程實(shí)例，淺談混凝土加固技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

某綜合樓建筑總建筑面積36 524 m2，南北長125 m，東西長63 m，總設(shè)計(jì)高度為32.10 m。該工程八層框架剪力墻結(jié)構(gòu)（地下一層），樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為2級，設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度（0.15 g），允許活荷載為2.0 kN/m2，房屋采用天然地基，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)。該建筑原設(shè)計(jì)為辦公樓，建于2008年，在主體結(jié)構(gòu)完工前，建設(shè)單位要求將第七層局部區(qū)域改為檔案室，密集式檔案柜位框架鋼結(jié)構(gòu)，甲方提供的使用時(shí)荷載為8.0 kN/m2,通過地面式路軌與樓面連接，這樣，樓面的活荷載大幅度提高，原結(jié)構(gòu)承重體系已不能滿足檔案室的功能要求。故建設(shè)單位要求根據(jù)設(shè)備方提供的設(shè)備尺寸及產(chǎn)品使用荷載,對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

2 加固方案的選擇

如果將路軌直接布置在樓板上,由于樓板的跨度比較大，原樓板的承載力無法滿足新的使用要求，且裂縫及撓度均不滿足要求；如果在路軌下布置工字鋼，將工字鋼與原樓面脫開,工字鋼再擱置在相應(yīng)的梁上，這樣將導(dǎo)致層高不足，不能滿足使用要求。以上兩種方法，而且次梁及框架梁原配筋與改變功能后計(jì)算得出的配筋結(jié)果相差比較大，所有相關(guān)的梁均需要進(jìn)行加固。

為此,我們采取了改變原有結(jié)構(gòu)受力途徑與提高原結(jié)構(gòu)承載力相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。首先在密集架路軌對應(yīng)位置增設(shè)新梁，兩端和原有框架梁連接。這樣，路軌傳來的線荷載通過新加梁傳遞至兩端的框架梁，通過計(jì)算，對不滿足承載力要求的構(gòu)件采取相應(yīng)的方法進(jìn)行加固處理,加固數(shù)量大大減小，并且荷載傳遞線路簡單、清晰。

3 加固方法及設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)以上處理方案,按照結(jié)構(gòu)上實(shí)際實(shí)用荷載,采用PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行承載力及正常使用功能等計(jì)算，新增梁按簡支要求計(jì)算配筋，經(jīng)計(jì)算，該建筑物有關(guān)的框架柱及基礎(chǔ)仍滿足要求，不需進(jìn)行加固處理；原樓面荷載基本沒變，而且跨度變小了，板底不需要進(jìn)行加固，板頂只需在新增梁的位置采用粘鋼的方法進(jìn)行加固處理,裂縫及撓度均滿足要求；部分次梁由于跨度變小不需進(jìn)行加固，部分承載力增加比較小的梁采取粘鋼的方法進(jìn)行加固處理；主要加固內(nèi)容僅限于路軌下新增梁及兩端框架梁,兩端框架梁承載力與原有結(jié)構(gòu)相差較大,采取增大截面的方法進(jìn)行加固處理，鋼筋按實(shí)際計(jì)算配置。

4 節(jié)點(diǎn)處理方案探討

加固工程施工難點(diǎn)在于連接節(jié)點(diǎn)的處理，本工程設(shè)計(jì)到的節(jié)點(diǎn)處理主要有兩類:①新增梁與原有梁節(jié)點(diǎn)處理及框架梁增大截面后新增鋼筋與原有柱的連接節(jié)點(diǎn)處理，主要是鋼筋在原混凝土中生根的處理;②新增梁與原有樓板的連接處理，主要是新舊混凝土構(gòu)件的連接處理。如果上述兩方面問題處理不好，新增構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)就不能很好地協(xié)同工作，造成加固改造的失效。從結(jié)構(gòu)受力原理去分析上述節(jié)點(diǎn)，新增梁后，板的受力情況發(fā)生了很大變化：原樓板的跨中形成了兩個跨端，而跨中的正彎矩變成了跨端負(fù)彎矩；新增梁的兩側(cè)剪力增大。在新的受力體系內(nèi)，新增梁的兩側(cè)部位剪力最小變成剪力最大。根據(jù)上述情況，如上述節(jié)點(diǎn)處理不好，將很難滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4.1 新增梁與原有梁節(jié)點(diǎn)處理

新增梁鋼筋與原有梁的連接采用植筋的方法進(jìn)行處理，在原梁上植入新增梁的鋼筋。在植筋施工過程中，要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范計(jì)算錨固長度，并對設(shè)計(jì)深度進(jìn)行核算，錨固深度必須按設(shè)計(jì)深度施工,嚴(yán)禁按短期拉拔試驗(yàn)植或廠商技術(shù)手冊的推薦值采用。通過多年來的施工經(jīng)驗(yàn)及工程實(shí)踐，本工程采用如下施工方案進(jìn)行施工。

本工程新增梁在樓面可以加高，不涉及到新增梁負(fù)彎矩鋼筋的植入，如果新增梁樓面不能加高，可以采用先彎后植法，將鋼筋錨固端彎折呈直角(錨固端滿足設(shè)計(jì)錨固長度），豎向植入梁內(nèi)。植筋前，先確定原粱與新梁的交接點(diǎn)，并放線劃出新增梁的位置，剔除舊梁上部的鋼筋混凝土保護(hù)層，將舊梁的鋼筋露出，在鋼筋的縫隙間，將植筋位置相互錯開進(jìn)行打眼植筋。正彎矩鋼筋采用直接植入法，將梁下部的鋼筋根據(jù)設(shè)計(jì)要求，直接由原梁側(cè)面植入梁體。若出現(xiàn)錨固長度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí),采用增加鋼墊板的方法進(jìn)行加強(qiáng)處理，具體詳見圖1。

部分框架梁采用增大截面的方法進(jìn)行加固處理,新增鋼筋植入深度比較大，錨固長度不滿足要求，如果只中跨柱可以采用梁梁節(jié)點(diǎn)中直接植入增加鋼墊板或鋼板圍套的方法進(jìn)行處理，如果是邊柱或不具備其它加強(qiáng)措施的情況下，可以采用加牛腿進(jìn)而增大錨固長度的方法進(jìn)行加固處理，具體詳見圖2。

為了克服在梁下側(cè)加高時(shí)澆筑混凝土的困難，框架梁的模板采用喇叭口木模，從梁兩側(cè)澆筑混凝土，待強(qiáng)度達(dá)到后，再拆去模板，鑿去多余混凝土，混凝土可采用灌漿料或摻入膨脹劑的微膨脹細(xì)石混凝土。

4.2 新增梁與原有樓板的連接處理

新增梁與原樓板處的接點(diǎn)處理,即新舊混凝土構(gòu)件的連接處理，根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗(yàn)，通過對交接處的特殊施工，不僅滿足設(shè)計(jì)要求,并且解決了混凝土澆筑困難的問題。根據(jù)圖紙要求，在原樓板上放出新增梁的定位線，在穿箍筋的部位進(jìn)行打眼。因新增梁在樓板的下部，澆筑混凝土困難，因此在垂直于新增梁上部的樓板區(qū)域，從新舊梁交接點(diǎn)進(jìn)行排孔,鉆一排間距不大于600～800 mm的孔,孔徑為φ100～140 mm，為了不傷及原混凝土樓板鋼筋，采用沖擊鉆開φ30 mm左右的孔，人工擴(kuò)鑿至φ100～140 mm。該孔用作澆筑混凝土的下料孔，并借此孔振搗新增梁的混凝土。在澆筑混凝土前，新舊混凝土交接部位鑿毛，清理開洞和鑿毛產(chǎn)生的浮渣，新舊混凝土交界面刷界面劑。主筋到位后，將“U”型箍插進(jìn)預(yù)先鉆好的孔穿出樓板并焊接。待焊接處鋼筋冷卻后，箍筋與舊混凝土之間的空隙用結(jié)構(gòu)膠填塞，具體詳見圖3。

本工程涉及到的其它加固方法或節(jié)點(diǎn)如梁支座粘鋼加固時(shí)繞柱處理,梁支座粘鋼加固時(shí)遇邊柱或伸縮縫處節(jié)點(diǎn)處理方法等不再一一詳述。

5 結(jié)語

1）本工程采用了改變傳力途徑、粘鋼加固法、增大截面加固法及植筋加固等多種加固方法，加固設(shè)計(jì)計(jì)算簡單，傳力途徑清晰，加固量小，較大的提高了構(gòu)件的承載力，同時(shí)很好的滿足了使用功能改變上的要求。

2）本工程于2008年完成，目前已投入使用3年多，使用狀況良好，證明加固方法正確有效。實(shí)踐表明，只要施工質(zhì)量能夠保證，完全能達(dá)到很好的加固效果，保證加固后建筑物的安全可靠。