结构改造加固的实例分析.pdf

'结构改造加固的实例分析李春峰(机械工业第六设计研究院，河南郑州450007)摘要：本文探讨了钢筋混凝土框架结构的改造加固问题，就托梁加固和吊粱加固设计思路和技术难点进行了讨论。涉及加固方案的可行性分析、加固设计要点、施工要点等问题，并结合巢工程实际加以具体的说明。关键词：框架结构；抽柱改造；托梁加固；吊粱加固中图分类号：TU375文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)06一0036—021工程简介本项目为五层框架结构办公楼，2006年开始施工。2008年竣工，局部结构平面图见图l。U㈠I’一’疆一⋯’l昌Kz翊啊"600×1100，600×-00㈠阡’lIKLb弗(IA}3501700llIl8《．1l图1局部结构平面图根据甲方的使用功能要求，增大会议室的使用面积，需将KZl取消，使得WYKLl(2A)由两跨分别为16．4m、7．2m变为一跨23．6m。2方案的确定对于抽柱改造的方案，应根据设计规范的相关要求进行结构可行性分析研究，在尽量减少对整个结构影响的前提下选择合适的加固方法。一般来说，主要涉及以下几个方面。(1)抽掉框架柱之后，原来由被抽柱所承担的竖向荷载将转嫁到相邻的框架柱上，应考虑相邻框架柱及其柱下基础是否有足够的强度、刚度、承载力等储备。一旦有那一项不满足要求，就需要对原有结构采用合理可行的加固方法。(2)抽掉框架柱后的结构整体性能能否满足设计规范的相关要求。如抗震规范对结构的振型情况、地震作用下位移控制指标、层刚度变化，柱的最大轴压比等有着详细的要求。(3)抽掉框架柱后除本身的梁及柱外。其余各构件的受力情况也会发生变化，需要验算这些构件是否也能满足相应的要求或具备结构加固的条件。经计算得知，抽掉框架柱之后，本工程原有结构及既有基础均能满足本次结构调整内力重分布的变化，不需再进行加固。KZ2、KZ3原有配筋及轴压比也能满足本次改造要求，无需加固。周边与WYKLI(2A)相连的部分次梁配筋增大，采用粘钢加固。WYKLI(2A)由于跨度增大较多。同时考虑到跨度较大，因此此梁为本工程加固重点。现考虑以下几种方案：第一种方案WYKLl(2A)下采用托梁加固。由于室内净空较高，可采用托梁加固，托梁采用钢结构箱形梁。根据抽柱后计算的WYKLI(2A)的内力，验算的钢托梁截面为1200×500×24(mill)。但是施工极为困难，由于原KZ2、K7_3配筋较多，无法向柱内植筋，且其本身并不是型钢框架柱。钢托梁与框架柱刚接的设计要求难以实现。第二种方案WYKLl(2A)下采用吊梁加固。吊梁采用预应力梁，经计算吊梁截面为500×1500(mm)，由于此时房屋已经竣工，屋面保温层已施工完毕，采用此方案需将此梁周围的保温层全部拆掉重做，且梁柱接头处理十分繁琐，仍然难以满足刚接的设计要求。而且此房屋顶为上人屋面。严重影响屋顶活动空间，甲方并不认可此方案，认为是万不得已的最后方案。第三种方案凿掉原框梁WYKLl(2A)重新做新框架梁。此方案采用无振动直线切割工艺将WYKLI(2A)完全切除掉，然后植入钢筋重新做框架梁。此方案不但要将屋面保温层同时切断，而且施工时要从地面开始做支架，一直到屋面，用来支撑切除WYKLl(2A)后两边的屋面板，不但费时而且花费较大。尽管甲方同意此方案，但考虑到切割后整个屋面将分为两个部分，原有的屋面内力将会重新分布调整，具体内力变化我们无法掌控，即使将来再重新浇注框架梁连成整体，此时已无法保证屋面原有内力均匀分布，且违背加固时尽量保留和利用原有的结构和构件，尽可能减少对整个结构影响这一基本原则，故此方案不可行。第四种方案加大WYKLl(2A)截面及增加KZ截面。此方案是在原有WYKLl(2A)的基础上采用三面围套法加固，使梁截面由500×1400(mm)变为900×1700(mm)，尽管设计时KZ2、KZ3的配筋及截面均满足要求，但柱截面为600×800(mm)，其截面宽度小于梁截面，为保证柱外面与墙平齐，采用三面围套法加固柱，使其截面改为1000×950(mm)。加固梁仍然采用预应力，在其两侧各增加200mm，以满足波纹管最小保护层厚度的要求。框架柱两侧同样各分别增加200mm，使梁端部张拉时不至于破JGZ2加周平面示意大样I．．1，"lt：：1I康主算殳8●●●2波纹管Jj’f：}=!+：量拙鞘L』UWYKLI(2A)加固平面示意大样图2剖面图 坏原有框架柱本身，不仅大大降低施工难度，而且有效减少工程费用。此方案的缺点是框架柱必须从基础至屋顶整体加固，已经砌好的墙在柱边部分需要拆除，但基本上可保证不破坏原有构件，方案可行，剖面图见图2。3钢筋混凝土构件改造加固的方法及要求(1)本次改造工程结构的轴线定位，相对标高，构件截面尺寸等，均根据原设计施工图，在改造加固工程实施前。土建施工单位应按照原有设计图对轴线、标高、构件截面尺寸及实际偏位等进行实测实量，当与原设计一致时，方可进行。若误差超过国家现行施工规范规定值时。施工单位应通知结构设计人员，商定处理措施后，方可进行施工。(2)加固施工前应采取有效的措施对加固的梁板构件卸载，做好相关构件的支撑，并复核支撑及其下梁板的承载力，以确保混凝土构件不因施工改造而造成开裂。(3)为了加固混凝土构件而需对原有混凝土构件局部暂时凿除者，及作为加固混凝土构件支座的被植筋者，施工时均不得损伤原有构件内部钢筋，且须首先设置支撑保护，待新增加固混凝土构件强度达100％及上部结构完工后，方可拆除支撑。(4)对原有结构的加固，切割和改建中，新混凝土的浇捣处理、施工，应逐根分区、分段、分层进行。(5)对需粘钢加固的钢筋混凝土构件，应有其混凝土强度的实测值，若强度实测值低于设计要求的值时，应报设计单位，重新拟定加固方案。(6)粘贴钢板，植筋完成后严禁对相关构件采用焊接等高温操作。(7)加固施工前，应由施工单位做出施工深化设计及施工方案报设计单位同意后方可施工。(8)当发现混凝土构件存在由于在原有结构拆除过程中或其他原因产生的裂缝时，裂缝处理方法：①灌浆法(或注入法)：当裂缝宽度a≥0．2mm且已稳定，采用与粘钢相同系列的结构胶注入裂缝腔内修补裂缝；②表面处理法：当梁裂缝宽度a<0．2mm且已稳定时，采用修补胶液对裂缝进行表面封闭；③裂缝宽度a≥1．5mm时，应逐条报设计院处理。(9)框架柱切除需满足如下要求：首先，为避免拆除已有混凝土构件时对结构产生直接破坏，隐形破坏(结构构件产生裂缝)及震动破坏，不得采用人工敲打方式进行构件拆除。本工程在加固过程中需拆除的构件应采取机械无损害直线切割工艺；其次，拆除时，需注意施工安全性，结合本项目实际情况，不可出现混凝土碎片飞溅、大块混凝土掉落，以免对施工人员和周围环境造成极大安全隐患；第三，基于文明施工的要求，该拆除施工应遵循少污染，低噪音的原则；第四，本工程切割时应选择专业的切割公司，提交合理的施工计划和完善的切割方案，经设计院，监理单位审查通过后方可施工。4施工要求(1)应对原有混凝土构件存在的缺陷清理至密实部位。并将表面凿毛或凿成沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋间距或200mm，详图中要求新旧钢筋连接的则应在相应部位凿去混凝土保护层，被包的混凝土棱角应打掉，同时应完全去除浮渣、尘土。(2)原有混凝土表面应冲洗干净并充分润湿，在浇注混凝土前，原混凝土表面应用界面剂处理。(3)新增截面纵筋植入原有基础和梁内，植筋要满足《混凝土结构加固设计规范》的相关要求：第一，在植筋及凿除混凝土时，严禁损伤剩余钢筋，植筋前应用仪器或其它可靠方法探明混凝土构件内钢筋的具体位置。植筋前，植筋孔内应清洁干净，化学粘结剂应充满植筋孔，不得有空隙；第二，清孔、钢筋打磨：毛刷或吹风机清孔，清除孔内浮尘，用棉丝擦干净；钢筋用钢丝刷打磨表面锈迹，打磨深度大于孔深5mm；第三，植筋时，所植钢筋与已施工完成的混凝土梁、柱主筋净距不小于30mm。植筋时不得将原混凝土梁、柱内钢筋打断。5施工中注意事项(1)局部抽柱的施工改造应本着先加固后拆除，加固时应基本保持原来结构受力状态的原则进行，及应先加固柱，再加固屋面梁，最后拆除KZl。(2)加固工程必须由具有相应加固资质的施工单位承担，甲方须认真核实确认。(3)加固部门必须提供粘结剂(结构胶)及钢板，焊条，钢筋等原材料合格证，同时尚须提供由法定部门作出的有关力学性能，抗老等试验值，以便施工验收之用。(4)焊接工必须具备资质，并持证上岗。6结语本工程已改造加固完毕，加固后符合设计要求，同时也满足甲方的使用功能要求。本文讨论了钢筋混凝土框架结构的改造加固问题，具体分析了各种方案的优缺点，并对施工要点做了说明，希望能对建筑行业的同仁们能有所帮助。[ID：6196]参考文献[1]GB50367—2006，混凝土结构加固设计规范[s]．[2]JGJll6—2009，建筑抗震加固技术规程[s]．[3]GB50010—2002，混凝土结构设汁规范[s]．[4]GB50011—2001，建筑抗震没汁规范(2008年版)[s]．[5]混凝土结构构造手册(第三版)[M]．北京：中国建筑工业出版社。2003．驴驴驴驴驴诊驴痧痧驴痧痧驴妒驴痧驴驴驴驴驴驴驴驴诊驴抄痧驴叼驴驴驴驴抄舻驴驴痧驴驴驴痧驴驴驴(上接第35页)2结语目前，结构全寿命维护正处于发展阶段，而结构全寿l命设计尚处于起步阶段，主要存在于以下几个阶段需要改进：(1)大规模的基本建设阶段。基于安全性的维护设计方法，主要问题是带来资源的极大浪费；(2)新建和维修改进并重阶段。基于性能的全寿命维护设计方法以充分利用现有资源最终实现人类与自然的和谐发展；(3)维修改造为主阶段，因此，可以预测建筑结构全寿命维护与设计是人类社会发展的必然。[ID：6190]参考文献：[1]吴彬。周水兴．可持续性结构设汁——历史的经验与教训[J]．中外公路，2005，25(5)．'