某工程樓板開孔的加固處理

1、某工程樓板開孔的加固處理 【摘要】本文介紹一個(gè)住宅大廳開設(shè)“l(fā)”形洞口的樓板加固設(shè)計(jì)，采用pkpm軟件試算確定洞口周邊梁的類型和尺寸，midas軟件精確分析異形板的受力、變形，根據(jù)分析結(jié)果，采用洞口邊設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)梁、在板受力較大部位粘貼鋼板的措施，滿足了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形要求，提出施工技術(shù)的多項(xiàng)要求，本方法可供同行借鑒。 【關(guān)鍵詞】樓板開孔 鋼梁加固 計(jì)算分析 粘貼鋼板 0.前言 隨著建筑市場(chǎng)化的日益成熟，購(gòu)置二手房也成為人們購(gòu)房的選擇之一，由于二手房建造年代較早房子的建筑布局不甚理想，對(duì)原有的建筑進(jìn)行一定的改造似乎成為一種必然，有些甚至涉及到對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，如拓寬懸挑陽(yáng)臺(tái)、樓板開孔等，如果對(duì)結(jié)構(gòu)

2、的改造措施不當(dāng)，可能影響建筑物使用壽命甚至結(jié)構(gòu)的安全。如2014年7月份發(fā)生在深圳羅湖的某后期加建的鋼筋混凝土雨棚整個(gè)倒塌，造成了嚴(yán)重的事故，也為業(yè)界敲響了警鐘。作為結(jié)構(gòu)工程師，既要滿足業(yè)主的需要，又要充分考慮結(jié)構(gòu)的安全，老舊房屋加固還存在設(shè)計(jì)資料不全、原建筑強(qiáng)度不足等問(wèn)題，這都是加固處理的難點(diǎn)所在。筆者完整參與了一個(gè)結(jié)構(gòu)樓板開孔的設(shè)計(jì)，希望能對(duì)同行有所借鑒。 項(xiàng)目為1992年設(shè)計(jì)的高層公寓，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，總層數(shù)三十三層，業(yè)主要在第五層樓板開孔，主要解決4層與5層的豎向連接問(wèn)題。 1.樓板開孔方案的確定 根據(jù)已有的建筑平面圖及結(jié)構(gòu)布置圖，提出了如下圖所示的兩種開孔方案，一是在圖1所示（

3、1）處的五層書房位置鑿開一個(gè)尺寸為1.8mx2.0m的洞口，并在四層的此位置放置成品樓梯，解決豎向連接問(wèn)題。二是在圖1所示（二）處即客廳增加螺旋樓梯，洞口尺寸一致。方案一的優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)合理，洞口四周均有結(jié)構(gòu)梁支撐。缺點(diǎn)是占用空間面積較大，原書房的建筑功能喪失；方案二的優(yōu)點(diǎn)為建筑效果好且對(duì)建筑功能保留，缺點(diǎn)是所在板跨較大，局部大開孔對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響較大。筆者通過(guò)與業(yè)主的溝通并曉以厲害后，最終選定二號(hào)方案為最終方案。 2.加固方法的篩選 眾所周知，結(jié)構(gòu)的加固方法分為直接加固法、間接加固法以及綜合加固法。結(jié)構(gòu)狀態(tài)函數(shù)，即z=g（sr）=r-s，其中，z是功能函數(shù)，r是結(jié)構(gòu)抗力，s是結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)。所謂加固

4、，即使功能函數(shù)z0。 直接加固法，即荷載效應(yīng)s不變，通過(guò)各種途徑增加結(jié)構(gòu)抗力r值，有增大截面加固法、置換混凝土加固法或者復(fù)合截面加固法；間接加固法則是保持抗力r不變，減小荷載效應(yīng)s，有體外預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法、增設(shè)耗能支撐法或增設(shè)抗震墻法；如果同時(shí)增大r值或減小s值，再兼容其他措施，則稱為綜合加固法。 本項(xiàng)目為樓板上大開孔，開孔后板的受力條件發(fā)生了變化，板的剛度和承載力降低較多，因此需要對(duì)洞口周邊及樓板進(jìn)行加固，經(jīng)初步篩選，擬采用綜合加固法進(jìn)行核算。 3.對(duì)樓板開孔的計(jì)算分析 如圖2所示，洞口開設(shè)在住宅大廳，大廳板尺寸為5400x9000，開設(shè)的口為“l(fā)”形，破壞了原大板的完整性，改變

5、原結(jié)構(gòu)的受力狀況。由于洞口位于大廳一側(cè)，不可能加設(shè)橫穿大廳的大梁，可能的加固措施是在“l(fā)”形板周圍增設(shè)結(jié)構(gòu)梁以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，以及沿異形板受力較大的部位粘貼鋼板加固。由于混凝土梁截面較大影響使用以及承載能力有限，通過(guò)比選后采用熱軋h型鋼梁hw200x200x8x12，計(jì)算分別采用pkpm和midas有限元分析軟件進(jìn)行。由于pkpm軟件具有操作簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)，可以作為結(jié)構(gòu)試算，初步確定孔口梁的截面尺寸。 異形板的內(nèi)力計(jì)算主要采用midas作為設(shè)計(jì)依據(jù)，計(jì)算過(guò)程為：（1）在acad內(nèi)建立3dface模型導(dǎo)入midas軟件，建立3dface應(yīng)盡量吻合實(shí)際結(jié)構(gòu)，包括板塊的形狀、尺寸、厚度、邊界條件；

6、（2）midas軟件中選擇合適的單元類型以及合適的網(wǎng)格尺寸。本模型中選擇板橋模型模擬板單元，板塊尺寸一般為0.5米，局部應(yīng)力較大處網(wǎng)格密度有增加；（3）設(shè)置合適的邊界條件及加荷載；（4）計(jì)算，求得板塊的應(yīng)力、變形等參數(shù)，通過(guò)調(diào)整邊界條件（加固梁的大?。┦沟眉庸棠軌?qū)嵤?4.加固方法的確定及施工技術(shù)要求 根據(jù)計(jì)算分析，最終確定可采取的結(jié)構(gòu)加固措施為：沿著異形洞口周邊，設(shè)置一圈型鋼梁，尺寸為hw200x200x8x12，型鋼梁與支承它的混凝土墻采用化學(xué)錨栓連接，鋼梁端部支座部位待結(jié)構(gòu)安裝完畢后，再用c30細(xì)實(shí)混凝土灌實(shí)。而且后鑿的洞口一般都要翻邊，洞口的鋼筋剪斷向上彎起，把洞邊鑿毛做翮邊，翮邊度

7、不小于100mm，厚度不小于80mm，翻邊混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于原混凝土板的強(qiáng)度等級(jí)。 同時(shí)，沿著洞口的縱橫向，與板底或者板上下粘貼鋼板，做到對(duì)樓板鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。為了保證粘貼的鋼板達(dá)到強(qiáng)度要求，粘貼鋼板前，應(yīng)對(duì)被加固構(gòu)件進(jìn)行卸荷，并且做到以下5點(diǎn)： 1. 對(duì)粘貼的兩面，原混凝土構(gòu)件的結(jié)合面需進(jìn)行打磨，除去2-3mm厚表面層后，用壓縮空氣除去粉塵，用脫脂棉沾丙酮擦拭表面； 鋼板粘結(jié)面，必須進(jìn)行除銹和粗糙處理，用平砂輪打磨鋼板，直至出現(xiàn)金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，然后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。2. 將粘鋼膠按產(chǎn)品說(shuō)明書配置好后，用抹刀同時(shí)抹在已處理好的混凝土表面及鋼板表面上厚度2-3mm，

8、然后，將鋼板貼于預(yù)定位置，確保粘貼密實(shí)。 3. 鋼板粘貼好后立即用夾具夾緊，并適當(dāng)加壓，以使膠液剛從鋼板邊縫擠出為度，參照所選粘鋼膠的要求，在常溫下固化。固化后，拆除夾具和支撐，在鋼板端部加設(shè)錨固栓。 4. 鋼板表面采用掛鋼絲網(wǎng)粉刷25厚1：2水泥砂漿，施工時(shí)應(yīng)用力積壓密實(shí)。 5. 粘貼鋼板相交時(shí)，須先粘貼短向鋼板，后粘貼長(zhǎng)向鋼板。所有粘鋼加固與疊合混凝土樓板加固相交區(qū)域，均須先粘貼鋼板，后疊合澆筑混凝土。 5.小結(jié) 通過(guò)本文以上的分析，有以下結(jié)論僅供參考： （1）混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)，其方案應(yīng)與實(shí)際施工方法相結(jié)合，并與委托方按實(shí)際情況商定，避免不必要的拆除和破壞。 （2）被加固的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該符合實(shí)際受力和構(gòu)造狀況進(jìn)行模擬計(jì)算，必要的時(shí)候采取多個(gè)計(jì)算軟件驗(yàn)算。 （3）與結(jié)構(gòu)加固方法配合使用的技術(shù)應(yīng)是符合規(guī)范規(guī)定要求，且可操作