工程中框架柱置換混凝土加固設(shè)計(jì)及施工

1、.工程中框架柱置換混凝土加固設(shè)計(jì)及施工 摘要：依據(jù)工程實(shí)例，闡述了框架柱置換混凝土的加固設(shè)計(jì)與施工的流程和應(yīng)注意的問(wèn)題。以供同行參考! 關(guān)鍵詞：混凝土；柱置換；加固設(shè)計(jì) 1 工程概況 某樓盤41#樓，結(jié)構(gòu)形式為21層框剪結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)已完工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該樓七層的剖分柱、剪力墻混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度亡30的要求。七層柱，剪力墻回填數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)軸力數(shù)據(jù)詳見(jiàn)圖1 為了保證該樓的結(jié)構(gòu)安全，須要對(duì)其進(jìn)行加固處理。 2 加固設(shè)計(jì)依據(jù) (1)我院設(shè)計(jì)的41#樓圖紙及計(jì)算數(shù)據(jù)。 (2)當(dāng)?shù)亟ㄖこ藤|(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)試驗(yàn)室提供的混凝土強(qiáng)度報(bào)告。 (3)應(yīng)采用的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)： 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50

2、009-2001(2006年版)； 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003； 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范GB50367-2006； 鍵筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50300-2001： 傭凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204-2002。 (4)土建施工單位證明節(jié)點(diǎn)部位的混凝土與柱身、墻身分批澆筑，節(jié)點(diǎn)部位的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。因此，柱與梁交接的節(jié)點(diǎn)部位不予加固處理。 3 加固方法 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)柱、墻混凝土的實(shí)際強(qiáng)度采用不同的方法進(jìn)行加固，具體如下： (1)混凝土強(qiáng)度在C25-C30之間的柱、墻采用粘貼碳纖維的方法進(jìn)行加固處理。(本文不做詳細(xì)介紹) (2)混凝土強(qiáng)度在C25以下的柱、墻采用置

3、換混凝土的方法進(jìn)行加固。新澆筑的材料采用C40的高流動(dòng)性混凝土灌漿料。為了安全和保證加固效果，必須對(duì)置換的構(gòu)件進(jìn)行有效的卸載，使七層柱完全退出工作，再進(jìn)行置換。卸載時(shí)，通過(guò)在構(gòu)件周圍設(shè)置鋼管架及鋼支托，將八層柱(墻)的軸力直接傳遞至六層的柱(墻)。具體詳見(jiàn)圖2： 卸載時(shí)，通過(guò)千斤頂頂緊鋼管架，使鋼管架充分進(jìn)入受力狀態(tài)。同時(shí)應(yīng)在鋼管上貼應(yīng)變片，進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量以控制鋼管的應(yīng)力，從而確定鋼管的軸力。各道鋼管的軸力值不應(yīng)小于七層柱(墻)頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)軸力的等分值。七層柱(墻)頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)軸力應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際的荷載狀況下確定(八層以上未砌分隔墻、未做建筑裝修、上部正常施工，七層至二十一層懸挑式外墻腳手架荷載)。 卸

4、載完畢后敲除柱的原先混凝土，清理垃圾，整理原鋼筋，包模板，澆筑C40的高流動(dòng)性混凝土灌漿料?；炷恋慕缑姹仨氳徝⑺⒔缑鎰┨幚?。 對(duì)于混凝土墻，分段間隔置換，每段長(zhǎng)度約lm,待第一段的混凝土灌漿料約達(dá)到75的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再鑿除第二段進(jìn)行第二次置換。(本文不做詳細(xì)介紹) 4 柱置換加固計(jì)算 在七層柱周圍設(shè)置鋼管支撐，支撐的上部頂住八層柱底，下部頂住六層柱頂，并通過(guò)千斤頂卸載，使七層柱完全退出工作，再進(jìn)行置換。 因此，須要對(duì)鋼管支架及鋼支托等進(jìn)行驗(yàn)算。 41鋼管支架驗(yàn)算 置換柱的最大組合標(biāo)準(zhǔn)軸力約2063kN，設(shè)計(jì)值約2292kN。在柱四邊設(shè)置支撐，每邊受到軸力約22924=573kN，鋼管采用中

5、219x6的無(wú)縫鋼管。 鋼管按軸心受壓構(gòu)件考慮，其整體穩(wěn)定性計(jì)算： 根據(jù)歐拉公式臨界力為： 屬于粗短桿，實(shí)質(zhì)就是材料的強(qiáng)度問(wèn)題。 鋼管壓應(yīng)力： 鋼管支撐符合要求。 4，2鋼板支托計(jì)算：海邊設(shè)置了四塊立板，以鋼牛腿考慮牛腿支托處受剪力Fv=573kN，軸力偏心e=210mm。此處牛腿受彎矩M=573xO2l=12033kNm螺栓的驗(yàn)算，采用A級(jí)56級(jí)M22螺栓。 M22單栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值： 可以確定，牛腿在彎矩作用下繞底排螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，頂排螺栓的最大拉力： 由于錨板用結(jié)構(gòu)膠粘與柱上，因此錨板和螺栓共同承擔(dān)剪力。錨板承受剪力(混凝土所承擔(dān)的剪力) 螺栓驗(yàn)算安全，符合要求。 43在彎矩；剪力作用下，牛

6、腿立板直角焊縫的驗(yàn)算 牛腿立板高425，焊縫為8mm角焊縫，E43焊條，單塊立板的受力情況為：Fv=5734=14325kN，M=120334=3008kNm 為了計(jì)算方便，只計(jì)算立板的承載力。 焊縫面積： 因此，牛腿立板焊縫符合要求。 44其它驗(yàn)算 梁混凝土壓應(yīng)力： 滿足要求。 5 柱置換混凝土施工工序 施工工序；支撐卸載鑿除混凝土清理垃圾，整理修補(bǔ)鍘 筋包模板澆筑灌漿料后期養(yǎng)護(hù)。 51支撐卸載 511準(zhǔn)備工作 施工所用的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試，施工材料滿足需求 施工作業(yè)人員到位。 512鋼支托安裝 按圖2要求在柱上鉆錨栓孔，鉆孔孔徑為d+4，d為錨栓直徑。鉆孔時(shí)應(yīng)探明鋼筋的位置，避免鉆孔時(shí)

7、傷及鋼筋。鉆孔完畢用無(wú)油型工藝除塵器除去孔內(nèi)灰塵，并做好成孔保護(hù)。按柱上的實(shí)際孔間距，在錨板上鉆孔，孔徑略大于錨栓直徑；焊接鋼支托，焊接完畢后進(jìn)行整體安裝，安裝時(shí)為了防止支托滑移，可在柱上設(shè)置適當(dāng)?shù)呐蛎浡菟ǎ撳^板的孔位和柱上孔位對(duì)齊后，將鋼錨板與膨脹螺栓點(diǎn)焊。然后植入錨栓，對(duì)鋼錨板進(jìn)行注膠，等膠葡化后擰緊螺栓，螺帽與錨板間設(shè)一8x60x60的鋼墊片。 四個(gè)柱面的鋼支托安裝應(yīng)分批進(jìn)行。即在一面的支托完全安裝完畢后在進(jìn)行另一面支托的鉆孔、安裝操作。 513鋼管架及千斤頂安裝 鋼支托制作安裝完畢后進(jìn)行鋼管及千斤頂?shù)陌惭b，鋼管的上下位置必須對(duì)齊，可利用在樓板所的鉆孔洞進(jìn)行吊直。四根鋼管可在適當(dāng)位置設(shè)

8、置連桿。鋼管與墊板連接部位點(diǎn)焊連接。 514卸載 在每個(gè)鋼管上貼3片應(yīng)變片并連接靜態(tài)應(yīng)變儀。緩慢搖動(dòng)千斤頂，各千斤頂應(yīng)同時(shí)、同幅搖動(dòng)，同時(shí)注意應(yīng)變儀的數(shù)值變化。當(dāng)應(yīng)變儀的數(shù)值達(dá)到控制值的30時(shí)暫停千斤頂，記錄應(yīng)變儀數(shù)據(jù)。計(jì)算各鋼管的平均應(yīng)變，并比較各鋼管的平均應(yīng)變的偏差情況，若偏差大于5，則在下次加載中調(diào)節(jié)各千斤頂?shù)捻斏俾?，十均?yīng)變較大的鋼管頂升慢，平均應(yīng)變較小的鋼管頂升快。按以上步驟反復(fù)進(jìn)行，直至扦鋼管的平均應(yīng)變值接近應(yīng)變控制值為止，誤差控制在±5以內(nèi)。 卸載結(jié)束l-2h候?qū)Ρ恍遁d樸的周邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)觀察，若沒(méi)有出現(xiàn)裂縫及其它不良反應(yīng)，則可開(kāi)始鑿除柱混凝上。柱混凝土全部鑿除后1-

9、2h后再次對(duì)其周邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行：進(jìn)行：仔細(xì)觀察，若沒(méi)有出現(xiàn)裂縫及其它不良反應(yīng)，則可包模板、澆筑灌漿料。以上階段仍應(yīng)注意應(yīng)變儀的數(shù)值變化，若數(shù)值的變化幅度超過(guò)：10，則應(yīng)對(duì)千斤頂進(jìn)行回落或頂升操作。 應(yīng)變控制值確定： 為鋼管的應(yīng)變控制值； N為鋼管所受軸力，其值為七層柱頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)軸力的等分值： A為鋼管截面面積，A=4015mm： E為鋼材的彈性模量，E=20X10°MPa。 各鋼管的軸力根據(jù)七層柱頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)軸力的等分值確定。七層柱頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)軸力根據(jù)該建筑的原始建筑設(shè)計(jì)模型確定，但在模型的荷載輸入中將七層以上的墻體荷載刪除，樓板的裝修恒載刪除，樓面活荷載改為施工活荷載(15kNm2)。同時(shí)考慮七

10、層至二十一層的懸挑式外墻腳手架荷載。 52鑿除混凝土 混凝土鑿除時(shí)要控制力度，以防止鑿傷不需要置換部位的混凝土，并保留原柱鋼筋。同時(shí)鑿除混凝土?xí)r嚴(yán)禁擾動(dòng)鋼管架支撐。 53清理垃圾、整理修補(bǔ)鋼筋 清理鑿下的混凝土，交界面部位用鋼絲刷清除已松動(dòng)的混凝土，清除垃圾后用清水沖洗干凈。 整理和修補(bǔ)鋼筋。鑿除混凝土?xí)r對(duì)鋼筋造成移位的應(yīng)對(duì)其進(jìn)行整理，造成鋼筋損傷的應(yīng)在損傷部位補(bǔ)焊新鋼筋，新鋼筋規(guī)格同原鋼筋。雙面焊接長(zhǎng)度5d，單面焊接10d。 54模板工程 (1)本工程的模板情況較為復(fù)雜，模板包設(shè)后留出的用于澆注混凝土的空間較小。因此模板在包制時(shí)必須留出喇叭口，以利于混凝上入料和振搗。 (2)模板必須滿足剛度

11、，強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求，能可靠承受所澆灌漿料的重量，側(cè)壓力及其它施工荷載。 55澆筑灌漿料 灌漿料施工操作丁藝： (1)澆灌漿料操作前，必須對(duì)模板作一次全面檢查，模板內(nèi)雜物和建筑垃圾必須清理干凈，模板縫隙超過(guò)2mm的應(yīng)堵塞，模板及老混凝土必須澆水濕潤(rùn)。 (2)由于灌漿料具有自流性，澆筑時(shí)可不用振搗。由于灌漿料具有早強(qiáng)性，前期的水化熱較大，為了避免產(chǎn)生不良影響，在灌漿料中摻入20-30的碎石，碎石應(yīng)洗凈并準(zhǔn)確稱量。攪拌時(shí)采用小型專用攪拌機(jī)具攪拌。 (3)澆筑砼時(shí)觀察鋼筋、模板等有無(wú)位移或堵塞情況，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)立即停止?jié)仓?yīng)在已澆筑的灌漿料初凝前修整完畢。 6 后期養(yǎng)護(hù) 灌漿料在澆筑3-5h后即可拆模。拆模后必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，第一天15min次，第二天1h次，第三大以后2h次，共養(yǎng)護(hù)7d。同時(shí)對(duì)原結(jié)構(gòu)上山施工所造成的孔洞用灌漿料進(jìn)行