某多层办公楼混凝土简支梁的加固设计.pdf

安徽建筑 2 0 1 3年第 2期 ( 总 1 9 0期 ) 多层办公楼混凝土简支梁的加 固设计 Th e Ha r d n e s s De s i g n o f Co n c r e t e Si mp l y Su p p o S e d Be a m o f a Mu l t i s t o r y Offi c e 刘 伟 ( 中 国 电 子 科 技 集团 公 司 第3 8 研 究 所， 安 徽合肥2 3 0 0 8 8 ) 摘要 ： 某公司办公楼部分房间因建筑功能改变、 荷栽增加造成既有 混凝 土简支 梁正截 面承 栽力不足， 需进行加 固处理 。粘 贴钢板 加 固法 是将 强度 高的钢板粘贴 于被加 固的钢筋混凝土梁 受力部位 前沿 ， 既能 保 证混凝 土和钢板作 为一个新的整 体、 共 同受力 ， 又能最充 分地发挥 粘 钢的强度 ， 从 而有效地提 高加 固构 件 的刚度 和抗裂 性 ， 取得 了预期 的良好 效果。 关键词 ： 钢筋混凝土简支粱； 粘贴钢板加固法； 设计 中图分类 号 ： T U7 4 6 ． 3 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 7 - 7 3 5 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 1 0 3 — 0 2 1 工程概况 该工程为 3层砖混结构办公楼，楼层板为预应力空心板 ， 大梁为现浇， 混凝土设计强度等级为 C 2 0 。现二层部分房间使 用功能改变 ， 拟把其中 2间办公室改为一般资料档案室， 并对 既有楼面进行装修， 故需对既有空心板及现浇梁进行承载力验 算， 从而确定处理方案。部分结构平面图及简支梁 L 一 1 截面配 筋示意图如图 1 、 图 2 所示。房屋开间均为 3 ． 3 m， 进深 6 ． 6 m； 梁 截 面尺寸 2 5 0 ra m X 5 5 0 ram；钢筋 采用热 轧钢筋 H P B 2 3 5 、 HR B 3 3 5 ； 受拉区配筋 4根直径 1 8 ， A , o = 1 0 1 7 m m 2 ， 受压区配置 2根直径 1 2 ， A I- 2 2 6 m m 2 结构验算 2 ． 1既有预应力空心板验算( 验算过程略) 根据竣工资料对既有预应力空心板承载力复核验算， 能满 足承载力要求。 2 I2既有现浇梁验算 原楼面为 2 0 m m厚水 泥砂浆地 面，现拟新贴 6 0 0 ram 6 0 0 mm镜面地砖 ； 做法： 既有水泥砂浆楼面凿毛， 新做 1 5 ra m厚 1： 3水泥砂浆找平层， 1 5 mm厚 1： 2水泥砂浆结合层 ， l O mm 厚镜面地砖地面( 原有板底、 板顶抹灰均为2 0 mm) ； 根据将来使 用功能， 取活荷载 2 ． 5 k N ／ m： 。 2 ．2 ． 1 板的自重及装饰面层重标准值 查标准图集知预应力空心板自重及灌缝重为 2 ． 0 5 k N ／ m 2 ； 查《 建筑结构荷载规范》 知： 水泥砂浆自重为 2 0 k N ／ m s 。 g ~ 1 = 2 ．0 5 + ( 0 ．0 3 + 0 ． 0 2 1 X 2 0 + 2 0 X 0 ． 0 2 + 2 20 ．0 1 = 3 ． 6 7 k N ／ m 。 2 ． 2 ． 2梁自重标准值 g ~ = 2 5 0 ． 2 5 0 ． 5 5 + ( 0 ． 5 5 2 + 0 ． 2 5 ) X 2 0 0 ． 0 2 = 3 ． 9 8 k N ／ m 2 ． 2 ． 3梁正截面弯矩设计值及受拉区所需钢筋截面面积 根据计算 ， 原截面配筋不满足要求 ! 所以， 从以上分析可知 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 2 - 2 6 作者简介： 刘伟( 1 9 7 8 - ) ， 男， 四川临水人， 毕业于重庆大学土木工程 系， 国家注册结构工程师， 主要从事建筑结构研究、 建筑工程管理等方 面工作。 图 1 部分结构平面 图 2 H2 L煦 ． 』 图 2 梁配筋 图 正 棚i 受幸 承 l 力 计 算 图 3 需对该梁进行加固处理。 3 加固设计 3 ． 1 方案选择 经过方案论证和经济技术可行性比较， 决定用粘贴钢板法 进行加固。 3 - 2加固验算 运用该计算方法， 除满足现行《 混凝土结构设计规范》 正截 面承载力计算的基本假定外， 尚应遵守 ： ①构件达到受弯承载 能力极限状态时，外贴钢板的拉应变 应按截面应变保持平 面的假设确定； ②钢板应力取等于拉应变 与弹性模量 的 乘积； ③当考虑二次受力影响时， 应按构件加固前的初始受力 情况， 确定粘贴钢板的滞后应变； ④在达到受弯承载能力极限 状态前 ， 外贴钢板与混凝土之间不致出现粘结剥离破坏。 3 ．2 ． 1 计算加固后截面混凝土受压区高度( 见图 3 ) 由《 混 凝 土 结 构 加 固 设 计 规 范 》( G B 5 0 3 6 7 - 2 0 0 6 ) “ 1 0 ． 2 ． 3 — 1 ” 知 ： 肘≤ — ， 2 ) 。 ’A , o ( h - a ’) + ti p A ‘， l — ，o ( h - h o ) 根据工程实际情况， 受压面不粘贴钢板( 即A 『_ 0 ) 把 M= 1 6 8 ． 0 X 1 0 6 、 1 ： 1 ． 0 ．f ~ o = 9 ． 6 、 b = 2 5 0 、 h = 5 5 0 。 ’ = 2 1 0 、 A ’ = 2 2 6 、 a = 3 5 、 f , ~ = 3 o o 、 A o = 1 0 1 7 、 h o = 5 1 5 、 h = 5 5 0代入上式。 解得 x = 1 3 3 m m 3 ．2 ． 2计算加固钢板的截面面积 根据有关计算 ， 解得A = 2 8 6 m m2 3 ． 3加固构件的斜截面承载力验算 经过对原构件中箍筋及弯起钢筋的验算 ， 原构件斜截面承 —●———一 I 一—■ = = = ■■■_ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 固 2 0 1 3年第 2期 ( 总 1 9 0期 ) 安徽建筑 ■——■■一 —-lI === = 1 — — — 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 圈 载力满足要求。 3 ． 4计算受拉钢板粘贴延伸长度 根据《 砖混结构加固与修复~ ( o 3 s c ． 6 1 1 ) 知 ： 简支梁的混凝 土强度等级 C 2 0 ， 钢板最佳厚度可为 3 ra m一4 ra m， 根据本工程 实际情况， 选钢板厚度为 3 ra m。 L。 p = ． t sp ／fi e = 2 1 53 ／ 0 ． 8 = 8 0 6 m m> 1 7 03 = 5 1 0 mm 4 施工注意事项 ①施工中， 需对加固构件结合面和钢板贴合面进行处理。 对于混凝土梁的结合面应先打掉抹灰层， 采用硬毛刷沾高效洗 涤剂清除表面污物， 清洗后再进行打磨 ， 除去表层 2 ram一 3 m m 后用清水清洗， 待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭。钢板结合 面进行除锈和粗糙打磨处理。 ②粘贴钢板加固技术要求选用具有高强度 、性能可靠、 粘 结力强、 弹性模量高的结构胶， 因为只有高强度的结构胶， 才能 使钢板能粘结在结构上进行联合工作，达到补强加固的目的， 本工程采用改性环氧树脂胶结剂， A级胶。 ③粘贴在梁上的钢板， 其外表面采用粉刷水泥砂浆进行防 护处理， 并在抹灰时涂刷一道混凝土界面剂。经防护处理的钢 板可避免因锈蚀而显著削弱截面 ， 从而引起应力集中， 影响使 用寿命。 5 结论 采用粘贴钢板加固法对钢筋混凝土简支梁进行正截面加 固， 既能保证混凝土和钢板作为一个新的整体， 共同受力 ， 又能 充分地发挥粘钢的强度， 封闭粘贴部位加固构件的裂缝， 约束 混凝土变形， 从而有效地提高加固构件的刚度和抗裂性。同时 具有所占空间小 、 加固施工周期短、 材料消耗小、 工艺简便等优 点。 该工程加固完成后， 在使用过程中未发生任何异常现象， 结 构使用正常， 取得了较好的经济效益和社会效益。 参考文献 【 1 】 G B 5 0 3 6 7 - 2 0 0 6， 混凝土结构加固设计规范[ s 】 ．北京： 中国建筑工业 出版社 。 2 0 0 6 ． I 2 ] G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范【 s 】 ． 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 2 ． 【 3 ] G B 5 0 0 0 9 — 2 0 0 1 ， 建筑结构荷载规范【 s ] ． 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 2 ． [ 4 】郑建岚． 土木工程结构检测鉴定与加固改造【 M 】 ． 北京 ： 中国建材工 业 出版社 ， 2 0 0 8 ． j j j 业j j j j I ‘ }j 毒 j j； }专‘ }业 妇夸； }j jj } j - ‘ j j } e I - } k ( 上接第 9 2页 ) 3 ． 1 布料机位置选择 布料机的位置必须选择适当， 不同工程的施工对象， 会有 不同的混凝土布料 机位置。该布料机原本是设置在电梯井位 置 ， 但考虑作业半径应在 2 4 m内覆盖全部建筑物， 后放在了楼 梯的位置。 布料机底部的底座架在楼梯两侧的已滑出混凝土墙 体上的 3 个预留孔上， 每个洞口上都搁置了一根已焊接口形钢 梁， 作为支撑横梁， 而中间一根横梁作为自升时的顶伸横梁， 使 布料机自由顶升， 每一层上翻自升一次， 直至滑升到顶层为止。 3 -2布料机型号规格选用 通过性价对比我们选择了HG Y 2 4液压内爬式混凝土布料 机 ， 由于本工程要求使用的单层层高较高( 7 m、 8 m) ， 且要满足 1 0 0 m以上高空的风载的作用。 经同设备厂家沟通后 ， 需对其进 行改造和加强，加高和加大了布料机的塔身结构独立高度 ， 塔 身的尺寸和钢材加大，由原来的 1 ． 2 m1 ． 2 m1 0 ． 7 6 m加大成 1 ． 3 m1 ． 3 m 2 0 ． 7 6 m， 顶升液压顶升装置也因顶升重量加大增 大了型号， 保证其有足够的稳定性。由于混凝土布料机工作位 置较高， 支承布料机的支架高度大 ， 所以整个支架的稳定性也 就显得特别重要。 因此， 在布料机结构设计上， 就为长方体的钢 框架。 为自升需要， 又在布料机靠腰中部位， 加上二道滑动套架 ( 常规为一套) ， 以保证在布料机在正常工作条件下和 自升条件 下， 都有足够的稳定性。 3 ． 3布料过程 混凝土布料机必须与混凝土泵联合共同工作 ， 要重视布 料信息。总结多次经验教训， 我们通过专用信号灯加对讲机信 号， 使布料机与混凝土泵有机配合联动工作 ， 地面混凝土泵司 机看到在楼面上工作的布料司机发来的信号灯指令而供料， 特 殊情况发生时通过对讲机进行应急。 ①布料原则是： 均匀快速 ， 不留施工缝， 且尽量避免布料机 重复动作的次数， 按顺序有节奏地进行布料。墙体滑模混凝土 布料顺序是： 先远后近， 逐段布料。 ②墙体混凝土布料时间应控 制在每皮( 约 3 0 e ra厚1 的混凝土在 2 h内浇入模内振实完毕， 要 求每皮混凝土之间不得留有任何施工缝。③布料方向： 为防止 出现结构扭转现象， 我们规定在奇数层的墙体滑模混凝土布料 顺序按顺时针逐段布料 ； 在偶数层时， 则按逆时针方向进行逐 段布料。④必要时还需考虑到季节风向、 气温与E t 照因素进行 布料。同时我们还考虑备用方案， 就是备用 | m 3 的混凝土吊斗 一 只， 在高空时可用塔吊配合加快混凝土的布料时间和备用应 急。 3 ． 4混凝 土质量要求 严格控制原材料的质量， 尤其对石子的粒径 ， 应按泵送混 凝土的要求 ，进场石子粒径为 5 ram～2 5 ra m或小于泵管的 1 ， 3 直径 ，以防堵管发生。为了便于布料 ，混凝土坍落度控制在 1 7 c m 2 1 e ra 。 在混凝土布料结束后， 应及时清理布料机管道内 的混凝土， 并拆除顶升架内的斜泵管， 为布料机 自升做好准备。 4 经济效益分析 本次使用布料机可以节约的费用就可以收回投资， 同时节 约了工期 ， 减少了施工过程的人员使用和调遣 ， 该布料机同时 还能运用于其它的高层建筑施工 ， 所以长期和无形的效益非常 显著。 参考文献 【 1 】 王艳霞． 高层建筑滑模施工方案设计浅析叨． 广西城镇建设， 2 0 0 8 ( 5 ) ． [ 2 ]2 姚谨英． 建筑施工技术( 第四版) 【 M 】 ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2 01 2 ． 【 3 】 闫沛森． 基于滑模施工在工程施工中的应用处理研究【J ] ． 中小企业 管理与科 技 ， 2 0 1 2 ( 8 ) ． } 4 】 冯艳玲． 调压井滑模施工工艺探讨田． 城市建设理论研究， 2 0 1 2 ( 2 ) ．