钢筋混凝土框架柱的置换加固施工.pdf

安徽建筑 2 0 1 5年第 5期( 总 2 0 5期 J D OI ： 1 0 1 6 3 3 0 4 c n k i 1 0 0 7 - 7 3 5 9 2 0 1 5 0 5 0 2 8 钢筋混凝土框架柱 的置换加固施工 Co n s t r u c t i o n o f Re p l a c e me n t a n d Re i n f o r c e me n t o f Re i n f o r c e d Con c r e t e Co l u mn s 李永红 ( 南 京 交 通 职 业 技 术 学 院， 江 苏 南 京 2 1 1 1 8 8 ) 摘 要 ： 某钢筋混凝土框架结构厂房主体结构施工至五层时， 在对结 构混凝 土回弹时发现一 、二层部分框 架柱混凝土强度低 于设 计强度 ， 经过工程参建各方及相关专家研讨， 对不能满足设计强度的框架柱进 行混凝 土置换施工 ， 重新 浇注加 固。置换后 的柱混凝土强度 满足 了原 设计要求 。 达到 了结构安全的 目的。 关键词 ： 框架柱； 混凝土； 置换； 加固 中图分类号 ： T U 7 5 6 4 + 1 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 6 5 0 2 1 工程概 况 某宿舍楼工程为框剪结构， 地上7层 ， 局部地下 1 层。 地上 结构层高为 3 6 m， 地下管沟夹层层高 1 9 m。 混凝土设计强度等 级情况 ： 地基基础： 承台地梁 C 4 0 ， 地下室墙柱 C 4 0 ， 地下室 顶梁板 C 3 0 ；主体竖向结构： 1 4层独立柱为 C 4 0 ， 5 7层柱 为 C 3 0 ， 与剪力墙相连的柱为 C 3 0 ， 梁柱节点为 C 3 0 ； 主体水 平结构： 梁板全部为 C 3 0 ， 楼梯为 C 3 0 。 当施工完 5 层楼面梁板后 ， 根据现场 3方( 监理单位、 施工 单位、 商品混凝土厂家) 于 2 0 1 4年 5月对结构柱 、 梁、 板构件进 行混凝土回弹检测， 结果发现现场部分结构构件混凝土强度不 满足设计要求。其中 1 层、 、 3条轴线上 1 2根框架柱混 凝土强度在 C 2 0 左右， 混凝土表面有裂缝 ， 表面颜色泛白； 其余 轴线柱混凝土强度普遍低于设计强度 C 4 0 。 2 施工方案的确定 建设单位于 2 0 1 4年 6月组织了监理单位、 施工单位、 设计 院、 商品混凝土厂家等参建单位， 以及某国内一流大学、 某建筑 工程改造与加固公司等单位的专家出席的讨论会， 研究框架柱 混凝土强度不能满足设计要求的处理方案。 常见的处理的方案 有拆除、 加固、 置换等。 拆除上部结构重新施工， 工期不能满足要求、 经济损失 大； 对柱子进行加固， 通过扩大断面、 粘钢、 报碳纤维等方法 加固， 但在抗震的延时性上和其他柱不匹配 ， 存在安全隐患， 且 给用户使用带来不便； 置换加固是对 l 层、 、 3条轴线上 1 2根框架柱混 凝土凿除、 钢筋保留， 再用高强度混凝土重新浇筑， 进行置换处 理。 该法施工影响小， 工期较短且相对经济， 施工成功可以解除 结构安全问题， 但施工技术难度较大， 施工过程中要对原结构 作者简介： 李永红( 1 9 7 0 - ) ， 男， 江苏南京人 ， 高级工程师， 主要从事建 筑工程施工技术管理 、 研究及教 学工作。 提前加设临时支撑， 保证结构安全。 经研究决定 ： 对 1 层、 、 3条轴线上 l 2根框架柱混 凝土进行置换施工 ，其余框架柱混凝土回弹强度在 C 3 0 C 4 0 之间的， 组织有检测资质的第三方检测单位根据现状出具检测 方案 ， 依据方案进行检测， 出具正式的检测报告， 为后续的处理 提供依据 ， 再行确定处理方案。 3 置换施工方案 3 1 混凝 土柱置换工序 结构受力状态计算一结构应力、 位移 、 沉降观测仪器仪表 布置一施加预应力一周边梁脚手钢管顶撑一顶撑卸荷一剔除 柱混凝土一钢筋修复一界面处理一立模板一 浇筑 C 6 0混凝 土拆模一养护一强度及外观检验拆除顶撑卸荷结构。 3 2 受力分析 根据施工现场实际工况 ，对 1层柱的受力在恒载作用下 采用 P K P M软件进行分析， 得到 1层柱、 墙在恒载作用下的底 部内力简图， 见图 1 。 图 1 1 层柱、 墙在恒载作用下的底部内力简图 3 3支撑卸荷 3 3 1 结构支撑卸荷计算 选则 、 、 三条轴线上 1 2根框架柱中受力最大的， 轴 的 柱 进 行 计 算 ， 竖 向 荷 载 N= 1 7 5 4 9 k N 。 在柱四周梁上布置支撑， 每 根支 F = N n = 1 7 5 4 9 - 4 3 9 k N o 地下室、 一层柱四周支撑钢管 布置见图2 。 1 一混凝 土置换柱 ； 0 五 亡 一 2 鲁 I J l 一 1 J一 rV 一V V_ I _ 垦 图 2 地下室 、 一层柱 置换 时四周支撑钢管布置图 一 l I f = = = 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 差筑 一 2 0 1 5年第 5期 ( 总 2 0 5期 ) 安徽建筑 I 一 I = = 一 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 囵 2 u一 1 5 9 4 5顶撑钢管。 支撑选用 2 1 5 9 4 5 钢管 ， 计算如下 ： f = 2 0 5 MP a , A , = 2 1 8 4 2 m m 2 ， i = 5 4 6 4 c m， l o = 3 0 0 0 m m 稳定性验算： = 器 = 5 4 9 0 ，p - 0 9 ； ： ：1 1 1 6 6 N mm 2 f = - 2 0 5 N m m2 。2 09 2 1 8 42 A 强度验算： N = = 1 0 0 4 9 N I m m 2 f = 2 0 5 N m m 因此选用 2 1 5 9 4 5的 Q 2 3 5钢管 ， 满足要求。 3 3 2 柱施加预应力计算 由于需要置换混凝土的一层结构柱上部已经有荷载传递。 剔除此柱混凝土时，需要在框架柱四周的梁端设置钢管支撑对 柱施加预应力， 以保证上部柱不产生受拉。 一层柱置换施加预应 力及卸荷立面简图见图 3 。 一 一 3 3 l l l s 图 3 柱置换施加预应力及卸荷立面图简 图 1 一置换混凝土柱 ； 2 一- 2 1 5 9 4 5顶撑钢管 ； 3 - - - 1 5 94 5 顶撑钢管； 4 一钢管上下各设 2 5 02 5 01 8钢板； 5 一应变片 ； 6 一柱顶周边每根梁上布置一个千分表。 支撑自基础( 承台、 地梁顶面 一 1 , 9 0 0 m标高处) 开始向上 逐节支设； 基础与一层的上下层支撑钢管位置应基本一致。 先用千斤顶通过临时钢管向上层结构框架梁施加反力 。 当达到力值要求后， 安装钢支撑 ， 钢管上方用花篮螺栓拧紧， 在 千斤顶数值显示为 0时， 撤出千斤顶。 对原结构卸荷时即千斤顶顶撑时， 在梁端、 柱身上布置 监测仪器 ，用千分表控制梁端位移 ，结构位移控制值为 0 O l m m一 0 0 5 m m。防止支撑力过大破坏原结构。 施工过程中， 加强对支撑的监控和检查。 3 3 3保证梁安全的支撑 由于 1 层 、 、 3条轴线上的框架柱拆除后 ， 相邻梁 的正弯矩会增大，因此需要对置换混凝土的柱四周的梁板均 需加设脚手钢管架进行顶撑， 规格 4 83 0 ， 钢材强度等级 Q 2 3 5 ， 使上部梁板荷载均匀的向下传递到承台与地梁之上。 脚手架沿框架柱 四周框架梁纵 向布置 ，立杆纵距为 o 6 0 m， 立杆横向 3 排、 横距 0 6 m， 纵横向水平杆步距 1 3 m。 钢管架顶撑范围自一 1 层( 承台、 地梁顶面 一 1 9 0 0 m标高 处 ) 开始向上支撑至二层顶， 采用脚手钢管进行顶撑。立杆应 采用整根钢管， 不得接长使用。 脚手钢管基础应落在承台、 地梁顶面上， 禁止直接在土方 上支撑。钢管下部为土方时，应按要求分层回填夯实，浇筑 C 2 0混凝土垫层， 垫层上放置 H M2 0 01 5 0型工字钢， 两端搁 置在承台上， 然后搭设脚手钢管。 钢管在楼板的位置应上下对 齐， 钢管上部采用可调顶托， 顶托应旋转顶紧。 4 柱 子混凝土置换加 固 4 1 加 固材料 钢筋 ：钢筋按照原设计图纸要求的规格、性能进行配 置。 在混凝土凿除过程受到损伤的主筋进行补强， 采用与原主 筋相同的钢筋进行搭接焊接。 箍筋按照原设计规格， 按柱全高 加密 1 0 0 。 混凝土： 由于上部结构已经形成 ， 混凝土浇筑只能在二 层楼面处开凿浇注口， 后灌浆施工。 后灌浆混凝土采用 C 6 0豆 石型无收缩灌浆料。 4 2混凝土置换加 固 1 层 1 2根框架柱置换混凝土的施工顺序按照相互间隔 的顺序施工， 本次框架柱置换分 3个施工段进行施工， 第 1 施 工段施工顺序： 6 2 + 4 一l 1 ，第 施工段施工顺序 ： 1 5 9 7 ， 第施工段施工顺序 ： 3 8 一l O 一1 2 ， 前一施工段框架 柱灌浆料强度达到 C 4 0后，方可拆除顶撑并进行下一施工段 施工 ， 见 图 4 。 凿除混凝土： 采用人工 +电镐凿除原一层柱混凝土。 模板 ： 采用木胶合板， 胶合板安装完毕后， 在接缝处贴 上胶带， 以防止漏浆。 界面处理： 新旧混凝土界面处， 采用高压水枪冲洗， 冲 洗完毕后， 涂刷界面剂。 混凝土浇筑 ： 置换柱采用豆石型 C 6 0灌浆料浇筑加固。 浇筑口设置在 2 层楼板处。要求边浇筑， 边用皮锤敲击模板。 每根柱浇筑， 一次性完成。浇筑完成面高于柱顶 l O O m m。 养护： 混凝土浇筑完成 2 4 h后拆模， 拆除后采用塑料薄 膜或麻袋片封裹洒水保湿养护 7 d 。 拆撑： 灌浆料强度达到 C 4 0后， 即可以拆除顶撑。以同 条件养护试块的试压强度作为支撑拆除的依据。 2 0 1 5年第 5期( 总 2 0 5期 ) 安徽建筑 _一 I = = 1 水 电 - 暖 通 技 术 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 5 校园智能化系统 校园智能化决定了学校未来数字化和信息化建设水平。 通 过校园智能化的设计和建设实施， 将为构建教学管理、 行政管 理和电子巡考 、 平安校园、 数字图书馆等学校信息化应用系统 打下基础， 为学校的师生在计算机网络环境下开展教学、 学习 以及行政管理和领导决策提供先进的技术支持和管理手段。 本 校区智能化系统主要由以下几个部分组成。 综合布线系统： 系统按照国标 智能建筑设计标准 中的 标准和 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 中的综合 配置标准， 水平系统和工作区采用六类元件， 主干采用光缆和 大对数电缆， 不仅能满足现有语音、 数据、 图像等传输的要求， 更为今后的学校业务发展做好了准备。数据、 语音合用一个楼 层弱电间， 共用楼层配线机柜， 共用水平、 垂直桥架。 校园广播系统 ： 系统采用 I P数字公共广播系统， I P数字 公共广播系统运用最新的数字技术， 基于网络传输。广播覆盖 教学楼教室、 科技实验楼教室、 行政办公楼、 食堂、 艺术楼、 运动 场、 风雨操场、 看台、 宿舍等区域。 有线电视系统： 通过同轴电缆分配网络将电视图像信号 高质量地传送到各用户终端。 丰富的有线电视节目和校园自办 节目是现代化智能化系统中不可缺少的功能。 本校区有线电视 系统设计时信号源接人市有线电视网信号 ； 预留一套捷变频调 制器， 用于学校电视台发送的自办节 目信号； 有线电视设置在 各个教室、 学生餐厅、 会议室等区域。 校园安防系统： 校园安防系统的根本功能就是保证校园 内人身、 财产的安全， 防止没有授权的非法入侵， 避免人员伤害 和财产损失 ， 是现代化智能建筑及校园的重要组成部分。通过 在学校宿舍 、 教室、 校园内主要场所、 设立摄像机监控有效的对 校园各个角落进行监控。 可以进行昼夜不停的录像实现时候取 证工作。 6 结语 校园建筑电气设计在满足现行国家规范的基础上， 应把握 成熟的新技术、 新产品、 节能产品。 并加以应用。以上是对中小 学校的电气设计的肤浅见解， 不足之处敬请指正。 参考文献 【 1 】 G B 5 0 0 1 6 2 0 1 4 ， 建筑设计防火规范【 s 】 【 2 】 J G J 1 6 2 0 0 8 ， 民用建筑电气设计规范【 S 】 【 3 】 任元会 工业与民用配电设计手册【 M 】 北京 ： 中国电力出版社， 2 0 0 5 瞳 r - j 坐夸 j I l I j 誊 k 盥 业j j I I k ， j I 1 I j I I j j- ( 上接 第 6 6页) 5 4 0 0 7 8 0 0 7 8 0 0 t I r 一 l _ 雪 。 囝 耄 IF I 卜 n l I 邑 l d I l 5 施工监测 图 4 1层柱置换施 rQ序 图 监测点的布置 ： 监测点设置位置见图 3 ， 布置在置换的 一 层柱柱顶四周梁上 ， 置换柱的上层柱( 二层柱) 上及下层柱 ( 一 1 层柱) 上。监测点在支撑顶升力施加之前布置完成。 主要监测时间：千斤顶顶撑时， 2层柱及 2层梁应变监 测； 拆除 1 层柱时2层梁及 一 1 层柱应变监测； 置换完毕后 ， 拆 除支撑 2 层梁及 2层柱应变监测。 监测频率： 柱混凝土拆除时， 每天观测 3次； 混凝土拆除 后每天至少观测 1 次； 柱新浇筑混凝土 3 d后停止观测。 监测报警： 与不拆除的柱上原始观测点对比， 置换部位 沉降观测累计沉降 2 5 ram时应报警； 沉降达到 5 ram时， 应停止 施工， 加固支撑体系， 消除危险。 6 结语 置换法处理混凝土强度不能满足设计的柱 、墙等竖向构 件， 工期短、 比较经济， 能保证结构安全， 但施工技术难度较大。 在置换前应考虑临时支撑、 合理设计支撑顶力 ， 在置换柱的四 周梁上设置顶撑， 顶撑上下端均顶在梁的位置 ， 施加一定的顶 升力， 置换层的上层、 下层同样位置同样设置顶撑， 顶撑靠紧上 下节点使置换层的力合理传至相邻层的核心区。 置换顺序应按 照受力分析图确定合理顺序， 施工时严格执行。置换时应加强 监测 ， 控制好支撑顶升力 ， 重点是沉降观测。 施工过程中加强对 混凝土凿除、 钢筋安装， 新浇混凝土质量的控制。 参考文献 ( 1 】 王宏明， 李中锋 钢筋混凝土结构中缺陷混凝土的置换处理【 J 1 施工 技术 。 2 0 0 5 ( 8 ) 【 2 】 罗守权 置换加固法在高层住宅剪力墙中的应用 施工技术， 2 0 1 0 ( s 1 ) 【 3 】 郑育新 高层建筑钢筋混凝土柱整体置换混凝土加固施工方法J 】 施工技术， 2 0 1 1 (2 1 ) 4 】 杨志刚， 李晓霞 某住宅建筑爆炸后承重构件置换与加固 】 施工技 术 。 2 0 1 3 ( 3 ) 5 】 G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范 s 】 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 1 0 【 6 】 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6 ， 混凝土结构设计加固规范【 S 】 北京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 6