钢筋混凝土建筑结构加固改造实例探析.pdf

2023年4月江西建材工程技术与应用钢筋混凝土建筑结构加固改造实例探析刘新建保利海西实业有限公司，福建厦门361000摘要：文中选取厦门某工程1楼为研究案例，介绍了设计原则及加固改造思路，并提出了具体施工措施，为促进加固改造技术发展提供理论指导与帮助。关键词：钢筋混凝土；建筑结构；结构加固；加固技术中图分类号：TU71文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 2 6 9-0 3Analysis of Reinforced Concrete Building StructureReinforcement and TransformationLiu XinjianPoly Haixi Industry Co.Ltd.,Xiamen,Fujian 361000Abstract:This paper takes the No.1 building of a project in Xiamen as an example,introduces the design principles and reinforcement andrenovation ideas,and puts forward specific construction measures.It provides the theoretical guidance and help for promoting the developmentof reinforcement technology.Key words:Reinforced concrete;Building structure;Structural reinforcement;Technique of reinforcement0引言钢筋混凝土建筑结构加固改造技术对提高建筑结构稳定性和保证建筑可持续发展具有深远意义。本文以钢筋混凝土建筑结构加固改造技术为研究方向，为促进加固改造技术发展提供参考。1铃钢筋混凝土结构加固基本方法1.1增大截面加固法扩大混凝土断面加固泛指在原有建筑结构上添加新钢筋混凝土，使其在原有结构中截面变大，达到改善结构承载能力及减小结构长细比目的 。由于其施工简单，扩大混凝土截面加固法被广泛应用于梁、柱等各种钢筋混凝土结构构件加固。按建筑结构受力特点、薄弱环节、加强目标等，可以设计在建筑物一侧、两侧、三侧或四则，同时加固。例如，为增加上、下受力或受拉区混凝土配筋，对梁、板等受弯构件进行加固；单边、两边加大受力或受压边加强偏心混凝土柱子，采用四边外包法进行加固。按加固需要，可将其划分为加强部分、以增加部分为主加强部分、以添加部分为主部分加固或两者兼具。在加强过程中，以增加截面为主构件的基础上配置合适结构筋，以此确保扩大截面的正常使用 2 ；同时，为提高混凝土配筋耐久性和使用性能，还应加强以增筋为主结构，并根据新增钢筋间隔和保护层等构造措施在原有构件断面上适当增大。在结构补强工程中，新旧钢筋和混凝土应采用可靠连接和黏结措施，新建结构一般采用C20以上普通混凝土，可采用钢板、型钢等替代。1.2钢筋混凝土结构外黏型钢加固法外黏型钢制件可将型钢包覆在原有构件上进行强化，从而作者简介：刘新建（19 9 0-），男，江西抚州人，本科，工程师，主要研究方向为建筑结构加固改造。提高其承载力。通常，在钢筋混凝土构件四个角沿构件一段或一条纵向布置角钢，采用螺钉或箍筋把角钢横向连接起来构成由构件包裹的钢框架。经加固后，外包钢框架能部分或全部取代原有结构实现对原有结构加固 2 。1.3粘贴纤维增强复合材料加固法粘贴纤维增强复合材料结构加固技术是将纤维布粘贴在混凝土结构表面，通过二者协同作用，提高结构抗弯承载力和抗剪承载力，从而达到加固建筑物的作用。在钢筋混凝土结构中采用多维增强复合材料结构加固技术 3-5 1，相较于其他加固方法，纤维增强法具有许多不同和优越性。纤维复合材料与混凝土性能存在差异，纤维增强方法关键在于使纤维增强材料与原有结构间协同作用。加强技术关键在于两种材料之间接触面，而另一种原因就是纤维材料高强度和低弹性模量 6-9 2钢筋混凝土建筑结构加固改造实例2.1工程概况厦门某工程1楼，建筑面积为7 10 7.0 6 m，地上框剪结构18层；建筑高度为5 3.7 5 m，采用预应力PHC基础；建筑抗震设防类别为丙类，建筑安全等级为二级，所在地区抗履设防烈度为7度。2.2设计标准2.2.1根据力学原理根据一次受力和二次受力差异，可以根据结构受力特点确定结构受力方向、加固对象。在结构加固时，一般都是以强度为基础对单个构件进行受力分析。因此，结构力学和材料力学是加强结构设计理论依据。该工程设计中，充分采用机械计算，可以确定原有结构薄弱部位从而进行加固。2.2.2根据等效代换原则针对原有结构中存在一些薄弱环节，如构件质量病害、配270下转第2 7 3 页）2023年4月江西建材工程技术与应用筋不足、截面偏小等问题，通过添加原构件截面、采用粘贴钢板、纤维等方式替代原配筋、增大新截面替代原截面、托梁换柱替换构件。2.2.3根据正常使用原则影响结构正常运行主要原因有，混凝土表面碳化、裂缝漏水、裂缝过多等。因此，为解决此类结构病害关键问题，不仅要对其进行强度、刚度力学分析与计算，还要加强化学处理、灌浆、封堵等技术的应用。2.3工程加固设计2.3.1荷载标准的确定方法根据GB55021一2 0 2 1既有建筑鉴定与加固通用规范第A.0.2条及第A.0.3条，在现有建筑中，应按已有结构构件尺寸和材料单位重量标准值进行计算。在对现有建筑物进行加固时，需对基本风压、雪压、露面等标准荷载进行修正，并按GB55021一2 0 2 1既有建筑鉴定与加固通用规范中规定，对其进行校正。按照上述规定，对该建筑物进行加固改造后使用寿命为5 0 年，参照有关标准其各项修正系数见表1。表1对结构进行加固后荷载修正系数中基本风压基本雪压露面活荷载1.01.01.02.3.2加固设计计算原则按照GB550212021既有建筑鉴定与加固通用规范3.2.2 规定，原结构和构件混凝土强度等级和钢筋拉伸强度标准应按试验结果确定。加固时，须满足建筑抗震性能要求，同时，要考虑到增加刚度对地震作用影响。该项目在施工中由于业主需求，使用功能发生变化，已经完工结构经过测试达到原本设计要求，所以本次加固设计仍然采用原结构、原构件混凝土强度等级、原受拉筋强度标准值等。在X、Y 方向上，地震力计算得到最大Rmax=0.16，最大Rmax1=0.16，最大Rmax2=0.90，而强制刚性楼板假设保留板外部刚度，则整个楼层地震力放大系数RSF=1.00。2.4加固设计思路本文以国家建设研究院研制SATWE为例，对该项目总体框架进行计算。加固设计按照下列四个步骤进行。（1）按照原结构设计数据所提供基础设计参数，对原有结构进行计算和校核。（2）根据原有结构计算模式，根据加固设计需要，增设一种新结构。按计算结果将其划分为两种类型：对某些轴压比大于1.0 柱子，其计算值显示为钢筋面积超出极限，且受压区相对受压区高度超出受压区构件，其断面与原构件断面比较，应采用扩大截面和加强方式，以及扩大截面加强方式，使其在加固后达到有关规定要求；如果原构件截面尺寸达到加固后计算需要，则应将其与各构件实际钢筋进行对比分析，对需要加固的钢筋梁、柱等构件，采用GB55021一2 0 2 1既有建筑鉴定与加固通用规范中直接加固法。要对结构力学机制和结构承载力进行全面分析；加强时，应予以综合考虑，以达到既经济又牢固目的，避免在加固后出现新软弱。（3）在对需要加强构件进行分析、判定后，依据原构件截面设计参数、计算复核结果得出内力曲线（某些设计方案中，将初始应力影响纳入计算范围），并通过加层后计算出内力曲线，从而合理地选取加固设计方案。2.5加固方案的确及加固措施通过多次实地考察、反复计算、技术经济对比分析，综合考虑施工进度等因素，最后采取以下加固方案和措施，2.5.1加固方法的确定在框架柱加固中采用的加固方法是：增加截面、外包钢、粘贴碳纤维布。经过多次计算、核定和经济等多方面对比，认为增大截面加固方法虽然相对经济，但其建设周期较长，对本项目有很大影响。因此，在基坑基础上，采用粘贴碳纤维布进行加固，在一层框架柱上应用外包钢等进行加固。2.5.2分层构造选取在加层设计中，如采用钢筋混凝土梁、板，虽然其比玻璃幕轻钢结构成本更低，但由于自身重量和结构荷载整体增大，所以按照规范核定，其不能满足设计要求，且采用混凝土梁、板加层施工周期会过长。此外，业主对建筑自然光线有更高要求，希望天井可以尽可能地利用自然光线。为此，在目前基础承载力条件下，采用玻璃幕轻钢结构进行框架柱抬升加固，既是一种更合理的做法，也能最大限度地满足业主需要。2.5.3框架柱加固设计按照原设计方案，按照SATWE多层及高层建筑结构空间解析软件，对其进行具体计算和分析其中需要加强柱。加固前，应考虑到钢筋混凝土柱轴压比数值，确定加固时应增加截面。对于地下室加强柱，可采用外包钢板加固，比粘贴碳纤维加固要经济，但需要增大构件接触面尺寸，以确保加固后不会影响到整个停车场装饰效果。一层加固柱子，除中间部分用碳纤维加强外，其余部分均采用外包钢框架进行加固。对JG-KL110框架梁进行加固，在原有混凝土梁底部加粘碳纤维布，并在梁顶部加压注胶粘钢。2.5.4框架梁的加固设计对框架梁JG-KL110加固设计，采用在原混凝土梁底粘碳纤维布，梁顶压力注胶粘钢的方式进行加固。粘碳纤维布材料参数如表2 所示。表2拟选用碳纤维片材参数碳纤维片材弹模设计采用碳纤维片材类型高强I级碳布230000值/MPa选用碳纤维片材厚度碳纤维片材设计强度/0.1672300/mm(N/mm)2.5.5加层结构设计结构经过加强，中庭加层高度从4.3 5 0 m上升到8.8 5 0 m，增加框架柱钢筋连接，并采用柱一纵筋植筋方法，在2 4d内进行植筋。根据相关规范要求对植筋拉拔力进行检测，依托ML-300锚杆拉力进行非破坏性试验，通过计算得出设计拉拔力为40.50kN，检测植入钢筋拉拔力均符合设计要求值，具体见表3。表3混凝土结构植入钢筋拉拔力检测结果钢筋施加拉构件名称钢筋植人编号拔力受力后状况描述及轴位规格深度/kN/mm混凝土无裂缝，螺栓无滑移2min持荷期间荷载无降低混凝13-14/3L2560042.30土无裂缝，螺栓无滑移2min持荷期间荷载无降低混凝23-15/3T12560041.60土无裂缝，螺栓无滑移33-16/3L12560042.202min持荷期间荷载无降低273：上接第2 7 0 页）上接第2 6 8 页）2023年4月江西建材工程技术与应用滑坡治理方案切实有效。25.024.524.0o/鲁2抗滑桩施工21.0完成20.520.0日8 8186日8 0日8 8X罗时间/d图1高程累计变形曲线75.074.073.068.0抗滑桩施工67.0完成66.065.0日8 8日8 6日8 0日8日8日8日8 9日8日8 8日8 6日8 0时间/d图2平面累计变形曲线算机控制各吊点的同步性；液压动力及压力变化保持稳定，油缸、油路无泄漏及其它异常情况；锚具是否有脱锚情况、锚片及螺钉的固定状况；钢绞线从提升器顶部穿出是否顺畅；液压锁（液控单向阀）、软管及管接头、行程、锚具传感器及其导线是否感应正常。4.2.3提升就位钢桁架结构提升到设计高度附近时，减缓提升速度或暂停整体提升，局部有差异的通过微调的方式精确差异点；到达设计位置后，锁定提升系统，保证整个桁架结构稳定后进行对接杆件的施工。4.2.4分级卸载提升完成后，按一定比例分级卸载时需要观察提升系统是否运转正常，无异常的情况下，可完全卸载至钢绞线不再受力的状态。5结语钢架连廊液压整体提升在狭小空间满足施工需求的同3结语综上所述，混凝土结构加固技术种类繁多，常用的加固技术有增大截面、黏接外包钢、置换混凝土、结构灌缝等。在工程实践中，必须综合考虑各种影响因素，优化加固方案，保证建筑结构的稳定可靠。参考文献【1】吴荣华.钢筋混凝土建筑结构加固改造技术的应用实践【J】.四川水泥，2 0 2 1（12）：10 2-10 3.2赵磊.钢筋混凝土建筑结构加固改造技术及其在工程中的应用【J】.住宅与房地产，2 0 17（2 7）：19 7.3道杰.钢筋混凝土结构的建筑加固改造关键技术分析J。山东5结语本文针对云南省迪庆县变电站附近山体滑坡进行研究，探讨了滑坡形成的构造、地层岩性等地质环境概况；比选滑坡抗滑桩、预应力锚索、钻孔注浆等治理方案；提出了在滑坡体中上部采用“压力注浆+下部预应力锚索”进行综合治理的措施，最后对滑坡进行了监测。监测结果表明，滑坡变形速率明显降低，边坡处于稳定状态，治理效果良好。参考文献【1马盛国.龙王坪滑坡治理方案设计与研究【D.成都：西南交通大学,2 0 0 6.【2 孔祥国.滑坡治理措施的特性与优化设计探讨【J.岩土工程技术,2 0 0 6（6）：2 8 7-2 8 9,3 2 3.3 3王同如.水平钻孔排水在王岗滑坡治理中的应用J】.水利建设与管理，19 9 9，19（4）：45,6 0.【4】林昌威.对滑坡防治工程的分析探讨J】.建材与装饰（中旬刊），2008（7)：2 6 2-2 6 3.5巧张剑.江苏镇江焦山索道上站滑坡治理中技术方法的应用【J】。江苏地质，2 0 0 7，118（3）：2 8 1-2 8 4.6周德辉.山区开采滑坡的成因、机理分析及防治措施【J】.贵州科学，19 9 9（3）：2 0 8-2 14.时，可以满足质量控制和降低安全风险等级。本文结合实际项目，针对钢桁架连廊液压整体提升施工技术进行分析和说明，希望为后期实施的类似项目提供现场施工借鉴。参考文献【1吕为仓.武汉市民之家大型钢桁架整体提升关键技术D.武汉：武汉理工大学.2 0 13.23王奎栋，王旭坤，姚淳.钢结构桁架连廊”分段吊装，高空散拼施工技术J.建筑技术，2 0 2 1，5 2（4）：33肖建文，余伟华.大跨度超重钢连廊整体提升施工技术J.钢结构施工技术，2 0 19（9）3 4：8 6.4 3王奎栋，王旭坤，姚淳.钢结构架连廊”分段吊装，高空散拼施工技术J】.建筑技术，2 0 2 1，5 2（4）：3.5仇天青，鲁昌伍，钱艺柏，等.大跨度钢桁架连廊超高钢管独柱施工技术J】.建筑技术，2 0 2 1，5 2（10）：3.6具段于师.超高层大跨度钢结构连廊整体提升施工技术分析【J】。中国建筑金属结构，2 0 2 1（3）：43.农业大学学报：自然科学版，2 0 17，48（4）：5 11-5 15.：【4】李冰.钢筋混凝土建筑结构加固改造技术及其在工程中的应用D.石家庄：石家庄铁道大学，2 0 16.5娄德利.浅谈建筑结构钢筋混凝土加固技术方法J】.黑龙江科技信息，2 0 12（13）：2 7 9，12 7.6武乾，李娜，胡鑫，等.钢筋混凝土旧工业厂房主体结构的改造加固风险研究J】.中国安全生产科学技术，2 0 19，15（3）：16 7-17 3.7美裴兴旺，李慧民，孟海，等。多因素耦合作用下建筑火灾后加固施工过程风险性评估J】。中国安全生产科学技术，2 0 16，12（7）：156-162.【8 吴启祥.建筑结构加固新技术一混凝土结构碳纤维加固技术J】广东科技，2 0 0 5（2）：5 8-5 9.【9】田飞.钢筋混凝土结构改造施工中加固方法优选研究D.西安：西安建筑科技大学，2 0 15.