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某厂房结构加大截面法加固实例*林宁东(中山市东峻建筑工程有限公司 中山 528403)摘 要:简要介绍加大截面加固法在厂房结构加固中的应用关键词:结构 强度 加大截面 加固AN EXAMPLE OF STRENGTHENING THE STRUCTURE FOR A MILL BUILDINGWITH OVERSIZE SECTION METHODLin Ningdong(Zhongshan Dongjun Building Engineering Co1,Ltd Zhongshan 528403)Abstract:It is introduced brieflythe application of the oversize section method in strengthening the structures for millbuildings1Keywords:structure strength oversize section strengthen 钢筋混凝土结构加大截面加固法是一种传统的加固方法,具有工艺简单,适用面广的优点。现以中山市某厂房结构加大截面加固为例,简要进行叙述。1 工程概况中山市某厂房是由单层、三层钢筋混凝土框架结构、单层钢筋混凝土柱钢屋架结构组成。设计的混凝土强度等级为 C25。当工程施工完成至办公区 2 层面、单层厂房柱及部分天沟、原料仓 5m 以下过梁及柱、成品仓 3 层面时,发现不同程度混凝土试压报告不合格现象。经中山市质量检测中心对该工程已完成的部分进行抽芯检查及由广东省建设工程质量安全监督总站对该工程进行大范围的抽芯,根据抽芯检测报告的结果:承台、地梁、柱、成品仓库二楼楼面梁的混凝土实测强度代表值 1013 2715MPa。经广东省建筑科学研究院进行结构复核计算,该工程较大范围需进行加固处理。2 加固设计211 材料强度取值检测结果,部分构件混凝土强度仅达 C10。在复核计算构件承载力时,对已浇筑的结构部分,框架柱、梁混凝土按C10(按5建筑结构设计统一标准6附件五材料性能的标准值的有关规定计算,取 C10 偏安全)。212 内力计算上部结构采用结构计算分析软件广厦进行初始数据录入、WinTBSA version110 版本计算结构内力,复核计算结果表明:1、2 层柱纵筋不足,且有小部分柱纵、箍筋均不足;2 层楼面梁左、右支座筋、跨中钢筋和箍筋均不足。(注:柱的纵向计算配筋考虑柱的混凝土强度为 C10,柱的纵向钢筋的锚固长度不足,计算的纵筋 级钢按等强度代换为 级钢,按公式:As=Asfyfy计算,与柱的实际配筋进行比较。梁实际配置的纵筋均为 级钢,计算的支座筋由于考虑到C10混凝土,纵向钢筋的锚固长度不足,计算的纵筋 级钢按等强度代换为 级钢,按公式:As=Asfyfy计算;跨中筋由于考虑到底筋全部锚固在支座内,仍按 级钢考虑。)基础梁简化为两端固定的梁分段计算(采用理正工具箱,混凝土 C10),梁的计算跨度按净跨,复核计算结果表明:除办公区地梁、单层厂房、成品仓的短向地梁配筋符合要求外,其余地梁左、右支座筋、跨中钢筋和箍筋均不足。(注:地梁实际配置的纵筋考虑地梁的底、面筋全贯通,计算时仍按 级钢考虑)。3 加固方案311 柱的加固方案(新浇柱混凝土采用 C20)*本工程由广东省建筑科学院陆瑞明博士主持。作 者:林宁东 男 1968 年 11 月出生 建筑施工工程师收稿日期:2005-02-201)柱采用加大截面法:角柱采用两边加大截面加固,边柱采用三边加大截面加固,中柱采用四边加大截面加固(详见图 1)。2)柱加大截面采用下式计算L2=L1 fc1A1fc1A1Afc2 A2式中 L1)加固前轴压比;L2)加固后轴压比;fc1)加固前混凝土(C10)强度;931Industrial Construction Vol.35,Supplement,2005 工业建筑 2005 年第 35 卷增刊fc2)加大部分混凝土(C10)强度;A1)加固前柱截面面积;A2)柱加大部分截面面积;A)折减系数,取 019。图 1 柱加固方案312 上部结构梁的加固方案(新浇梁混凝土采用 C20)(见图 2)1)对于梁采用加固抗拉区形式,底筋按加大截面后,采用 C10 混凝土,级钢的计算结果,新增纵向钢筋抗拉强度设计值019的折减系数,重新配置底筋;面筋由于采用原有的钢筋进行复核,单纯加高梁截面不能满足强度要求,采用梁的两端加支托方法解决,由于支座加支托,支座截面受压区(梁底)有效高度 x=h0+h20-2Mfcmb均在新加固的混凝土范围内,故支座截面的面筋的复核计算按 C20 混凝土,按 级钢算出的钢筋与原钢筋进行比较。2)对于次梁,底筋按加大截面后,采用 C10 混凝土,级钢的计算结果,新增纵向钢筋抗拉强度设计值019 的折减系数;面筋采用原有的钢筋,采用 C10,级钢进行复核。313 桩承台的加固方案(新浇承台混凝土采用 C25)1)经验算复核,除单承台外,桩承台均不满足强度要求,除成品仓三桩承台和电梯井混凝土墙下的承台外,其室内的二 四桩承台(即原设计为一桩承台面标高-0185、-0195)加厚至地梁面标高-0115,建筑外围的二、三桩承台(即原设计为桩承台面标高为-1180)加厚至-1130 标高(详见下图)。2)成品仓三桩承台和电梯井混凝土墙下的承台,采用周边加大截面。3)原料仓内的单桩承台,沿字母轴线方向每边 加宽800mm,以减小地梁的净跨。314 地基梁、地面板的加固方案(新浇结构混凝土采用C25)1)地基梁加固方案:利用大多数地面钢筋混凝土板未浇筑的有利条件,将原地梁上部凿开,加 U 型箍,按照 T 型梁形式重新配置地梁负筋,这样将大大提高地梁的有效高度。2)地面板考虑到地基土不承受底板传来的荷载及考虑增加地梁的有效高度,将原设计地面板加厚(见图 4)。932工业建筑 2005年第 35 卷增刊图 2 梁加固方案图 3 承台加固方案图 4 地梁、地板加固方案933某厂房结构加大截面法加固实例)林宁东4 加固施工技术要求及工艺采用加大截面加固法在施工工艺必须保证新旧混凝土具有较高的结合强度,保证新旧部分的混凝土共同变形,以弥补混凝土强度或配筋不足。411 承台加大截面法施工工艺1)开挖承台四周土方至承台底2)凿去承台四周及顶面混凝土表面3)按设计要求安装 M16 膨胀螺栓4)平整加大部分承台底土方5)浇筑承台混凝土垫层6)绑扎加固承台钢筋7)安装加大部分承台模板8)清洗干净加固部分承台混凝土表面9)刷素水泥桨10)浇筑加大部分承台混凝土。412 地梁加大截面法施工工艺1)凿地梁顶面钢筋保护层2)安装地梁加固钢筋3)焊接加固地梁箍筋4)绑扎加固地梁主筋5)清洗干净梁混凝土表面6)浇筑混凝土。413 柱、楼面梁加大截面法施工工艺1)用钢管或门式架支撑板底和次梁2)凿毛柱表面,凿去大梁底混凝土表面(至梁箍筋底)3)绑扎安装加固柱钢筋(或在梁底、梁面植入柱筋)4)绑扎安装加固大梁的钢筋(加固筋植入柱内 10d)5)绑扎安装梁支托钢筋6)清洗加固柱、梁混凝土表面7)安装每层柱下部 2m 215m 高模板8)浇筑柱下部 2 215m 高 C25细石混凝土9)安装每层柱上部模板10)浇筑柱上部 C25 细石混凝土11)安装大梁加固模板12)浇筑 C25 细石混凝土(浇筑时实行超浇筑拆模后凿掉)13)养护14)拆模。5 加固效果加固工作结束后,业主和原设计单位为了检验加固效果,由中山市质量检测中心对已加固的部分构件进行荷载试验。本次试验检验的结论为:试验板、梁在试验荷载(1125倍设计荷载)作用下,无明显整体变形,局部变形也不大。在逐级卸荷后,所有测点应变值恢复到初读数。可以证明,梁、板承受试验荷载的变形为弹性变形。加固后的梁、板承载力满足设计要求。该厂房加大截面法加固后,经过业主两年多的使用,未发现任何异常情况,这充分说明了加大截面加固法的安全可靠。(上接第 949 页)由公式(17)求得 Ec1,代入公式(21)可求 xc1,然后由截面应变关系便可求得卸载后受拉边缘混凝土的初始应变Ei1:Ei1=(hxc1-1)Ec1(22)将 Ei1代入公式(6)、(7)、(8)进行抗弯承载力计算。2131312 荷载由 Mi卸到零荷载为零时,受压边缘混凝土的应变只有残余应变,用Ec0表示Ec0=Eci-R(Eci)Ec=Eci-fc 1-(1-EciE0)2Ec(23)此时,受压区混凝土压力合力 C=0,即C=QxC0Rc(E)bdy-QxC00Ec(Eci-Ec0)yxc0bdy=fcbxcEciE0(1-Eci3E0)-12Ec(Eci-Ec0)bxc0=0(24)求得 Ec0、xc0,便可求得受拉边缘混凝土的应变 Ei0Ei0=(hxc0-1)Ec0(25)将 Ei0代入公式(6)、(7)、(8)便可进行抗弯承载力计算。3 结 论本文全面阐述了粘贴 CFRPS 的混凝土梁的抗弯承载力计算,重点介绍了在各种情况下受拉边缘混凝土的初始应变的计算方法,用此方法计算所得结果更接近试验值,且偏于安全,可供工程设计参考。参考文献1 叶列平,崔卫,岳清瑞,胡孔国1 碳纤维加固混凝土构件正截面受弯承载力分析1 建筑结构,2001,3(3)2 吴刚,吕志涛1 外贴CFRP 加固混凝土结构的抗弯设计方法 1 建筑结构,2000,7(7-8)3 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)1 北京:中国建筑工业出版社,20024 CECS146:2003 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程5 胡孔国,陈小兵,岳清瑞,等1 考虑二次受力碳纤维布加固混凝土构件正截面承载力计算1 建筑结构,2001,(7):63 646 朱剑俊,欧新新,刘勇1 碳纤维加固钢筋混凝土受弯构件的应变滞后分析1 特种结构,2003,3(50)934工业建筑 2005年第 35 卷增刊