某工程底層柱混凝土置換方案

蔣新川

(四川省第三建筑工程公司,四川成都 610051)

某工程底層柱由于施工原因造成混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) C30,為保證工程質(zhì)量,項(xiàng)目部決定把該柱混凝土全部剔除,重新澆筑,進(jìn)行置換。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

此工程為地上 4+1層,其中頂層為躍層,建筑高度17.334m,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu),需置換的底層柱位置見圖1。工程主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂,里腳手架拆除完畢,二、三層(8)～(12)軸交(B)～(F)軸磚砌體已砌筑完成。

2 置換方案

2.1 施工前準(zhǔn)備

圖1 置換柱平面位置示意

(2)選擇壁厚 6 mm,直徑 300mm的鋼管作為底層及地梁與基礎(chǔ)間的臨時(shí)支撐體系,二、三、四層選擇壁厚 5mm,直徑 200 mm的鋼管進(jìn)行卸載,躍層采用早拆頂撐進(jìn)行卸載。施工時(shí),上下支撐應(yīng)層層對(duì)齊,置換柱所承擔(dān)的永久荷載經(jīng)層層傳遞由臨時(shí)支撐體系傳至基礎(chǔ)。鋼管的上下口用 10mm鋼板封死,鋼板四周與鋼管口焊接牢固。鋼管同結(jié)構(gòu)構(gòu)件間用鋼楔子楔緊。支撐卸載體系參見圖 2～圖 4。

(3)支撐體系完成后,先用鑿子人工剔除柱子Ⅰ區(qū)的混凝土(參見圖 6),剔除高度為 2 300mm,即從板面下 800mm至地梁頂面的高度,參見圖 2。

2.2 模板支設(shè)

(1)支模前將置換柱處雜物全部清理干凈。

(2)模板支設(shè):模板采用木模板,背杠采用 50mm×100 mm木枋,柱箍采用 48×3.5的鋼管,支撐方式不再詳述。支模時(shí)柱根部應(yīng)留置清掃口,上端應(yīng)留喇叭口,中間留澆筑口。

2.3 鋼筋安置

(1)在 I區(qū)安置 450mm長(zhǎng)兩排 10插筋,間距 200mm,參見圖 5。

(2)在置換柱上口水平施工縫處植入 4根 12鋼筋,I、Ⅱ區(qū)內(nèi)各兩根,分別伸入置換柱內(nèi) 1m長(zhǎng)。

2.4 混凝土澆筑

置換的混凝強(qiáng)度等級(jí)定為C40膨脹混凝土,比原有混凝土強(qiáng)度等級(jí) C30,提高兩個(gè)等級(jí)。

2.4.1 材料選擇

水泥:用 42.5R號(hào)普通硅酸鹽水泥。砂:采用中砂,施工前應(yīng)仔細(xì)清洗干凈。石子:0.5～3.2 cm碎石,施工前應(yīng)仔細(xì)清洗干凈。水:用不含雜質(zhì)的潔凈水。外加劑:根據(jù)要求選用早強(qiáng)劑、膨脹劑等,摻入量由試驗(yàn)室確定。

圖2 支撐卸載體系立面布置

圖3 底層鋼管支撐平面布置

圖4 鋼管支撐大樣圖

2.4.2 作業(yè)條件

(1)混凝土配合比經(jīng)試驗(yàn)室確定,配合比通知單與現(xiàn)場(chǎng)使用材料相符。

(2)450mm長(zhǎng)兩排 10插筋已按間距 200 mm留設(shè)完畢, 12鋼筋已植入。

2.4.3 混凝土澆筑、振搗

(1)置換柱根部在澆筑前先鋪 50 mm厚與混凝土配合比相同的水泥砂漿或減石子混凝土。

(2)澆筑方法:將混凝土卸在鐵盤上,再用鐵鍬灌入模內(nèi)。

(3)澆筑置換柱時(shí),先將振搗棒插入置換柱根部,使其振動(dòng)再灌入混凝土。混凝土應(yīng)分層澆筑、振搗,每層厚度不超過(guò) 600mm,邊下料邊振搗,一次澆筑完成。

(4)Ⅰ區(qū)養(yǎng)護(hù) 7 d后(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%來(lái)確定具體施工時(shí)間),即開始施工Ⅱ區(qū),先剔除Ⅱ區(qū)原有混凝土,再采取人工鑿毛、刷毛的辦法處理Ⅰ區(qū)已置換混凝土的表面。并剔出預(yù)埋的 10插筋,布置好后,再完成12植筋,最后澆筑Ⅱ區(qū)混凝土。

2.5 鋼管支撐的穩(wěn)定性計(jì)算

本工程底層支撐體系鋼管直徑 300 mm,壁厚 6 mm。A=5 539mm2,I=59 870 619mm4,i=104mm。

Q 235鋼的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 205N/mm2。

圖5 置換柱施工順序及插筋留設(shè)示意

圖6 KL2、KL3、KL19平面位置

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017-2003,此類鋼管截面為 b類截面,鋼管支撐按無(wú)側(cè)移框架柱計(jì)算,由于上下均考慮鉸接,計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取 1,鋼管支撐的計(jì)算高度 L0取2 400mm。

長(zhǎng)細(xì)比 λ=L0/i=2 400/104=23.1

查GB 50017-2003附錄表C-2 λ=23.1時(shí),φ=0.96

由于只是主體結(jié)構(gòu)荷載,不考慮活載的影響。由設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù),GZC1、GZC2、GZC3所受的恒載標(biāo)準(zhǔn)值分別約為

GZC1=111.78 kN,GZC2=86.73 kN,GZC3=237.33 kN,因此只需計(jì)算 GZC3的穩(wěn)定性即可。豎向力設(shè)計(jì)值 N=237.33×1.2=284.8 kN

σ =N/(φA)=284 800/(0.96×5 539)=53.56 N/mm2<205N/mm2安全

2.6 底層框架梁的受力復(fù)核

由于采取層層卸荷的施工措施,底層框架梁KL2、KL3、KL19(各梁的平面位置參見圖 6)梁端主要承擔(dān)了 KZ6的自身重量。由于 KL2的截面高度最小,只須對(duì) KL2進(jìn)行受力驗(yàn)算。

KL2截面尺寸為 200 mm×400 mm,上部鋼筋為 3根HRB 400級(jí) 18,下部鋼筋為 2根 HRB400級(jí) 16,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C25,箍筋采用 8@200。

KZ6傳至 KL2梁端的集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值為 21.9 kN

產(chǎn)生彎矩大小為 M1=26.3×(0.5+0.35/2)=17.75 kNm

梁板自重產(chǎn)生的剪力及彎矩大小為:

總剪力及總彎矩為:

2.6.1 KL2的受彎承載力驗(yàn)算

應(yīng)用規(guī)范 GB 50010-2002得:

2.6.2 KL2的斜截面受剪承載力驗(yàn)算

應(yīng)用規(guī)范 GB 50010-2002得

因 26.3/31.2=0.84>0.75集中荷載產(chǎn)生的剪力值大于總剪力值的 75%以上,因此按下式進(jìn)行計(jì)算。

λ=a/h0=675/(400-34)=1.8 >1.5,<3.0 取 λ=1.8計(jì)算。

3 結(jié) 論

在方案實(shí)施過(guò)程中,施工方對(duì)底層梁進(jìn)行變形監(jiān)控,未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,置換完成后效果較好,獲得了建設(shè)單位的認(rèn)可,并為這類質(zhì)量問(wèn)題的處理,提供了很好的思路。

[1]GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2]GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]