某工程地下車庫結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)臨時(shí)支撐架設(shè)計(jì)

(重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401122）

某工程地下車庫結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)臨時(shí)支撐架設(shè)計(jì)

龔文璞，張慶明，向鵬

(重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401122）

該文以某工程地下車庫結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固處理為例，介紹了結(jié)構(gòu)加固時(shí)，為保證已完結(jié)構(gòu)的安全，搭設(shè)臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)。

：臨時(shí)支撐；置換；加固；監(jiān)測

1 工程概況

某工程地下車庫為地下單層框架結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)目于2012年12月動(dòng)工建設(shè)，于2014年8月完成地下室主體施工。地下車庫頂板上為公園第二期景觀項(xiàng)目，項(xiàng)目主體完工并驗(yàn)收后，上部景觀項(xiàng)目進(jìn)行全面施工。

景觀施工過程中，由于效果需要，進(jìn)行了局部景觀調(diào)整，地下車庫頂板上覆土厚度發(fā)生了較大變化，局部區(qū)域覆土比原設(shè)計(jì)允許厚度增加了0.50～2.0m，僅恒荷載（尚不包括施工材料臨時(shí)超載堆碼以及重載車輛行駛等）每平方米就較原設(shè)計(jì)允許值增加了10～40 kN(按20 kN/m3）。

地下室頂板荷載變化后，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及分析，發(fā)現(xiàn)頂板上因覆土厚度增加而出現(xiàn)頂板框架梁有裂縫開展，當(dāng)其跨中有次梁時(shí)，裂縫主要呈傾斜走向；在車庫出入口處的梁上則既有斜裂縫也有跨中豎向裂縫開展；梁上裂縫寬度為0.2～0.3mm左右，個(gè)別板底也有裂縫出現(xiàn)。

設(shè)計(jì)院按已施工的景觀恒載及5.0 kN/m2（與原設(shè)計(jì)相同）活荷載，對(duì)地下車庫結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行了校核和加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，加固設(shè)計(jì)按地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、缺陷及承載力不足的情況采用如下方法進(jìn)行處理：

（1）裂縫修補(bǔ)，對(duì)于凡是產(chǎn)生裂縫的梁、板構(gòu)件，無論采取下述何種加固方法，均應(yīng)先對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

（2）增設(shè)支點(diǎn)，在盡可能不影響或少影響原建筑使用功能的情況下，在梁跨中采用增設(shè)框架柱及基礎(chǔ)。

（3）增大梁截面及粘貼碳纖維，根據(jù)實(shí)際情況分別采取增大梁截面及縱筋、粘貼梁底碳纖維布及支座U型碳纖維套箍進(jìn)行加固。

（4）地下室頂梁出現(xiàn)裂縫在現(xiàn)澆板，先對(duì)裂縫進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠修補(bǔ)，再粘貼碳纖維布進(jìn)行處理。

（5）臨時(shí)支撐現(xiàn)狀：部分框架梁下已用Φ159×6及Φ159×8鋼管（用于裂縫明顯者）支撐，或用14#槽鋼（用于裂縫不明顯者）進(jìn)行了臨時(shí)支撐。

2 總體加固施工順序

該地下車庫加固內(nèi)容主要包括：混凝土梁板裂縫灌漿處理、梁板碳纖維粘貼、增設(shè)混凝土柱和梁截面加大四個(gè)部分，由于在發(fā)現(xiàn)開裂后采用Φ159鋼管對(duì)開裂處進(jìn)行了臨時(shí)支撐處理，同時(shí)考慮超載原因?qū)ξ撮_裂部分采用14#槽鋼進(jìn)行了支撐。這部分支撐對(duì)地下車庫超載后的安全起到了重要保障，但這些支撐的存在對(duì)梁的碳纖維粘貼和截面加大的施工均造成極大的不便，因此該工程的加固施工難點(diǎn)同時(shí)也是需首先解決的問題是對(duì)這些支撐進(jìn)行置換。

加固工程的總體施工順序?yàn)椋盒略龌炷林A(chǔ)-新增混凝土柱-臨時(shí)支撐架及原臨時(shí)支撐置換-梁板裂縫灌漿-碳纖維粘貼-縱軸主梁增大截面施工-橫軸主梁增大截面施工-次梁碳纖維施工-支撐拆除。

3 臨時(shí)支架設(shè)計(jì)與施工

根據(jù)加固設(shè)計(jì)，梁板處理需搭設(shè)臨時(shí)支撐架。由于在梁板粘貼碳纖維和加大截面施工時(shí)需將原有的臨時(shí)鋼管支撐拆除，所以本支撐架除考慮操作外，還要考慮分擔(dān)原臨時(shí)鋼管支撐架拆除后的荷載，具體施工工藝如圖1。

3.1 臨時(shí)支架設(shè)計(jì)

梁處理時(shí)的臨時(shí)支撐架方案是加固能否進(jìn)行的關(guān)鍵，考慮到目前因超載已經(jīng)造成部分梁板開裂，主梁和次梁都需加固，為安全起見，支撐設(shè)計(jì)思路為：主梁按縱橫分兩個(gè)批次進(jìn)行，連續(xù)梁間隔施工?？v向加固時(shí)，對(duì)橫軸方向主梁和周邊次梁和板（250 mm厚）進(jìn)行支撐；上部荷載由該三部分的臨時(shí)支撐承擔(dān)；同理，加固橫軸主梁時(shí)，荷載由縱軸主梁、周邊次梁和板的支撐分擔(dān)；主梁加固完成后，拆除次梁支撐，保留板支撐，對(duì)次梁進(jìn)行加固，最后拆除板支撐進(jìn)行碳纖維粘貼。

圖1施工工藝圖

按設(shè)計(jì)原理梁板加固分三個(gè)批次進(jìn)行，第一批是縱軸方向的主梁，第二批是橫軸方向的主梁，第三批是次梁碳纖維粘貼。相應(yīng)的支撐架也分三個(gè)部分設(shè)計(jì)。典型加固單元加固順序示意如下（圖2-圖4）：

第一次：橫向主梁臨時(shí)支撐拆除，加固橫軸主梁。

第二次：縱向主梁臨時(shí)支撐拆除，加固縱軸主梁。

第三次：拆除次梁臨時(shí)支撐，加固次梁。

圖2梁板加固（1）

圖3梁板加固（2）

圖4梁板加固（3）

布置原則：

（1）支架采用滿堂鋼管支架加型鋼支撐柱相結(jié)合方式進(jìn)行。次梁支撐按0.6 m×0.6 m搭設(shè)，梁底增設(shè)一根立柱，周邊板的支撐按不大于0.6 m×0.6 m搭設(shè)。其中未新增混凝土柱的次梁交叉處增設(shè)140槽鋼焊接而成的T型型鋼支撐柱支撐。

（2）橫軸方向主梁周邊支撐距梁邊200 mm（坡道處wkl梁為400 mm）梁搭設(shè)，間距0.6 m，梁底增設(shè)兩根可單獨(dú)拆除的立柱。施工到該主梁時(shí)拆除，移至縱軸主梁處。

（3）縱軸方向主梁周邊支撐距梁邊200mm搭設(shè)，間距0.6m，梁底支撐待該梁加固施工完成，橫軸主梁加固前。

3.2 支架搭設(shè)施工

（1）鋼管支撐架均采用碗口式腳手架，步距為1.2m，鋼管上部均加可調(diào)頂托，頂托上部墊木枋；支撐架頂部自由端高度不超過500 mm。支撐架U托(外伸長度不超過200 mm）必須嚴(yán)格擰緊，確保每根鋼管都充分發(fā)揮支撐作用。支架底部鋪16#槽鋼，槽鋼下順搭設(shè)長度方向通長鋪墊50×100方木腳手板（見圖5）。

圖5鋼管支架圖

（2）縱橫向桿須與立桿連接牢固，使支架架體形成整體，以保持支架整體穩(wěn)定性。水平橫桿必須縱橫兩個(gè)方向設(shè)置，不得間隔。

（3）支架安裝嚴(yán)格按照布置位置安裝，安裝時(shí)先確定起始安裝位置，并根據(jù)地面標(biāo)高確定立桿起始高度安裝墊木，再利用可調(diào)底托將標(biāo)高調(diào)平，避免局部不平導(dǎo)致立桿不平懸空或受力不均，安裝可采取先測量所安裝節(jié)段地面標(biāo)高，根據(jù)所測數(shù)據(jù)計(jì)算出立桿底面標(biāo)高，再用可調(diào)底托將四個(gè)角標(biāo)立桿高調(diào)平后掛線安裝其它底托，后安裝立桿。

（4）剪刀撐：為保證支架穩(wěn)定性，在與地面呈45°～60°的角度內(nèi)全高連續(xù)設(shè)置剪刀撐，縱向兩邊外側(cè)從地面至架頂設(shè)置連續(xù)剪刀撐，橫向每隔4.8～5m設(shè)置從地面至架頂橫向連續(xù)剪刀撐；在水平桿平面內(nèi)中間設(shè)置一道水平剪刀撐，斜桿角度控制在45°～60°范圍。

（5）剪刀撐搭接長度不小于1m，采用不少于3個(gè)扣件固定。

（6）在立桿15～30cm范圍設(shè)置掃地桿。

（7）支架的垂直度必須嚴(yán)格控制，確保整體穩(wěn)定性，垂直度偏差嚴(yán)格加以控制（1/200），且全高的垂直偏差應(yīng)不大于1 cm。

（8）在支架搭設(shè)過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)柱與梁的變形觀測。

（9）立桿的接長縫應(yīng)錯(cuò)開，即第一層立桿應(yīng)錯(cuò)開布置，至頂層再用不同長度的頂桿找平。

（10）腳手架拼裝完成應(yīng)檢查橫桿的水平度和立桿的垂直度。并在無荷載情況下逐個(gè)檢查立桿底座有否松動(dòng)或空浮情況，并及時(shí)旋緊可調(diào)底座和使用薄鋼板調(diào)整墊實(shí)。

（11）斜撐桿必須對(duì)稱布置，且應(yīng)分布均勻。斜撐桿對(duì)于加強(qiáng)腳手架的整體剛度和承載能力的關(guān)系很大，應(yīng)按規(guī)定要求設(shè)置，不應(yīng)隨意拆除。

3.3 變形觀測

對(duì)于需進(jìn)行置換原臨時(shí)支撐的梁，在置換以前需搭設(shè)相對(duì)獨(dú)立的架體以便對(duì)結(jié)構(gòu)在置換過程中進(jìn)行變形觀測，架體在距原支撐點(diǎn)300 mm的位置搭設(shè)獨(dú)立的支撐架，并在周邊架體上設(shè)置百分表派專人定時(shí)檢測其變形情況。出現(xiàn)超過0.05 mm變形的范圍，觀測變形超過0.05 mm時(shí)須報(bào)告技術(shù)負(fù)責(zé)人并采取相應(yīng)措施，使結(jié)構(gòu)變形控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3.4 支架搭設(shè)質(zhì)量保證措施

（1）應(yīng)對(duì)使用的鋼管、扣件等配件進(jìn)行入場前驗(yàn)收，支架應(yīng)符合現(xiàn)行多功能腳手架構(gòu)件廠家標(biāo)準(zhǔn)，鋼管應(yīng)符合現(xiàn)行《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700）中Q235A鋼的標(biāo)準(zhǔn)，扣件應(yīng)符合現(xiàn)行《鋼管腳手架扣件》（JGJ22）標(biāo)準(zhǔn)，并有質(zhì)量合格證、質(zhì)檢報(bào)告、準(zhǔn)用證等證明材料，對(duì)反復(fù)使用的鋼管應(yīng)檢測其壁厚，壁厚誤差為－0.5 mm，不得使用不合格的產(chǎn)品。

（2）支架搭設(shè)前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場施工人員進(jìn)行施工方案交底，基礎(chǔ)必須按施工方案的要求進(jìn)行施工。

（3）對(duì)支架連接銷和立桿的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，不得有脫焊、裂縫、變形等現(xiàn)象，經(jīng)過驗(yàn)收合格后才能使用。

（4）模板支撐系統(tǒng)的開工、搭設(shè)程序應(yīng)嚴(yán)格按施工方案執(zhí)行。

3.5 支架搭設(shè)安全保證措施

主要分為危險(xiǎn)源和操作技術(shù)方面的監(jiān)控：

（1）危險(xiǎn)源的監(jiān)控

主要是對(duì)支架的構(gòu)配件材料的材質(zhì)、使用的機(jī)械、工具、用具進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)支架的構(gòu)架和防護(hù)設(shè)施承載力可靠性和使用安全性進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)支架的搭設(shè)、使用和拆除進(jìn)行監(jiān)控，堅(jiān)決制止亂搭、亂改和亂用情況進(jìn)行監(jiān)控；加強(qiáng)安全管理，對(duì)施工環(huán)境和施工條件進(jìn)行監(jiān)控。

（2）操作技術(shù)管理措施

操作人員在入場前必須進(jìn)行安全教育，并經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)及專業(yè)考試合格后上崗；搭設(shè)區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全警戒線；施工現(xiàn)場必須有專人負(fù)責(zé)安全管理，在施工前必須將技術(shù)、安全交底落實(shí)到每個(gè)參與現(xiàn)場操作的工人；作業(yè)人員必須戴安全帽，不得穿硬底鞋及拖鞋作業(yè)；夜間施工照明要充足；支架支撐系統(tǒng)搭設(shè)后至拆除的使用全過程，支架底部不得有松動(dòng)；不得在支架基礎(chǔ)及其鄰近處進(jìn)行挖掘作業(yè)，否則應(yīng)采取安全措施；支架支撐系統(tǒng)的拆除必須等到梁柱混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后拆除；模板支撐系統(tǒng)的拆除前應(yīng)對(duì)拆除方案進(jìn)行技術(shù)交底，應(yīng)有專人操作人員作業(yè)；不得使用有彎曲變形、銹蝕嚴(yán)重的鋼管作承重的立桿；如發(fā)現(xiàn)支架墊層有下沉，須用木枋等加固墊實(shí)；澆筑混凝土?xí)r必須有專人在現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)支架下沉或其他不正常情況應(yīng)立即停止?jié)仓?，待排除異常情況并經(jīng)安全責(zé)任人檢查同意后方可復(fù)工。

4 臨時(shí)支撐搭設(shè)的計(jì)算

臨時(shí)支撐架相關(guān)尺寸為，碗口式腳手架縱橫向600mm，步距1200mm，荷載按30kN/m2時(shí)，有剪刀撐框架式支撐結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下式對(duì)單元框架進(jìn)行立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算：

N／φA≤f

N為立桿軸向力設(shè)計(jì)值，經(jīng)過荷載組合按照最不利計(jì)算取較大值，經(jīng)計(jì)算取N=16.614 kN；φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細(xì)比λ=Lo/i查規(guī)范[1]附錄A取值；λ為計(jì)算長細(xì)比，λ=Lo/i=2840/15.90=179，查表[1]φ=0.223；Lo為立桿計(jì)算長度，取2840mm，i為桿件截面回轉(zhuǎn)半徑，取15.90mm；A為桿件截面積，取424mm2；f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取205N/mm2；立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果為：

N／φA=16.614×103/0.223×424=175.713 N/mm2＜f=205 N/mm2

立柱承載力尚留有余地，加上梁下增設(shè)的立柱，足以承擔(dān)上部景觀所增加的荷載。

另外，用300×300組成的格構(gòu)柱，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，單根立柱的承載力為22.5kN。設(shè)置在次梁交叉處的格構(gòu)柱和先施工的新增混凝土柱提高了原頂板的承載能力，可分擔(dān)剩余荷載。綜上所述，支撐架施工能保證加固期間的結(jié)構(gòu)安全。

5 結(jié)語

該工程地下車庫改造加固的成功實(shí)踐證明，對(duì)于已完結(jié)構(gòu)構(gòu)件（地下室頂板）施工期間和施工過程中出現(xiàn)裂縫和承載力不足的加固改造工程，通過對(duì)加固時(shí)的臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)，結(jié)合超載原因?qū)Y(jié)構(gòu)部分采用槽鋼進(jìn)行了支撐和荷載置換，是一種行之有效的加固改造方法，同時(shí)該加固方法施工周期短，可靠性高，工程造價(jià)低，對(duì)同類工程具有重要的參考借鑒意義。

[1]GB 50017-2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

[2]GB 50367-2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Temporary Bracket Design for Structural Element Reinforcement of an Underground Garage in a Project

This paper takes structural element reinforcement of an underground garage in a project as an example,introduces the key design and construction points of establishing temporary brackets to assure the safety of the finished structure.

temporary bracket;replacement;reinforcement;monitoring

U448.11

：A

：1671-9107（2016）11-0040-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.040

基金論文：該論文為重慶市建筑科學(xué)研究院“既有建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程”（項(xiàng)目編號(hào)：建標(biāo)字[2014]第2-1-7號(hào)）項(xiàng)目論文之一。

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.044

2016-08-31

龔文璞（1962-），男，重慶人，本科，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事建筑工程的施工與管理。