增大截面法用于微小型加固改造工程的探討

邱輝

桂林市建筑設(shè)計研究院（541002）

增大截面法用于微小型加固改造工程的探討

邱輝

桂林市建筑設(shè)計研究院（541002）

舉例分析運用增大截面法對工程中梁板進(jìn)行局部改造及加固，適用于小型工程及技術(shù)落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)的工程。

梁板加固；增大截面法；加固改造

0 前言

隨著我國房屋建設(shè)飛速發(fā)展,各式各樣服務(wù)于社會的房屋建筑得到了井噴式的發(fā)展和建設(shè),但伴隨而來的房屋改造加固工作也越來越多,一方面原因是盲目建設(shè)，一些房屋功能出現(xiàn)市場飽和，另一方面原因是社會發(fā)展對房屋的使用功能要求越來越高，越來越精細(xì)。

對于偏遠(yuǎn)地區(qū)和小項目的微小型加固改造工作，技術(shù)選擇上局限性是相當(dāng)大的，原因大致有以下三點：

1）加固項目偏遠(yuǎn)，建設(shè)方預(yù)算有限。當(dāng)?shù)貨]有具有專業(yè)加固資質(zhì)的企業(yè)，外地有資質(zhì)的企業(yè)鑒于材料機(jī)械運輸及人工成本高，不愿去接手。

2）加固量太小。對于幾根梁幾塊板的處理，建設(shè)方一般讓房屋設(shè)計單位出解決方案，讓現(xiàn)場施工單位施工。

3）偏遠(yuǎn)地區(qū)和小項目的施工企業(yè)資質(zhì)一般不高，技術(shù)能力有限，當(dāng)具有專業(yè)資質(zhì)的加固企業(yè)不愿接手時，只能自己去處理，由于材料和技術(shù)的局限，往往只能選擇最基本的加固改造方案。

因此，新增構(gòu)件、加大截面法和植筋技術(shù)就成了最“因地制宜”的方法。以下將列舉一些工程實例來說明板、非框架梁和框架梁的微小加固改造方法。

1 微小加固改造方法分析

1.1 板

情況一：有邊梁時樓板開洞，需將洞口封閉。

此類情況一般為取消扶梯、樓梯或小型中庭。處理方法一般為兩種：一種為在洞口邊梁植入板底筋與面筋（見圖1），另一種為在洞口邊梁上角開槽口（見圖2）。

操作注意事項：1）當(dāng)采用植筋時，應(yīng)鑿掉接板厚部位的梁保護(hù)層，新植入的板面筋應(yīng)在第一排梁縱筋之下。按正常板保護(hù)層施工時，新增樓板的板面標(biāo)高約低于相鄰板板面30 mm。若需要混凝土澆筑與相鄰板平時，此30 mm混凝土計入板面恒荷載。根據(jù)板面筋植入的設(shè)計深度要求，新增板邊界可按固結(jié)也可按鉸接。

圖1 新增樓板與原有梁連接節(jié)點大樣一

圖2 新增樓板與原有梁連接節(jié)點大樣二

2）采用梁角開槽時，應(yīng)鑿掉槽口部位的梁保護(hù)層，采用鉆機(jī)在梁上鉆出排孔后，再人工鑿除槽口，不得直接采用切割機(jī)或電錘，以免造成梁混凝土整體損傷及梁鋼筋損壞。新增樓板邊界一般按鉸接計算。

情況二：無邊梁時樓板開洞，需將洞口封閉。

圖3 新增板筋與原有板筋連接節(jié)點大樣

此類情況一般為取消設(shè)備管井。處理方法一般為鑿開洞邊混凝土露出板鋼筋，新增短筋與原鋼筋單面焊接10 d（見圖3）。

情況三：增加懸挑板。

此類情況一般為房屋立面改造。處理方法為在樓層梁的板下按設(shè)計需要鋼筋直徑及間距鉆排孔，鉆孔橫穿梁截面，鋼筋涂抹植筋膠后穿過孔洞在梁內(nèi)側(cè)露出并開絲,鋼筋端頭用角鋼成排相連后，使用開絲配套螺母擰緊（見圖4）。挑端按正常情況綁扎鋼筋澆搗混凝土。

圖4 增加懸挑板大樣一

操作注意事項：為提高懸挑構(gòu)件的安全度，懸挑構(gòu)件一般不宜采用或單獨采用植筋技術(shù)，應(yīng)配合其他錨固方式組合使用。設(shè)計鋼筋應(yīng)稀疏，以避免梁上鉆孔過密，當(dāng)鉆孔過密時，應(yīng)加寬邊梁截面（此方法不適于與磚混結(jié)構(gòu)）,加寬幅度不應(yīng)小于100 mm，此時新增鋼筋可彎錨在新增混凝土里，但鉆孔內(nèi)的植筋膠不得取消。在外墻增設(shè)時，必須在外墻與挑板交界處的迎水面做好防水處理（見圖5）。

圖5 增加懸挑板大樣二

情況四：板配筋不足。

此類情況一般出現(xiàn)為房間功能或分割改變，引起荷載變大。方法一：當(dāng)條件允許時可以采用塑性內(nèi)力重分布分析：詳見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010。方法二：當(dāng)不影響室內(nèi)空間使用時可以采用加次梁分割板塊。

操作注意事項：當(dāng)施工原因造成樓板厚于設(shè)計值，導(dǎo)致配筋不滿足最小配筋率時，可以將多出來的板厚按荷載計算復(fù)核配筋，一般可不用加固處理。

1.2 非框架梁

情況一：房間分割改變，需增設(shè)非輕質(zhì)墻體，板承載力不足，需增設(shè)次梁，或者樓板需要大開洞，需增設(shè)洞邊梁。

加固改造操作方法如下：

1）當(dāng)板上墻體通長板跨且沒有落于板面的洞口時，可以采用圖6方法。用梁跨過板面，新增梁只承受新增墻體荷載。

2）樓板開通槽，在垂直主梁方向增設(shè)次梁。

圖6 增設(shè)次梁方法

操作注意事項：若樓板需開洞，當(dāng)開洞后剩余板有錨于邊梁或者在相鄰板錨固滿足La時,可按懸挑板驗算配筋。當(dāng)滿足承載力及變形要求時，可不再增設(shè)洞口邊梁。在改造方案時應(yīng)積極與建筑專業(yè)溝通，在滿足建筑要求時應(yīng)使加固量盡量減少。

情況二：房間功能改變，板面荷載增加或直接作用于次梁上的線荷載增加，導(dǎo)致次梁底筋不足。

加固改造方法如下：

1）使用T型截面復(fù)核梁承載力。現(xiàn)在項目一般用軟件計算，梁一般按矩形截面設(shè)計，在有需要時可人工按T型截面復(fù)核梁截面承載力。

2）當(dāng)板上墻體通長板跨且沒有落于板面的洞口時，可以采用圖7。方法向上加高梁截面。此方法施工方便，但是會受到原配底筋最小配筋率的限制，使得梁高增高限制。

3）當(dāng)增加的荷載延梁長均勻或者新增集中荷載在梁跨中時，可按魚腹式梁處理，新增底筋漸緩在近梁支座處與原梁底筋焊接。

4）只增加底筋方法，如圖8所示。也可按照13G311—1的作法。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，增加開口箍筋對于焊接時的支撐非常有利，而采用13G311—1中的大樣的焊接施工時的支撐需要另行處理。此方法人工耗費量大，鋼筋焊接量大。一般適合對底筋增加不大且梁下使用高度要求較嚴(yán)格的時候采用。

圖7 梁加高大樣一

圖8 梁加高大樣二

5）采用圖9方法向下加高梁截面。粱底筋可按構(gòu)造植入主梁內(nèi)。箍筋施工方法分三種：①新增箍筋與原箍筋焊接;②新增箍筋在梁底縱筋內(nèi)側(cè)植入；③新增箍筋勾在原底縱筋上。第一種人工耗費及鋼筋焊接量大，第三種混凝土鑿除量小，因此，施工單位更愿意與設(shè)計單位溝通采用第二種或第三種方法施工。

圖9 梁加高大樣三

6）采用圖10方法加寬梁截面。一般用于梁下使用高度要求較嚴(yán)格，或者梁下已砌筑有磚墻不便拆除，再或者梁下已安裝橋架及管道不能改動時。

圖10 梁加寬大樣一

情況三：連續(xù)非框架梁支座負(fù)筋不足。

加固改造方法如下：

1）非框架梁設(shè)計時,支座負(fù)筋一般不調(diào)幅,當(dāng)實配鋼筋與計算值相差不大且底筋有富余時可采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010中要求進(jìn)行條幅設(shè)計復(fù)核，也可以用雙筋梁復(fù)核。

2）采用圖11方法加寬梁截面。

3）可采用增加梁截面高度方法來讓負(fù)筋滿足，方法同情況二。也可按13G311—1方法只需在梁根部加腋。

情況四：抗剪承載力不足。

一般情況下，不會出現(xiàn)單方面抗剪承載力不足的情況，最常見的是伴隨梁縱筋不足出現(xiàn)，可按具體情況選用圖9和圖11加寬梁截面進(jìn)行處理。

圖11 梁加寬大樣二

1.3 框架梁

情況一：增設(shè)框架梁。一般出現(xiàn)于框架柱位原為樓板大開洞，現(xiàn)在需要取消洞口封板，因為原工程整體計算各項抗震技術(shù)指標(biāo)均以滿足規(guī)范要求，因此即便新增梁在柱內(nèi)錨固,一般可不按框架梁設(shè)計，按非框架梁要求將新增梁縱筋在框架柱內(nèi)錨固。

加固改造方法如下：

1）當(dāng)條件允許時,植筋宜盡量避開節(jié)點核心區(qū)。因為節(jié)點核心區(qū)是抗震的重點區(qū)域不應(yīng)損傷，另外節(jié)點核心區(qū)鋼筋眾多，既有縱筋彎折又有箍筋加密，鉆孔困難。因此條件允許時可將梁面抬高梁底降低，或者是在節(jié)點核心區(qū)邊的框架梁內(nèi)植入按非框架梁處理。

2）當(dāng)無法避免時，植筋以在節(jié)點核心區(qū)鉆孔數(shù)量越少，鉆孔深度越淺為原則。鋼筋采用大直徑少根數(shù)，當(dāng)?shù)捉疃嘤趦筛鶗r，采用底筋不全入支座的方法。

情況二：框架梁底筋不足。

1）同非框架梁。

2）同非框架梁。

3）同非框架梁。

4）按13G311—1作法，只增加底筋方法。此方法的缺點之前已述，但對于框架梁，其新增鋼筋不入支座的優(yōu)點可以避免在框架柱內(nèi)鉆孔植筋，其局限是原配底筋須滿足現(xiàn)支座處底筋的計算值，即在地震作用下框架梁底筋在支座處配筋會出現(xiàn)較大的情況。

5）同非框架梁，但因注意框架梁的底筋應(yīng)按受拉要求在框架柱內(nèi)滿足錨固長度，錨入柱內(nèi)的底筋只需滿足支座的受拉鋼筋量，其余新增底筋可不入柱內(nèi)。

6）同非框架梁。

情況三：框架梁支座負(fù)筋不足。

加固改造方法如下：

1）采用增加梁截面高度方法，同非框架梁。

2）加寬梁截面，同非框架梁。此時應(yīng)向梁邊離柱邊近的邊加寬，讓新增的負(fù)筋繞過梁柱節(jié)點核心區(qū)，在相鄰的梁內(nèi)錨固，見圖12。

圖12 加寬梁截面

情況四：抗剪承載力不足。同非框架梁。

2 結(jié)語

微小型加固改造工作在一些小項目和偏遠(yuǎn)地區(qū)還是比較普遍的，設(shè)計人員在設(shè)計之前一定要到現(xiàn)場了解清楚施工情況和現(xiàn)場技術(shù)條件，根據(jù)具體情況選擇經(jīng)濟(jì)性好、易施工、耐久性高的處理方案。

[1]GB 5001—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[2]GB 50011—2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3]GB 50367—2013,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[4]13G311—1,混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造[S].北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.

[5]鐘聰明,朱巖松,王福安.京廣中心加固改造設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu),2014,44(24)：89-94.