既有柱與新增梁節(jié)點錨固技術的研究及應用

王 征

(河南理工大學 土木工程學院，河南 焦作 454000)

既有柱與新增梁節(jié)點錨固技術的研究及應用

王 征

(河南理工大學 土木工程學院，河南 焦作 454000)

充分利用既有建筑，在保證安全的同時增加新的使用功能，建筑結構加固發(fā)揮著越來越重要的作用。本文針對混凝土結構的加固特點，結合工程實例，著重分析研究既有柱的加固方法，新增梁柱節(jié)點的錨固技術及受力問題，以期尋求一種較為可靠、經(jīng)濟、合理的加固方式。

混凝土結構；加固方法；梁柱節(jié)點

1 工程概況

該項目為某集團鋼鐵有限公司高爐出鐵系統(tǒng)改造工程，該項目本質(zhì)上是一個新增平臺工程，新增平臺標高+4500 mm。需新增平臺的平面布置如圖1所示。

圖1 新增平臺平面布置圖(單位:mm)

該改造工程項目中，新增加的平臺整體荷載為1000 kN，在加固改造過程中首先應對原基礎進行檢測及承載力驗算，檢測后發(fā)現(xiàn)其原基礎狀況良好，沒有明顯的不均勻沉降；且經(jīng)驗算，原基礎的承載能力可滿足結構改造后的要求，因此對于原基礎不再進行加固。

原柱子采用C30混凝土澆筑，Z-1截面尺寸為600 mm×700 mm，Z-2截面尺寸為600 mm×600 mm，且經(jīng)過計算及相關專業(yè)檢測，原柱子的承載力同樣能夠滿足加固后的要求，但仍需對其進行質(zhì)量鑒定。鑿開柱子部分抹灰層后發(fā)現(xiàn)原混凝土柱子施工質(zhì)量較差，有較多蜂窩、麻面缺陷，局部位置有露筋且已銹蝕，柱子的整體密實度比較松散。因此，應對柱子采取加固措施。

2 原混凝土柱加固方案

圖2 需加固柱子平面布置圖(單位：mm)

隨著新材料、新工藝、新技術在加固領域的廣泛應用，加固的方法也越來越多樣化。但是，針對不同的工程條件和技術要求，要盡可能地選擇最適宜的加固方案。在柱子加固的過程中，常會遇到新舊混凝土的界面處理、新舊混凝土共同受力以及如何有效提高新舊混凝土界面的抗剪強度等問題。需加固柱子平面布置圖如圖2所示。

對于加固的柱子而言，其本質(zhì)上屬于二次組合結構，新舊兩部分混凝土受力存在著應力、應變不同步的問題。對于既有柱子，其在加固前已經(jīng)載荷受力(即第一次受力)，當結構因承載能力不足而進行加固時截面應力水平一般都很高。然而，新增部分結構在加固后并不立即分攤荷載，而是在二次受力情況下，才開始受力。這樣，就使得加固后的柱子在其后的第二次載荷受力過程中，存在著新加固部分的應變始終滯后于原柱子的應變。因此，在無卸荷措施的情況下，新加固部分一般都難于充分發(fā)揮其承載能力?；炷良庸探Y構新舊兩部分能否共同工作，關鍵在于結合面能否有效的傳遞剪應力。相關試驗研究表明，如果對新舊混凝土界面的處理不恰當，二次澆筑混凝土的粘結抗剪強度將會遠遠低于整體現(xiàn)澆混凝土的抗剪強度。對于新舊混凝土界面的處理，采取了鑿毛、涂抹結構膠措施，以此來保證其界面的強度。

圖3 柱子加固示意圖(單位:mm)

在處理原混凝土柱子時，首先應鑿除疏松混凝土，將老混凝土表面鑿毛并刻槽，且溝槽之間的距離小于5 mm，槽溝深度大于3 mm。用清水沖洗構件表面，用鋼刷或鋼絲球對鋼筋表面進行除銹處理。同時，為有效保證柱子的軸心抗壓強度，并使其具有良好的整體性，對新增的箍筋采用焊接處理。加固柱子的縱筋采用植筋的方法錨入基礎，其錨入深度滿足規(guī)范要求。然后，在原混凝土柱表面均勻涂刷結構膠，支設模板，并注意模板和鋼筋之間的距離，保證鋼筋保護層厚度滿足規(guī)范要求。支模完畢后，澆筑灌漿料，拆模后，應及時灑水養(yǎng)護。柱子加固示意圖如圖3所示。

3 梁柱節(jié)點的錨固技術

該工程本質(zhì)上屬于增層項目，新增梁與既有柱之間的錨固既是難點也是重點。對于新增的梁柱節(jié)點，主要采用兩種錨固方案，并以此進行對比分析。

圖4 新增梁柱節(jié)點錨固示意圖

方案1：新增平臺梁的鋼筋穿入柱子時，首先采用探測儀探測出柱子內(nèi)鋼筋的位置，然后在沒有鋼筋的位置打孔，穿入新增平臺梁的鋼筋。植筋的過程是將鋼筋穿入已注入結構膠的鉆孔中，而膠的兩側則分別是鋼筋和粗糙的混凝土孔壁。在鋼筋埋植前應清除孔內(nèi)雜物，同時要對埋入部位做到規(guī)范的除銹處理，這有利于鋼筋結構性能的充分發(fā)揮。在鋼筋的插入過程中要進行反復地旋轉，必要時要采用重復插拔的方法，以使得鋼筋和結構膠能夠迅速全面結合，避免鋼筋和結構膠之間出現(xiàn)氣泡和縫隙。當鋼筋埋植完畢和相關細節(jié)處理就位后，對鋼筋的位置進行扶正處理，對容易出現(xiàn)位置偏差的部位進行固定。詳圖如圖4所示。

圖5 新增梁柱節(jié)點錨固示意詳圖(單位:mm)

方案2：新增平臺梁的鋼筋穿過柱子時，首先在沒有鋼筋的位置鉆孔，并打穿柱子，然后穿入新增平臺梁的鋼筋。并對穿過柱子的鋼筋另一側進行錨板塞焊，當鋼筋錨板塞焊和相關細節(jié)進行就位后，對鋼筋的位置進行扶正處理，并對容易出現(xiàn)位置偏差的部位進行固定，同樣應采取措施避免擾動，然后對柱子中穿筋的孔壓入灌漿料，并保證填充質(zhì)量。錨固節(jié)點詳圖如圖5所示。

對于既有柱與新增梁的節(jié)點處理，植筋錨固是較為常用的施工方法，其技術比較成熟，施工速度快，操作簡便，且施工成本較為經(jīng)濟。隨著新型結構膠材料及其配套施工工具的廣泛應用，植筋技術已比較成熟，且該法對原混凝土柱的破壞相對較小。因此本文采用植筋的方法處理新增梁柱的節(jié)點。

4 結 語

混凝土結構作為一種被普遍采用的建筑結構形式，越來越廣泛的應用于各種建筑物中。但是在長期的使用過程中，由于其施工質(zhì)量不滿足要求或建筑使用功能的改變的原因，需要對原有結構進行加固、改造、維護。對于結構加固改造過程中所遇到的相關問題，要根據(jù)需加固建筑的具體特點，綜合考慮安全、質(zhì)量、經(jīng)濟、環(huán)境等因素，最終選擇一種切實可行的加固方案。通過結構加固系列性試驗和相關工程實例逐漸積累經(jīng)驗，形成可被廣泛認同并應用的理論，最終推動建筑行業(yè)加固改造領域的健康發(fā)展。

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Research on Node Anchorage Technology of Column and Beam and Application

WANG Zheng

(Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000,China)

Nowadays a large number of buildings needed to be reinforced and reconstructed. First, existing buildings should be made full use of. Second, new features should be taken in buildings reconstruction based on security. It is no denying that building structure reinforcement is playing an increasingly important role. Characteristics of reinforced concrete structure are considered. Reinforcement method of column, new beam-column joints of anchoring technology and mechanical problems in project example are studied in order to seek best way.

concrete structure; strengthening methods; beam-column joints

2016-11-10

王征(1988-)，男，河南南陽人，在讀碩士研究生，主要從事結構加固改造方面的研究.

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.01.013

TU74

A

1674-5403(2017)01-0045-03