范冬冬,許 寬,王 浩
(江蘇鼎達(dá)建筑新技術(shù)有限公司,江蘇 常州 213000)
某建筑為6層工業(yè)車間廠房,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),2014年竣工投入使用。2016年該樓發(fā)生火災(zāi),起火源位于1樓西側(cè),通過電纜槽燒至2樓,2樓火源又通過物料輸送吊裝口躥至3~5樓,造成部分構(gòu)件出現(xiàn)開裂、剝落、露筋等受損現(xiàn)象。由于主要起火源位于1層,2層結(jié)構(gòu)受損較為嚴(yán)重。
事后建設(shè)單位委托檢測(cè)單位對(duì)火災(zāi)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),設(shè)計(jì)單位根據(jù)檢測(cè)報(bào)告出具加固處理方案。本工程主要加固施工方法包括:①對(duì)受損構(gòu)件進(jìn)行局部混凝土置換,置換材料主要為Ⅳ類水泥基灌漿料;②粘貼碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)。
由于主要起火源位于1層,1層框架柱受損較嚴(yán)重,通過取芯分析,個(gè)別柱損傷層厚度近100mm。對(duì)需置換的1層框架柱采用 180mm×8mm鋼管(材質(zhì)Q235B)及千斤頂進(jìn)行臨時(shí)支撐,支撐頂端支撐在與柱相連2層結(jié)構(gòu)平面梁底,支撐底端支撐在與柱相連地梁頂,如圖1所示。
圖1 1層柱鋼管支撐
2層及以上柱受損情況較輕,且考慮到現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸困難,在與柱相連梁底設(shè)置4根 48.3mm×3.6mm鋼管支架及可調(diào)托撐進(jìn)行臨時(shí)支撐,2層層高最高,因此以2層為例,如圖2所示。
圖2 2層及以上柱鋼管支撐
圖3 梁邊板底鋼管支撐
先對(duì)梁局部進(jìn)行鑿除,判斷受損情況,對(duì)受損嚴(yán)重的梁,梁底筋全部鑿出,在梁邊板底設(shè)置 48.3mm×3.6mm鋼管及可調(diào)托撐進(jìn)行臨時(shí)支撐,支撐體系連續(xù)2層設(shè)置,以2層為例,如圖3所示,其余情況下梁鑿除深度較小,且樓面活荷載及設(shè)備荷載已基本移除,修復(fù)時(shí)不需設(shè)置臨時(shí)支撐。
1)柱支撐單獨(dú)設(shè)置在與柱相連梁底,采用在各個(gè)支撐間增加系桿的措施,以提高整個(gè)支撐體系的穩(wěn)定性。對(duì)柱180mm鋼管支撐,采用∟100×10作為系桿與鋼管焊接連接,間距1.5m;對(duì)柱 48.3mm鋼管支撐,采用 48.3mm×3.6mm鋼管作為系桿,與支撐扣件連接,間距1.5m,如圖4所示。
圖4 提高支撐體系穩(wěn)定措施
2)梁支撐體系可與周邊施工腳手架相連,提高其整體穩(wěn)定性。
柱軸力N=1024kN,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,柱每邊鑿除約100mm深,原柱截面550mm×650mm,截面削弱31%,考慮鑿除后柱仍可提供60%承載力,鋼管支撐需承擔(dān)40%柱軸力值,因此每根鋼管需提供102.4kN支撐力。
湯甲真1924年農(nóng)歷二月出生于湖南寧鄉(xiāng)縣一個(gè)世代務(wù)農(nóng)的大家庭。其父親是家里唯一的知識(shí)分子,曾任半耕半教的小學(xué)教員。
3.1.2 計(jì)算參數(shù)
180mm×8mm鋼管鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215MPa,鋼管凈截面面積A=4320.64mm2,截面慣性矩I=1.6×107mm4,截面回轉(zhuǎn)半徑i=60.88mm,構(gòu)件長(zhǎng)度5950mm,取1.2為分項(xiàng)系數(shù),則承擔(dān)軸向力N=122.9kN。
3.1.3 支撐驗(yàn)算
1)強(qiáng)度驗(yàn)算 N/A=122900/4320.64=28.44<215MPa,滿足要求。
2)剛度驗(yàn)算 長(zhǎng)細(xì)比=5950/60.88=97.7<150,滿足要求。
3)整體穩(wěn)定驗(yàn)算 N/ψA=43<215MPa(穩(wěn)定系數(shù)ψ=0.661),滿足要求。
3.1.4 梁抗剪驗(yàn)算
鋼管支撐安裝于地梁頂及2層結(jié)平梁底之間,尚需對(duì)梁的抗剪承載力進(jìn)行驗(yàn)算,取截面較小梁地梁進(jìn)行驗(yàn)算。
1)梁截面參數(shù) 梁截面寬度b=300mm,梁截面高度h=400mm,混凝土C30,fc=14.3MPa,ft=1.43MPa,箍筋 8@100(雙肢),fy=360MPa,剪力V=122.9kN。
2)截面限制條件驗(yàn)算 ho=360mm,hw=ho=360mm,hw/b=360/300=1.200≤4.00,因此 0.25×βc×fc×b×ho=386.100kN>
現(xiàn)階段活荷載及樓面設(shè)備荷載已基本移除,樓板厚100mm,樓面荷載按6kN/m2進(jìn)行計(jì)算。取受荷面積最大柱1 V=122.9kN,滿足要求。
3)抗剪承載力驗(yàn)算:
2層及以上柱 48.3mm鋼管支撐荷載計(jì)算后,每根鋼管需提供支撐力為20.5kN,通過支撐驗(yàn)算,強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿足要求。梁的抗剪驗(yàn)算結(jié)果也滿足要求。
3層結(jié)平梁支撐架自身強(qiáng)度驗(yàn)算同2層結(jié)平梁,可滿足要求。支撐架荷載傳遞給2層結(jié)平梁,尚需對(duì)2層結(jié)平梁承載力進(jìn)行驗(yàn)算,以2層結(jié)平②/軸梁為例。
1)2層結(jié)平梁抗彎承載力驗(yàn)算中支座抗彎承載力計(jì)算為455.886kN·m<M1=494.04kN·m,不滿足要求。
2)2層結(jié)平梁抗剪承載力驗(yàn)算中抗剪承載力Vmax=306.388kN<V=370.56kN,不滿足要求。
綜上,2層結(jié)平梁不足以承擔(dān)3層傳遞下來的荷載,2層結(jié)平梁支撐需待3層結(jié)平梁加固完成3d后方能拆除。
根據(jù)上述計(jì)算,取2層結(jié)平梁極限抗彎承載力Mmax=455kN·m,反推出2層結(jié)平梁所能承受均布荷載qw=70.3kN/m。取2層結(jié)平梁極限抗剪承載力Vmax=300kN,反推出所能承受均布荷載qv=62.5kN/m。故2層結(jié)平梁所能承受均布荷載取qn=qv=62.5kN/m,剩余荷載由2層支撐架承擔(dān),剩余荷載qs=14.7kN/m。支撐架自重q2=1.3kN/m,每側(cè)支撐架承擔(dān)荷載q=8.65kN/m,根據(jù)計(jì)算,2層結(jié)平梁每側(cè)支撐架承受18kN/m均布荷載,可通過計(jì)算,現(xiàn)每側(cè)支撐架承受8.65kN/m均布荷載,亦可通過計(jì)算。
綜上,梁 48.3mm鋼管支撐需連續(xù)2層設(shè)置,待上層梁灌漿料澆筑完成3d后,方可拆除下層梁鋼管支撐。
按照方案要求,通過對(duì)受災(zāi)建筑加固處理,恢復(fù)了結(jié)構(gòu)承載力,并通過相關(guān)構(gòu)造措施予以補(bǔ)強(qiáng),提高結(jié)構(gòu)耐久性,達(dá)到預(yù)期加固效果。
施工過程中設(shè)置的臨時(shí)支撐,是加固施工安全、穩(wěn)定進(jìn)行的重要保障,同時(shí)使相關(guān)構(gòu)件處于卸荷狀態(tài),有利于結(jié)構(gòu)加固。通過對(duì)不同構(gòu)件選擇相適應(yīng)的支撐方案,加快了施工進(jìn)度,節(jié)約了施工成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。