一種柱截面增大加固時梁板節(jié)點處施工技術(shù)探討

陳 剛 金人杰

1上海申康衛(wèi)生基建管理有限公司 上海 200041

2上海申康醫(yī)院發(fā)展中心投資建設(shè)部 上海 200041

1 工程背景概況

1.1 工程概況及周邊環(huán)境

本工程位于上海市閔行區(qū)，工程由6個單體組成，其中1#～3#、5#以及4#樓地下室為既有建筑，4#樓上部及6#樓整體為新建結(jié)構(gòu)。本文主要以4#樓地下室加固處梁柱板節(jié)點處施工技術(shù)作為載體進行討論、研究。

4#樓位于整個場地北塊，其北側(cè)為6#樓，西側(cè)為春潮路，南側(cè)為3#樓，東側(cè)為宿舍區(qū)。其地下室為2層已建的混凝土結(jié)構(gòu)，上部新增17層鋼結(jié)構(gòu)（加固施工完成后建設(shè)）。

1.2 加固概況

4#樓原有僅地下室2層，為混凝土結(jié)構(gòu)，因上部新增17層鋼結(jié)構(gòu)樓層，為滿足承載力要求，其地下室柱采取包箱型鋼增大截面的加固做法。箱型鋼從底板一直通長加固至±0.000（首層轉(zhuǎn)化為鋼柱），由于鋼板需穿透樓板，該節(jié)點處施工處理非常關(guān)鍵，影響到結(jié)構(gòu)的安全性。

2 施工難點分析

本工程主要加固豎向構(gòu)件柱，框架梁不做加固，原梁柱節(jié)點作為受力關(guān)鍵點，需進行保護，對節(jié)點處加固施工要求高。

由于加固的箱型鋼為從下至上通長加固，對于樓層節(jié)點處樓板需開洞處理，但是開洞或破壞板柱、板梁的連接，所以如何處理該處節(jié)點的鋼筋、以及復原該處結(jié)構(gòu)為該處施工的重中之重。

3 施工部署

對于加固工程，應(yīng)根據(jù)加固圖紙要求，結(jié)合現(xiàn)場實際環(huán)境和構(gòu)件尺寸的測量復核，對加固方案進行調(diào)整確認，具體方案的確定分析如下：

3.1 施工流程確定

原結(jié)構(gòu)構(gòu)件測量復核→加固節(jié)點方案確認→樓板開洞處理→柱包箱型鋼加固施工→高強混凝土灌漿施工（原混凝土柱與箱型鋼之間）→樓層梁板節(jié)點鋼筋及柱鋼筋處理→模板施工→混凝土澆筑施工

3.2 節(jié)點處理方案確定

經(jīng)現(xiàn)場勘查復核，4#樓地下室原結(jié)構(gòu)樓板厚度為150mm/180mm，框架梁尺寸基本為400×600mm，框架柱尺寸基本為900×900mm，局部現(xiàn)場尺寸有偏差，但偏差尺寸在設(shè)計允許范圍內(nèi)。根據(jù)設(shè)計要求，原框架柱進行加固，加固形式為外包箱型鋼并澆筑混凝土擴大截面，使其成為新的勁性柱，加固后的柱尺寸主要為1600×1700mm、1600×1750mm、1500×1750mm等。加固后的截面在原尺寸的基礎(chǔ)上擴大了600mm～850mm，對原結(jié)構(gòu)的梁板影響較大。

加固節(jié)點處理方案確定：

本次加固主要為框架柱，框架梁作為結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，其余框架柱之間的連接不得破壞，在柱加固時其豎向鋼板進行優(yōu)化，應(yīng)采取包裹框架梁的方法進行施工。

框架柱整體加固范圍較大，主要影響為外包鋼的上下聯(lián)通，原結(jié)構(gòu)樓板必須開洞以便加固施工。為降低對樓板影響，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行節(jié)點鋼板優(yōu)化，減少樓板開洞范圍。

樓板開洞處，考慮到加固柱周邊不可避免的有材料堆放、人員及設(shè)備經(jīng)過的情況，對開洞處樓板下采取局部加固措施。

樓板開洞處后續(xù)需要復原，對于開洞是原鋼筋不得全部切斷，應(yīng)按照規(guī)范搭接要求，預(yù)留出上下皮鋼筋的搭接長度。

4 主要施工要點

4.1 外包鋼節(jié)點深化

原柱加固完成后的尺寸為1600×1700mm、1600×1750mm、1500×1750mm等，但其外包鋼尺寸主要為1200×1300mm。由于鋼板在地下室上下貫通的，所以樓層處鋼板形式對梁板處理影響很大，施工前有限對該處節(jié)點板進行深化。

（1）節(jié)點鋼板深化原則：首先必須保證現(xiàn)場結(jié)構(gòu)及自身結(jié)構(gòu)工程安全可靠；鋼結(jié)構(gòu)深化要充分體現(xiàn)及實現(xiàn)原設(shè)計的意圖、理念及關(guān)注重點。要進行科學合理的深化和優(yōu)化，充分體現(xiàn)其經(jīng)濟合理性；施工設(shè)計應(yīng)以原設(shè)計圖為依據(jù)，加工安裝詳圖設(shè)計應(yīng)以施工圖為依據(jù)。

（2）節(jié)點鋼板深化布置：該處節(jié)點將原箱型鋼板進行分解，按照梁尺寸分成4塊T型板以及4個輔框（套接在梁上），這樣可以避免破壞原結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點，也可以通過拼接讓外框鋼板通長連接。

節(jié)點鋼板分解示意圖

4.2 樓板開洞施工

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，梁柱節(jié)點處的樓板必須開洞處理，否則無法滿足上下鋼板貫通的鋼柱施工，但樓板開洞后對樓板原結(jié)構(gòu)性能有一定影響，可能涉及到二次加固。如何減小開洞對原樓板的影響，主要由以下幾個措施：

（1）考慮到開洞尺寸不大，距離柱邊出來600mm。洞口拆除方式采用人工拆除的方法 ，拆除設(shè)備主要包含：

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（2）洞口拆除工序為：根據(jù)需鑿除洞口大小進行測量定位→剝除板表層混凝土→割斷與柱、梁側(cè)連接的鋼筋（板側(cè)鋼筋保留，其長度應(yīng)滿足規(guī)范搭接要求）→人工鑿除區(qū)域混凝土→清理垃圾。

樓板開洞示意圖及現(xiàn)場照片

（3）關(guān)于樓板處鋼筋處理原則，跟柱連接的地方影響到豎向鋼板施工的采取切斷措施，與梁側(cè)連接區(qū)域根據(jù)實際情況確定，能保留的予以保留，只剝除混凝土。對于樓板鋼筋另一側(cè)（即保留側(cè)）其保留長度應(yīng)當符合規(guī)范中鋼筋搭接長度要求，以便后期樓板復原時鋼筋搭接。

（4）本工程原有結(jié)構(gòu)板是雙向板，由于雙向板是依靠兩個方向的受力鋼筋傳遞荷載的，受力比較復雜。在柱中心線上有梁的雙向板中，梁充當了柱上板帶，但板單獨充當了中間板帶，板角主要在剪力方面起作用，這里很少成為問題[1]。本次開洞主要集中在板角區(qū)域，整體對板的影響較小。

4.3 開洞后樓板加固措施

由于樓板角部開洞處理后，該區(qū)域局部板變成了懸挑板，由于施工時其材料及人員、設(shè)備等不可避免的會在此處進行臨時堆放或施工，為了保證施工階段的安全，同時也為了保證該處樓板不被施工荷載破壞變形，在樓板開洞前對懸挑板區(qū)域進行局部加固處理：

（1）加固方式：懸挑板采用Ф48*3.2的鋼管支撐臨時加固，鋼管質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700）中Q235-A級鋼的規(guī)定。

（2）臨時支撐架采用兩跨設(shè)置，跨度為1500mm，步距采用2000mm。立桿在同一水平面內(nèi)對接接長數(shù)量不得大于總數(shù)量的 1/2，接長點應(yīng)在層距端部的 1/3 距離范圍內(nèi)，接長桿應(yīng)均勻分布在支撐架體平面范圍內(nèi)。嚴禁相鄰兩根立桿同步接長，立桿的接長應(yīng)采取滿足支撐高度的最少接點原則。

（3）加固排架需設(shè)置垂直剪刀撐，垂直剪刀撐沿梁長兩側(cè)連續(xù)設(shè)置；同時設(shè)置一道水平剪刀撐，水平剪刀撐應(yīng)在水平面上與縱橫向水平桿形成45°～60°夾角,并與立桿用旋轉(zhuǎn)扣件相連接,不能與立桿連接時,應(yīng)在靠近立桿節(jié)點處與水平桿連接。

4.4 樓板復原施工

樓板開洞后的內(nèi)力增大和承載力降低與洞口大小直接相關(guān)，作為簡化處理，當垂直于板受力方向的洞寬度b≤1000mm，或者D≤1000mm，可采用補償鋼筋法[2]。

（1）洞口恢復前將原有鋼筋板正，由于在樓板開洞時保留了足夠的鋼筋長度，其鋼筋可以直接錨入后澆筑的柱截面中。對于局部錨固長度不足的區(qū)域，可采取將板鋼筋與柱鋼板焊接連接方式處理

樓板復原鋼筋處理示意圖

（2）新老砼結(jié)合面處理：清除原結(jié)構(gòu)混凝土表面酥松層、浮漿、油污、雜質(zhì)，若表面有蜂窩、裂縫，應(yīng)進行修補，修補材料為建筑結(jié)構(gòu)膠拌石英砂（比例1：2）。打磨混凝土直至露出結(jié)構(gòu)堅硬基層本體、擦除表面浮灰后打毛，柱表面凹凸不平度不小于4mm，間距不大于200mm。

（3）砼采用灌漿料砼，結(jié)構(gòu)砼的強度等級必須符合設(shè)計要求。澆注砼時鋼筋骨架一旦變形或移位應(yīng)及時糾正。澆注砼時應(yīng)連續(xù)進行，確保密實，澆注時間不超過初凝時間。

（4）養(yǎng)護：在澆注砼完畢后12小時以內(nèi)對砼加以覆蓋并保濕養(yǎng)護，澆水次數(shù)應(yīng)能保持砼處于濕潤狀態(tài)，一般不少于7小時。砼強度在未達到標準前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。

5 總結(jié)

本工程是在既有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)因新增樓層導致結(jié)構(gòu)柱加固的工況，由于柱加固采用的是外包箱型鋼再配合加大截面使原框架柱變成新的勁性柱做法，導致新增截面增大，直接影響到原結(jié)構(gòu)梁板。本文針對該工況下節(jié)點處梁板處理的施工技術(shù)進行討論，為既有建筑加固中梁板柱節(jié)點處理提供了參考，具有較高的借鑒意義。