鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固形式的探討與分析

Discussion and Analysis on Reinforced Concrete Structures

張國印，宋祥林，吳亞平（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶　400039）

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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固形式的探討與分析

Discussion and Analysis on Reinforced Concrete Structures

張國印，宋祥林，吳亞平
（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

摘要：該文介紹了目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常用的加固方式以及在實(shí)際中的應(yīng)用情況，描述了各加固方式的優(yōu)缺點(diǎn)。以某高層寫字樓加固改造為例，對采用的加固方式進(jìn)行了闡述，分析施工中及后續(xù)使用過程中易出現(xiàn)的問題，并提出了幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，供同類工程進(jìn)行施工參考。

關(guān)鍵詞：加固方式；鋼筋；混凝土；材料結(jié)構(gòu)

Abstract:The commonly adopted reinforcement methods and the real application situation of reinforced concrete structure are introduced, with the advantages and disadvantages of each reinforcement method described. Based on the case of a high-rise office building reinforcement, the reinforcement method adopted is elaborated and the problems easily occurring under construction and in utilization are analyzed, with some tips offered for reference.

Keywords:reinforcement method; steel bar; concrete; material structure

0　引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，越來越多的新興建筑出現(xiàn)在華夏大地上。但部分設(shè)計(jì)使用年限已經(jīng)到期的建筑因?yàn)闅v史原因或地理位置等無法進(jìn)行拆除重建，為保證后續(xù)使用過程中的結(jié)構(gòu)安全需要對原有建筑進(jìn)行加固處理，同時部分設(shè)計(jì)使用年限未到期的建筑因使用功能要求的改變需要對原有建筑內(nèi)部格局進(jìn)行改造。保證經(jīng)濟(jì)合理結(jié)構(gòu)安全的情況下選擇有效的加固形式顯得尤為重要。

本文以重慶某高層寫字樓（未到設(shè)計(jì)使用年限，地下3層、地上33層）的改造加固為例，結(jié)合規(guī)范、規(guī)程對加固形式的選擇使用進(jìn)行了闡述，分析施工中及后續(xù)使用過程中易出現(xiàn)的問題，并提出了幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，供同類工程進(jìn)行參考。

1　工程概況及加固形式的選用

該工程為高層寫字樓（圖1）地下3層、地上30層，建筑高度103.75m,總建筑面積35406.42m2，建筑設(shè)防烈度6度，耐火等級一級，建筑使用年限30年。該寫字樓為已建建筑物，1997年開工建設(shè)并于1999年完成大廈的結(jié)構(gòu)主體以及外墻飾面的施工。因建筑使用功能的要求改變，建筑格局需要重新調(diào)整布置，原設(shè)計(jì)部分樓面荷載不能滿足改變后的建筑功能要求，需要對局部梁、板進(jìn)行加固改造處理。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2013）條文內(nèi)容，目前常用的結(jié)構(gòu)加固方式有增大截面加固法、置換混凝土加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復(fù)合材加固法、預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合板加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法、預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法以及繞絲加固法等形式，與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)有托梁技術(shù)、植筋技術(shù)和裂縫修補(bǔ)技術(shù)[1]。

圖1　建筑效果

上述幾種加固形式在施工及后續(xù)使用過程中各有優(yōu)缺點(diǎn)：增大截面加固法施工工藝比較成熟，可以改造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件較為廣泛，從梁、板、柱、墻到一般構(gòu)筑物，但改造方式減小了建筑的凈高且現(xiàn)場濕作業(yè)時間較長；置換混凝土加固法不影響建筑物的凈空，存在現(xiàn)場濕作業(yè)時間長的不利因素；外包型鋼和粘貼鋼板加固法現(xiàn)場僅有抹灰等少量濕作業(yè)，現(xiàn)場施工影響較小且對建筑的外觀和凈空影響較小，但用鋼量偏大且加固效果很大程度上取決于粘貼工藝和操作水平；粘貼纖維復(fù)合材加固法具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重等優(yōu)點(diǎn)，但需要做專門的防火處理。其余幾種加固方法應(yīng)用較少或受條件約束較多（如增設(shè)支點(diǎn)法和預(yù)應(yīng)力加固法加固后對建筑的外觀有較大的影響）[2]。結(jié)合該工程的實(shí)際使用情況和建筑功能要求等，該寫字樓在改造過程中主要采用增大截面加固法和粘貼碳纖維復(fù)合材加固法，加固效果在后續(xù)實(shí)際使用過程中得到了良好的體現(xiàn)。

2　加固技術(shù)的運(yùn)用

該工程主要采用增大梁截面加固法和粘貼碳纖維復(fù)合材加固法，兩種方法根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)或結(jié)合利用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固改造。在建筑高度影響較小的位置（如梁下為建筑填充墻或建筑門洞），原設(shè)計(jì)不滿足后續(xù)使用功能的結(jié)構(gòu)梁采用增大截面加固法（圖4、圖5）或新增結(jié)構(gòu)小梁（圖2、圖3）以便分擔(dān)原有梁的部分受荷范圍處理，同時根據(jù)具體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果梁頂粘貼碳纖維復(fù)合材。對于建筑凈高要求較嚴(yán)格的區(qū)域（如營業(yè)廳、大的寫字間等），梁高受限的情況下更多的采用梁頂部、梁底部以及梁側(cè)（解決受剪不足）粘貼碳纖維復(fù)合材加固法（圖6，圖8-圖11）。原設(shè)計(jì)不滿足后續(xù)使用功能的結(jié)構(gòu)板采用的板頂設(shè)置疊合層和板底粘貼碳纖維復(fù)合材加固法（圖7）。

結(jié)構(gòu)梁采用增大截面加固法配套使用技術(shù)主要為植筋技術(shù)，規(guī)范對于植筋的基本錨固深度計(jì)算公式：ld=0.2*aspt*d*fy/ fbd,按照C35、C40混凝土和HRB400鋼筋計(jì)算，植筋深度＞20d（d為植筋直徑）。由于原有結(jié)構(gòu)支撐梁寬度或豎向剪力墻厚度（200mm、250mm）較小，植筋過程中采用小直徑鋼筋同時增大下部底筋的方法處理。

圖2　新增梁與原有柱墻連接

圖3　A-A剖面

圖4　增高梁與原有柱墻連接

圖5　B-B剖面

圖6　梁頂、梁底粘貼碳纖維平面示意

圖7　板底粘貼碳纖維平面示意

圖8　梁頂碳纖維加固節(jié)點(diǎn)

圖9　梁側(cè)剪力碳纖維加固節(jié)點(diǎn)

圖10　梁底碳纖維加固節(jié)點(diǎn)一

圖11　梁底碳纖維加固節(jié)點(diǎn)二

3　施工和后續(xù)使用過程中的注意事項(xiàng)

加固改造后的建筑因結(jié)構(gòu)構(gòu)件非一次性成型，加固效果的好壞和現(xiàn)場施工工藝有直接的關(guān)系，植筋和粘貼碳纖維受粘結(jié)膠的影響較大。施工過程和后續(xù)使用過程需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）加固改造必須由有加固資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行施工，碳纖維復(fù)合材采用高強(qiáng)度I級單向織布，浸漬、粘結(jié)碳纖維復(fù)合材和鋼板的膠粘劑為A級專門配制的改良性環(huán)氧樹脂膠粘劑膠。碳纖維復(fù)合材和膠粘劑必須進(jìn)行安全性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時，其復(fù)合材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和膠粘劑抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)置信水平c=0.90、保證率為95%的要求。

（2）植筋材料的膠粘劑，必須采用專門配筋的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑或改性乙烯基酯類膠粘劑(包括改性氨基甲酸酯膠粘劑)，其安全性能指標(biāo)必須滿足A級膠要求，種植錨固件的膠粘劑，其填料必須在工廠制膠時添加，嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場摻入。植筋程序完成后需要對新增植筋做拉拔試驗(yàn)，參數(shù)滿足規(guī)范要求[3]。

（3）新增構(gòu)件（增大截面或新增小梁）的鋼筋盡量采用整根鋼筋，若采用鋼筋連接建議采用焊接或機(jī)械連接。

（4）新增構(gòu)件（增大截面或新增小梁）的混凝土等級需高于原設(shè)計(jì)構(gòu)件的混凝土等級，對于構(gòu)件截面增大的后澆混凝土必須采用細(xì)石商品混凝土。

（5）新增構(gòu)件施工及原有構(gòu)件鑿打時下部需要有可靠的支撐，待混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后才能撤下支撐，同時鑿打過程中需要注意觀察周邊構(gòu)件有無震動開裂。建議整體改造完畢后再進(jìn)行砌筑建筑隔墻板或裝修施工。

（6）加固改造后必須按照建筑施工圖房間功能正常使用，不得隨意改變房間功能或墻體材料等。尤其是管線布置須在加固改造時進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋，嚴(yán)禁后續(xù)使用過程中隨意鑿打線槽破壞粘貼的碳纖維復(fù)合材從而出現(xiàn)安全隱患。

4　結(jié)語

隨著我國城市化的推進(jìn)，建筑行業(yè)不斷向前發(fā)展，對房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，房屋建筑的功能改變、使用受損、原有古老建筑抗震措施不周全等，越來越多的建筑采用加固改造處理。改造后的建筑更需要正常使用、正常維護(hù)，避免因后續(xù)隨意改動設(shè)計(jì)而出現(xiàn)二次加固處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ145-2013混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50367-2013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，2013.

[3]鐘志峰.淺析常見建筑結(jié)構(gòu)加固方法選擇與優(yōu)缺點(diǎn)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品2012（1）：169.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

施工安全

綠色施工與安全防護(hù)

1．防墜落設(shè)施

施工現(xiàn)場所有洞口及臨邊位置必須設(shè)置穩(wěn)固的防護(hù)欄桿或防護(hù)門，高度不低于1．2 m，下部需安裝踢腳板。此外還要設(shè)基坑臨邊防護(hù)，普通窗洞口防護(hù)，樓梯間臨邊防護(hù)，門聯(lián)窗洞口防護(hù)，施工電梯口防護(hù)，屋面臨邊防護(hù)和電梯井內(nèi)防護(hù)。

2．防砸設(shè)施

安全通道、材料加工棚等區(qū)域防護(hù)棚上搭設(shè)雙層防護(hù)板，土建施工階段無外架樓棟周邊設(shè)置安全隔離區(qū)或設(shè)置水平防護(hù)棚。在入口處設(shè)置安全通道，在鋼筋加工、木材加工、砌塊加工、材料堆放和人員休息等區(qū)域上方設(shè)置防護(hù)棚。此外還要設(shè)置鋼筋加工棚、木工加工棚、砌體加工棚和吸煙室、飲水間防護(hù)棚。

3．腳手架

搭設(shè)架子前應(yīng)進(jìn)行保養(yǎng)，除銹并統(tǒng)一涂色，顏色力求美觀。腳手架立桿、防護(hù)欄桿、踢腳桿統(tǒng)一漆黃色，剪刀撐統(tǒng)一漆黑黃相間色，綠網(wǎng)要求整潔，平整美觀。

4．特種設(shè)備的防護(hù)

變壓器、電箱和塔式起重機(jī)等特種設(shè)備做好防護(hù)措施，避免施工過程中受到外界干擾，造成損失。

5．消防

施工區(qū)、材料區(qū)、生活區(qū)等區(qū)域配備專門消防設(shè)備，由安全員負(fù)責(zé)。高層建筑配備專業(yè)消防管道，每層設(shè)置消防管接水口，配備消防器具。

6．安全用電

配電系統(tǒng)采用三級配電、二級漏電保護(hù)，配電箱與開關(guān)箱執(zhí)行“一機(jī)、一閘、一漏、一箱”規(guī)定。電箱有門、有扣、有防雨措施，箱體內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)接線圖和分路標(biāo)記，巡視維修每天有記錄且真實(shí)有效。

（摘自：《建筑工人》）

作者簡介：張國印(1982-)，男，河北廊坊人，研究生，高級工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)研究設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2015-10-12

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.03.056

中圖分類號：TU375

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）03-0056-04