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          青島鑫旭輝建筑結構設計有限公司

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          論某高層建筑加固修復技術的綜合應用及監控要點

          更新時間:2016-01-19 21:06:58  |   點擊次數:1039次  |   來源:青島鑫旭輝建筑結構設計有限公司次  |   作者:

          結合實例,詳述了某高層建筑主體結構施工階段,因故導致加強區砼強度不滿足設計要求,為消除隱患,應用綜合加固技術進行加固修復,并對施工難點、要點及處理效果進行了評價和總結。

          論某高層建筑加固修復技術的綜合應用及監控要點

          本工程為18層框架剪力墻結構(帶一層地下室),建筑高度54.3m,筏板基礎。

          1 加固設計目的與加固范圍

          本工程已施工至4層,監理平行檢查發現4號樓一、二層,5、6號樓一層墻柱砼標號低于設計c35要求,后經鉆芯取樣檢測,墻柱梁板砼標號大部分為C20,不能滿足設計要求。

          本次質量事故中,因柱砼強度不足,導致結構的承載能力和剛度下降,撓曲變形同步加大,顯著降低結構的抗裂、抗滲和耐久性,影響結構安全及使用。

          由于剪力墻及梁、板砼強度偏低,直接導致樓棟底部加強區部分墻肢、柱的軸壓比及梁的承載力不滿足相關規范要求,必須予以加固補強。

          經原設計單位復核,除樓板的正彎矩段及支座負彎矩段強度基本滿足要求外,均需進行加固設計。

          2 加固設計參數

          建筑結構安全等級為二級,抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值0.10g。結構抗震等級:剪力墻為二級,框架為三級。

          3 加固修復方案的研討與選擇

          本項目為安居工程,且4號樓外立面緊鄰街區,若方案選擇及現場實施不當,必將造成較大社會負面效應。構思必須先考慮安全,使加固后的建筑結構既能滿足相關規范要求(如建筑物自振周期、構筑物柱軸壓比限值、層間位移要求等),又要考慮可操作性,并盡量采用成熟、可靠、便于后期檢測,和兼顧使用功能不受較大影響的方案;故、項目監理部配合業主多次組織各參建單位會商,對各單一技術、綜合方案反復研討、推敲。本案主要體現墻柱梁加固綜合技術的運用。

          3.1 主要加固工藝

          (1) 加大截面法。在原構件正截面配筋率滿足規范要求前提下,增大主筋面積對提高原構件正截面承載力是非常有效的。通過在截面的受拉區加筑砼圍套,增加構件截面,使新加部分和原構件共同工作,能夠有效地提高構件承載力,顯著改善使用性能。

          該法優點在于其工藝相對簡單、可操作性強,相關設計和施工經驗成熟,可作為梁、板、柱、墻等一般構造物的加固首選;其缺點主要體現在現場施工的濕作業及噪音持續較長,不利于環境保護及綠色施工,對生產和生活存在不利影響,且加固后建筑物存在使用功能和舒適度缺陷(如凈空減小、空間受限等)。

          (2) 粘鋼加固法。其優勢在于其工藝簡單便捷、加固修復效果可靠,固化快、現場僅有抹灰等少量濕作業,對生產生活及環境影響小;同時、顯著降低了因加固對原結構外觀和原有凈空帶來的不利影響;但能否達到預期加固效果,在一定程度上受限于膠粘工藝質量與作業人員施工水平等因素;該法可減小剪力墻構件軸壓比,提高其抗側剛度和抗剪強度,從而彌補因剪力墻砼強度不足帶來的不利影響;

          該法對于處于一類環境中的受彎或受拉構件的加固和對增大構件截面尺寸有嚴格要求、承受靜力作用的構件尤為適用。

          (3) 粘貼碳纖維復合材料。為達到提高建筑物構件承載能力的目的,也通常用膠結材料將碳纖維復合材料貼于被加固構件的受拉區域,使其與原構件截面共同工作。粘貼碳纖維復合材料加固法具有幾乎不增加結構自重、耐腐、耐潮、經久耐用、后期維護費用較低等特點外,還兼具粘鋼加固的優點,但需進行專門的防火處理;除適用于梁、板加固修復外,也適用于各種受力性質的砼結構及一般構筑物的加固。

          (4) 錨栓植筋。滿足錨固深度要求的化學植筋及螺桿,可應于抗震設防烈度≤8度之受拉、邊緣受剪、拉剪復合受力之結構構件及非結構構件的后錨固連接。

          具有施工便捷、固化快、承載、拉拔力大及抗疲勞、抗震動等特點,同時具有在負溫(-15℃)下能固化,且不影響錨固力,固化后可施焊等優點。

          3.2 方案初論及分析

          (1) 方案選擇既要使加固后構件滿足設計及規范要求,同時要兼顧加固期間上部主體結構同步繼續施工的矛盾;為力求使經濟和工期損失降到最低,唯有請有資質有豐富施工經驗的專業分包單位,按照經批準的支撐卸荷和加固施工方案,先支撐卸荷,在確保施工安全的前提下,再綜合各單一加固措施優點,充分發揮綜合應用效應。

          (2) 由于項目性質的特殊性,加固方案必須降低對交付使用后功能及舒適度的影響。

          (3) 事先必須充分考慮加固施工過程中噪聲、光輻射、粉塵、污水等可能會帶來的不利影響,相關區域也需全封閉施工,加強門崗管理,盡可能降低加固實施帶來的負面社會輿論效應,為方案的實施創造必要的條件。

          3.3 方案確定

          經設計單位及其邀請的專家,業主代表、總包單位、加固分包單位、監理單位等相關人員充分討論,結合實際、由設計單位確定:

          (1) 對于外立面建筑效果及空間尺寸要求較高的臨街面、建筑物四周、轉角,樓梯、公共走道、電梯井等部位剪力墻墻身采用粘貼4mmQ235B鋼板,截面加寬75mm,相應部位的柱加固、采用植筋、重新配置鋼筋柱套,將原柱截面加寬100~200mm。

          (2) 為確保結構的承載力和質量事故樓棟相關樓層受剪承載力的均勻性,對其它主要受力部位的豎向受壓構件,采用植筋、重新配置鋼筋柱套,增大截面、將原柱截面加寬100~200mm,同時,豎向構件的加固均在地下室頂板結構下封頂錨固設計成“牛腿”,延伸至地下室。

          (3) 樓面框架梁底采用新增縱向鋼筋、U形箍、在柱上打孔植筋增大構件截面,梁頂粘貼碳纖維布進行加固修復。

          (4) 在結構加固用混凝土,其強度等級應比原結構、構件提高一級,不得低于C30級。

          (5) 綜合應用梁、柱加大截面,梁頂貼碳纖維布,墻身外粘鋼板等加固修復技術。

          3.4 加固設計

          方案初定后,設計單位予以了深化和完善;最終、該加固修復設計圖經設計單位相關專家審定和設計文件審查機構審查合格,評價認為,新增荷載取值和結構構件強度等級選用適當,設計參數取用基本正確,圖紙設計基本滿足抗震構造等規定。

          4 施工難點及要點

          4.1 卸載支撐搭設

          本案砼強度不足主要集中在5、6號樓一層及4號樓一、二層,事故發生后、受多種因素影響,后續工序依然進行;事故層結構柱為軸心受壓,其所受的軸向壓力非常大;客廳及個別部位框架梁跨度較大、過分依賴卸載鋼管架所提供的支撐作用力,不能完全滿足安全卸載的目的,需配合其它方案的應用并綜合計算荷載,加強施工過程監測。

          4.2 墻、柱加固

          在墻、柱界面處理工序(對原結構剔鑿、鑿毛)施工時,可能存在形成點深度較淺、點數分部不均勻、澆筑砼前未沖洗干凈、未采用水泥漿等界面劑進行處理等,會導致后期混凝土與原結構混凝土粘合不牢等問題。

          應強化對加固的受力鋼筋與原構件受力鋼筋的凈距、縱向受力筋的錨固、與植筋的連接、焊接、及構件主筋保護層厚度、注膠等工序監管,和砼石子硬度、最大粒徑,澆筑方式、坍落度、振搗密實度和板柱接頭位置縮頸等工序質量控制。

          4.3 梁加固

          除應注意墻、柱加固過程中可能存在的問題控制外,還應加強碳纖維片材加固粘貼、搭接長度、搭接位置及受力方向和梁U形箍、碳纖維片材在端部、構件轉角等處的細部處理。

          4.4 植筋工藝

          檢查植筋的錨固長度,深度及箍筋間距;其深度需保證鋼筋屈服早于鋼筋錨固破壞;同時、需注意控制植筋孔徑大小、最小邊緣距離、最小間距并保證現場拉拔試驗滿足設計要求。

          4.5 材料控制

          進場原材須經驗收并復檢合格

          5 加固驗收及效果分析

          按設計文件進行加固后,經檢測、整體砼強度基本可達C40;目前,該工程已進入裝飾工序施工,經觀察,暫未發現結構有異;從側面可以反映出本案綜合加固方法施工便捷、加固可與主體后續工序同步進行,加固費用經濟合理,既消除了結構安全隱患、又基本滿足原設計。

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