最新工程中框架柱置换混凝土加固设计及施工.docx
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最新工程中框架柱置换混凝土加固设计及施工
工程中框架柱置换混凝土加固设计及施工
工程中框架柱置换混凝土加固设计及施工
摘要:
依据工程实例,阐述了框架柱置换混凝土的加固设计与施工的流程和应注意的问题。
以供同行参考!
关键词:
混凝土;柱置换;加固设计
1工程概况
某楼盘41#楼,结构形式为21层框剪结构,主体结构已完工。
根据现场实体检测,发现该楼七层的剖分柱、剪力墙混凝土强度未达到设计强度亡30的要求。
七层柱,剪力墙回填数据及标准轴力数据详见图1
为了保证该楼的结构安全,须要对其进行加固处理。
2加固设计依据
(1)我院设计的41#楼图纸及计算数据。
(2)当地建筑工程质量监督站检测试验室提供的混凝土强度报告。
(3)应采用的规范、规程、标准:
①《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版);
②《钢结构设计规范》GB50017-2003;
③《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006;
④键筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001:
⑤佣凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002。
(4)土建施工单位证明节点部位的混凝土与柱身、墙身分批浇筑,节点部位的混凝土强度符合设计要求。
因此,柱与梁交接的节点部位不予加固处理。
3加固方法
根据现场柱、墙混凝土的实际强度采用不同的方法进行加固,具体如下:
(1)混凝土强度在C25-C30之间的柱、墙采用粘贴碳纤维的方法进行加固处理。
(本文不做详细介绍)
(2)混凝土强度在C25以下的柱、墙采用置换混凝土的方法进行加固。
新浇筑的材料采用C40的高流动性混凝土灌浆料。
为了安全和保证加固效果,必须对置换的构件进行有效的卸载,使七层柱完全退出工作,再进行置换。
卸载时,通过在构件周围设置钢管架及钢支托,将八层柱(墙)的轴力直接传递至六层的柱(墙)。
具体详见图2:
卸载时,通过千斤顶顶紧钢管架,使钢管架充分进入受力状态。
同时应在钢管上贴应变片,进行应变测量以控制钢管的应力,从而确定钢管的轴力。
各道钢管的轴力值不应小于七层柱(墙)顶的标准轴力的等分值。
七层柱(墙)顶的标准轴力应根据结构在实际的荷载状况下确定(八层以上未砌分隔墙、未做建筑装修、上部正常施工,七层至二十一层悬挑式外墙脚手架荷载)。
卸载完毕后敲除柱的原先混凝土,清理垃圾,整理原钢筋,包模板,浇筑C40的高流动性混凝土灌浆料。
混凝土的界面必须凿毛并刷界面剂处理。
对于混凝土墙,分段间隔置换,每段长度约lm,待第一段的混凝土灌浆料约达到75%的设计强度后,再凿除第二段进行第二次置换。
(本文不做详细介绍)
4柱置换加固计算
在七层柱周围设置钢管支撑,支撑的上部顶住八层柱底,下部顶住六层柱顶,并通过千斤顶卸载,使七层柱完全退出工作,再进行置换。
因此,须要对钢管支架及钢支托等进行验算。
4.1钢管支架验算
置换柱的最大组合标准轴力约2063kN,设计值约2292kN。
在柱四边设置支撑,每边受到轴力约2292/4=573kN,钢管采用中219x6的无缝钢管。
钢管按轴心受压构件考虑,其整体稳定性计算:
根据欧拉公式临界力为:
属于粗短杆,实质就是材料的强度问题。
钢管压应力:
钢管支撑符合要求。
4,2钢板支托计算:
海边设置了四块立板,以钢牛腿考虑牛腿支托处受剪力Fv=573kN,轴力偏心e=210mm。
此处牛腿受弯矩M=573xO.2l=120.33kN/m螺栓的验算,采用A级5.6级M22螺栓。
M22单栓抗拉承载力设计值:
可以确定,牛腿在弯矩作用下绕底排螺栓转动,顶排螺栓的最大拉力:
由于锚板用结构胶粘与柱上,因此锚板和螺栓共同承担剪力。
锚板承受剪力(混凝土所承担的剪力)
螺栓验算安全,符合要求。
4.3在弯矩;剪力作用下,牛腿立板直角焊缝的验算
牛腿立板高425,焊缝为8mm角焊缝,E43焊条,单块立板的受力情况为:
Fv=573/4=143.25kN,M=120.33/4=30.08kN/m
为了计算方便,只计算立板的承载力。
焊缝面积:
因此,牛腿立板焊缝符合要求。
4.4其它验算
梁混凝土压应力:
满足要求。
5柱置换混凝土施工工序
施工工序;支撑卸载→凿除混凝土→清理垃圾,整理修补铡
筋→包模板→浇筑灌浆料→后期养护。
5.1支撑卸载
5.1.1准备工作
施工所用的机械设备进行检测和调试,施工材料满足需求
施工作业人员到位。
5.1.2钢支托安装
按图2要求在柱上钻锚栓孔,钻孔孔径为d+4,d为锚栓直径。
钻孔时应探明钢筋的位置,避免钻孔时伤及钢筋。
钻孔完毕用无油型工艺除尘器除去孔内灰尘,并做好成孔保护。
按柱上的实际孔间距,在锚板上钻孔,孔径略大于锚栓直径;焊接钢支托,焊接完毕后进行整体安装,安装时为了防止支托滑移,可在柱上设置适当的膨胀螺栓,钢锚板的孔位和柱上孔位对齐后,将钢锚板与膨胀螺栓点焊。
然后植入锚栓,对钢锚板进行注胶,等胶葡化后拧紧螺栓,螺帽与锚板间设一8x60x60的钢垫片。
四个柱面的钢支托安装应分批进行。
即在一面的支托完全安装完毕后在进行另一面支托的钻孔、安装操作。
5.1.3钢管架及千斤顶安装
钢支托制作安装完毕后进行钢管及千斤顶的安装,钢管的上下位置必须对齐,可利用在楼板所的钻孔洞进行吊直。
四根钢管可在适当位置设置连杆。
钢管与垫板连接部位点焊连接。
5.1.4卸载
在每个钢管上贴3片应变片并连接静态应变仪。
缓慢摇动千斤顶,各千斤顶应同时、同幅摇动,同时注意应变仪的数值变化。
当应变仪的数值达到控制值的30%时暂停千斤顶,记录应变仪数据。
计算各钢管的平均应变,并比较各钢管的平均应变的偏差情况,若偏差大于5%,则在下次加载中调节各千斤顶的顶升速率,十均应变较大的钢管顶升慢,平均应变较小的钢管顶升快。
按以上步骤反复进行,直至扦钢管的平均应变值接近应变控制值为止,误差控制在±5%以内。
卸载结束l-2h候对被卸载朴的周边结构进行仔细观察,若没有出现裂缝及其它不良反应,则可开始凿除柱混凝上。
柱混凝土全部凿除后1-2h后再次对其周边结构进行:
进行:
仔细观察,若没有出现裂缝及其它不良反应,则可包模板、浇筑灌浆料。
以上阶段仍应注意应变仪的数值变化,若数值的变化幅度超过:
10%,则应对千斤顶进行回落或顶升操作。
应变控制值确定:
ε为钢管的应变控制值;
N为钢管所受轴力,其值为七层柱顶的标准轴力的等分值:
A为钢管截面面积,A=4015mm:
E为钢材的弹性模量,E=2.0X10°MPa。
各钢管的轴力根据七层柱顶的标准轴力的等分值确定。
七层柱顶的标准轴力根据该建筑的原始建筑设计模型确定,但在模型的荷载输入中将七层以上的墙体荷载删除,楼板的装修恒载删除,楼面活荷载改为施工活荷载(1.5kN/m2)。
同时考虑七层至二十一层的悬挑式外墙脚手架荷载。
5.2凿除混凝土
混凝土凿除时要控制力度,以防止凿伤不需要置换部位的混凝土,并保留原柱钢筋。
同时凿除混凝土时严禁扰动钢管架支撑。
5.3清理垃圾、整理修补钢筋
清理凿下的混凝土,交界面部位用钢丝刷清除已松动的混凝土,清除垃圾后用清水冲洗干净。
整理和修补钢筋。
凿除混凝土时对钢筋造成移位的应对其进行整理,造成钢筋损伤的应在损伤部位补焊新钢筋,新钢筋规格同原钢筋。
双面焊接长度5d,单面焊接10d。
5.4模板工程
(1)本工程的模板情况较为复杂,模板包设后留出的用于浇注混凝土的空间较小。
因此模板在包制时必须留出喇叭口,以利于混凝上入料和振捣。
(2)模板必须满足刚度,强度、稳定性要求,能可靠承受所浇灌浆料的重量,侧压力及其它施工荷载。
5.5浇筑灌浆料
灌浆料施工操作丁艺:
(1)浇灌浆料操作前,必须对模板作一次全面检查,模板内杂物和建筑垃圾必须清理干净,模板缝隙超过2mm的应堵塞,模板及老混凝土必须浇水湿润。
(2)由于灌浆料具有自流性,浇筑时可不用振捣。
由于灌浆料具有早强性,前期的水化热较大,为了避免产生不良影响,在灌浆料中掺入20-30%的碎石,碎石应洗净并准确称量。
搅拌时采用小型专用搅拌机具搅拌。
(3)浇筑砼时观察钢筋、模板等有无位移或堵塞情况,发现后应立即停止浇筑并应在已浇筑的灌浆料初凝前修整完毕。
6后期养护
灌浆料在浇筑3-5h后即可拆模。
拆模后必须加强养护,第一天15min/次,第二天1h/次,第三大以后2h/次,共养护7d。
同时对原结构上山施工所造成的孔洞用灌浆料进行修补。
7柱置换次序
在柱置换施工中,应把握分批进行、分散施工、优先劣后的原则。
即柱子分批置换,每次置换不多于4根,相邻的柱子不同时置换,先置换受力较小的柱子后置换受力较大的柱子。
7结束语
该加固工程现已完工,改造后达到设计预期效果。
用置换混凝土加固方法,不影响施工进度,可以在加固施工中推广使用。
注:
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- 最新 工程 框架 置换 混凝土 加固 设计 施工