1、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
2、凝土强度报告。 (3)应采用的规范、规程、标准： 建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)； 钢结构设计规范GB50017-2003； 混凝土结构加固设计规范GB50367-2006； 键筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001： 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
3、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
4、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。 41钢管支架验算 置换柱的最大组合标准轴力约2063kN，设计值约229
5、2kN。在柱四边设置支撑，每边受到轴力约22924=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=573xO2l=12033kNm螺栓的验算，采用A级56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(
6、混凝土所承担的剪力) 螺栓验算安全，符合要求。 43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=5734=14325kN，M=120334=3008kNm 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。 44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。 51支撑卸载 511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。 512钢支托安装 按图2要求在柱上钻
7、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。 513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
8、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。 514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
9、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： 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=20X10MPa。 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
10、面活荷载改为施工活荷载(15kNm2)。同时考虑七层至二十一层的悬挑式外墙脚手架荷载。 52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。 53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。 54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
11、，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。 55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：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看
