鋼筋砼框架結構加固實析

一、工程質量缺欠描述及原因分析

某市有一七層框架結構商住樓，一、二層為商場，三、四、五、六、七為住宅，一、二層框架梁柱砼設計強度為c25，三、四、五、六、七層框架梁柱砼設計強度為c20，投入使用后發現該樓第二層樓面框架主梁出現了許多較寬、較大、較深的裂縫，從裂縫檢查情況看，裂縫多數分布在梁的兩端剪力較大的部位，基本為剪切裂縫，裂縫最大寬度為1.02mm，同時在梁跨中也存在著相當數量的拉裂縫。

我們首先對整幢樓層框架梁柱作砼回彈測強，根據“砼回彈測強報告”顯示，整幢框架梁柱砼的回彈實際強度都為c15，并且二層框架梁砼強度離散性較大。

通過對砼回彈測強和裂縫檢查情況進行分析，并對照設計圖紙進行復核，同時對原施工人員進行追蹤調查，認為裂縫產生的原因主要有以下四點：

二層為商場，平時使用荷載較大，且框架梁原先設計局部配筋為超筋配置，在受力變形時，砼容易產生裂縫。

施工單位存在偷工減料現象，使工程砼強度等級比原設計強度降低。

在澆筑一、二層框架砼時正好下雨，施工單位沒有采取有效的防雨措施，也沒有正確地調整好砼水灰比，導致配制的砼強度等級嚴重降低。

砼配合比沒按規范要求施工，骨料粒徑偏大，砼澆注時有嚴重漏漿，拆模后發現蜂窩、麻面、孔洞較多，雖經補救，但同一根梁的不同位置及不同部位砼的離散性仍然較大，在梁受到剪力或彎矩作用時，局部砼對鋼筋的握裹力不夠，易產生裂縫。

經觀察這些裂縫還在發展延伸，如果不及時進行加固，將會導致梁斷裂，樓板坍塌。

二、加固設計方案

根據業主要求、商住樓的實際使用情況、框架梁的裂縫情況以及設計驗算。需對二層樓面的9根框架主梁及底層的35根柱進行加固補強，其它框架梁柱砼雖強度有所降低，但經驗算尚能滿足該大樓的實際使用荷載要求，可不需加固補強，繼續使用。

補強加固應做到技術可靠、經濟合理、施工簡便。參建各方在充分了解該商住樓的原始資料、受力性能和事故狀況后，進行技術分析和經濟比較，最后決定對底層達不到設計強度要求的35根框架柱采用加大截面的加固方法；對發現裂縫的9根框架主梁采用梁側無粘結預應力鋼絞線加固方法。

加大截面加固法是增大構件的截面和配筋，以提高是構件的強度、剛度、穩定性和抗裂性。采用柱四面加大截面尺寸，為方便施工，加大截面尺寸最小為10cm，砼強度等級為c30，縱向鋼筋下部按要求植入承臺內，上部植入樓面保護層，并按要求水平彎折。

梁側預應力鋼絞線加固法是預應力鋼絞線和鋼筋砼梁協同工作，由鋼絞線承擔部分剪力和彎矩，以減小梁所承受的使用荷載，并控制框架梁的裂縫發展，減小梁的裂縫寬度。此方法施工方便，經濟可靠，又不受樓層凈空高度的限制。

三、加固設計計算

加固方案確定后應由設計單位根據框架構件的受力特點及應力分布，對本加固方案進行設計計算，以確定柱加固鋼筋的配置和梁加固鋼絞線的配置及絞結點的分布位置，并出具加固施工圖。

加固結構的承載力不同于整體筑澆的砼結構，其承載力計算受到原構件應力應變的影響，不能簡單地套用整體截面《混凝土結構設計規范》，設計時應充分地考慮新構件與原結構協同工作程度，進行必要的驗算。加固設計的主要依據：《民用建筑可靠性鑒定技術標準》、《混凝土結構加固技術規范》、《混凝土結構設計規范》、《無粘結預應力混凝土結構技術規范》。

在設計加固施工圖時，應注意配筋及絞點、錨點配件的合理受力布置和施工方便。

四、加固施工

柱的加固施工

加固柱砼側面應鑿毛，要求打成麻坑或溝槽，溝槽深度不宜小于6mm，間距不宜大于箍筋的間距，打鑿后應除去砼浮渣和松塊，用高壓水沖洗打鑿面，砼澆筑前在砼結合面涂上一層高強度等級的水泥砂漿，以提高新舊砼的粘結強度。

按設計要求在承臺的適當位置鉆孔，孔深及孔徑應滿足設計要求，把孔內塵埃徹底清理干凈后，將受力縱筋用結構化學粘合膠錨入孔內，結構膠固化后應進行抗拔試驗，測試鋼筋、結構膠、砼三者的粘合強度是否高于承臺砼的抗拉和抗剪強度，以保證植入鋼筋滿足加固要求。沿柱長度設置封閉箍筋，箍筋間距和直徑與原柱結構相同。

按照水泥標號為砼強度的1.5～2倍原則選用525#普通硅酸鹽水泥，做好砼試配工作，砼粗骨料最大粒徑不得大于2cm，攪拌過程嚴格按照經試配的配合比下料，控制好水灰比、坍落度和攪拌時間。砼澆筑后12小時內開始養護，養護期為14天。

預應力鋼絞線的加固施工

本工程采用預應力鋼絞線加固的框架梁，梁兩側各布一根uoj15無粘結鋼鉸線，鋼絞線極限抗拉強度為1870N/mm2，張拉應力控制在1125/mm2，張拉力150KN。加固所用的鋼絞線、防腐油脂、錨具、夾具、連接器應嚴格按設計規定采用，其性能和應用符合相關的國家標準。張拉設備要經過配套標定并有標定報告。

為了減少鋼絞線預應力損失，待第一次張拉結束后24小時，進行二次復拉，二次張拉的應力和第一次相同。

預應力張拉結束后，框架梁裂縫寬度大大減小，裂縫寬度均小于0.15mm，無需進行裂縫封閉處理。

對所有外露鐵件和鋼絞線全部用高標號砼進行包裹，并粉刷。

五、結語

本加固工程使用至今已兩年，經再次檢驗，加固柱子的強度、剛度、和裂縫均滿足規范要求，加固效果良好；加固梁在使用過程中也沒再出現新的裂縫，舊裂縫也沒有再延伸發展，建筑物功能得到正常使用，工程達到預期的目的。所以鋼筋砼框架結構采用這種加固修復方式，對原結構破壞小，受環境影響小，對梁砼開裂問題非常有效，方法簡便快捷、經濟可靠，值得我們今后繼續深入研究。