高層建筑混凝土柱整體置換混凝土加固施工方法

楊小平+陳曉帆

摘要：受到混凝土原料自身質(zhì)量以及強(qiáng)度等因素的影響，施工期間所形成的部分混凝土柱在結(jié)構(gòu)上難免出現(xiàn)不合格的問題，故而需要及時(shí)進(jìn)行加固處理。文章研究了高層建筑混凝土整體置換混凝土加固過程中，對(duì)支撐卸荷系統(tǒng)加以應(yīng)用的主要步驟與方法，總結(jié)了加固施工期間的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土柱；整體置換混凝土

中圖分類號(hào)：TUT46?；?；?；?；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?；?；?；?；文章編號(hào)：1009-2374（2014）18-0066-03

對(duì)于高層建筑而言，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前技術(shù)條件下最為常見的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式之一。本結(jié)構(gòu)形式下，混凝土的強(qiáng)度會(huì)直接對(duì)整個(gè)建筑的安全性水平產(chǎn)生影響。但相關(guān)實(shí)踐施工經(jīng)驗(yàn)顯示，受到混凝土原料自身質(zhì)量以及強(qiáng)度等因素的影響，施工期間所形成的部分混凝土柱在結(jié)構(gòu)上難免出現(xiàn)不合格的問題，故而需要及時(shí)進(jìn)行加固處理。本文提出一種建立在整體置換混凝土基礎(chǔ)之上的加固方法，認(rèn)為本方法能夠在不對(duì)建筑物自身使用性能與外形產(chǎn)生影響的同時(shí)，提高混凝土柱整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，提高綜合效益，值得重視。

1結(jié)構(gòu)加固中對(duì)支撐卸荷系統(tǒng)的應(yīng)用分析

對(duì)于一般意義上的高層建筑而言，下面幾層柱體結(jié)構(gòu)所承受的軸向壓力取值相當(dāng)大，受壓狀態(tài)都具有軸心受壓的特點(diǎn)。故而，在置換加固方案的作用之下，鋼支撐結(jié)構(gòu)的上端、下端均處于鉸接狀態(tài)下，在計(jì)算卸荷作用力的過程當(dāng)中，僅需要計(jì)算豎向荷載。

圖1梁端卸載支撐結(jié)構(gòu)示意圖

圖1即為高層建筑混凝土柱整體置換混凝土加固期間所對(duì)應(yīng)的梁端卸載支撐結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖1可知，在高層建筑混凝柱整體置換混凝土加固的過程當(dāng)中，為確保操作平臺(tái)的安全可靠，要求在需要進(jìn)行混凝土置換的框架柱周邊梁端結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置輔助柱體（可以是邊柱，可以是中柱，也可以是角柱）。借助于輔助柱體來承擔(dān)在施工過程當(dāng)中，自制螺旋千斤頂?shù)淖饔昧ΑＭㄟ^千斤頂對(duì)上梁端以及下梁端結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂緊操作，依賴于鋼管支撐的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)柱體結(jié)構(gòu)部分荷載作用力的卸除處理。

同樣結(jié)合圖1，考慮到高層建筑柱上已經(jīng)建設(shè)完成了一大部分比例的樓層結(jié)構(gòu)，或受到較大的梁體結(jié)構(gòu)跨度因素影響，在置換混凝土加固操作期間，僅僅依賴于柱體結(jié)構(gòu)邊緣鋼管所提供的支撐作用力，還無法達(dá)到卸除框架柱荷載作用力的目的。出于對(duì)加固質(zhì)量的要求，還需要采取以下的卸載處理方法：

1.1對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部第1部分混凝土進(jìn)行剔除處理

此項(xiàng)操作主要是指，在柱體結(jié)構(gòu)梁端支撐頂升安裝完成后，等同于已經(jīng)對(duì)部分柱體結(jié)構(gòu)荷載作用力加以了卸除。此情況下，整個(gè)柱體結(jié)構(gòu)可被劃分為如下圖（見圖2）所示的等份狀態(tài)。由于其中的1/4已經(jīng)通過人工方式加以了去除，故可同步實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)區(qū)域箍筋的截?cái)嗵幚恚瑫r(shí)對(duì)縱向主筋加以保留。

圖2對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部第1部分混凝土進(jìn)行剔除操作示意圖

在如圖2所示的結(jié)構(gòu)作用之下，整個(gè)支撐系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的支撐能力主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：第一部分為柱邊鋼管支撐狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的支撐作用力；第二部分為剔除后剩余柱體所對(duì)應(yīng)的支撐作用力。此狀態(tài)下，整個(gè)支撐系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的支撐能力明顯高于柱體所承受的荷載作用力。

1.2對(duì)主體結(jié)構(gòu)型鋼支撐的設(shè)置

在圖3中，需要使用大型角鋼制備形成柱體內(nèi)型鋼支撐結(jié)構(gòu)，上端、下端需要同步完成對(duì)鋼墊板的焊接作業(yè)，選擇一端安裝螺旋千斤頂，并通過焊接的方式加以固定。在此基礎(chǔ)之上，還需要使用結(jié)構(gòu)膠砂漿對(duì)混凝土柱體結(jié)構(gòu)與鋼墊板的接觸面進(jìn)行找平處理，在結(jié)構(gòu)膠砂漿硬化后對(duì)上端、下端進(jìn)行卸荷處理。

圖3對(duì)主體結(jié)構(gòu)型鋼支撐的設(shè)置除操作示意圖

進(jìn)而，可按照同樣的方法，遵循以下流程進(jìn)行卸荷處理：對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部第2部分混凝土進(jìn)行剔除處理→在柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置第2根型鋼支撐→對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部第3部分混凝土進(jìn)行剔除處理→在柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置第3根型鋼支撐→對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部第4部分混凝土進(jìn)行剔除處理→在柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置第4根型鋼支撐。在按照以上方法處理后，柱邊4根型鋼鋼管支撐以及柱體內(nèi)部綴板柱共同構(gòu)成完整的支撐系統(tǒng)支撐作用力。即便是在最不良的因素（上部結(jié)構(gòu)施工作業(yè)持續(xù)開展）條件下，荷載作用力增加，該支撐系統(tǒng)的支撐能力也可滿足安全性加固要求。

2混凝土柱整體置換混凝土加固期間的技術(shù)措施分析

第一，整體置換混凝土加固過程當(dāng)中，要求嚴(yán)格按照支撐系統(tǒng)的加固設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)并執(zhí)行施工步驟。同時(shí)，施工作業(yè)期間，為了確保混凝土結(jié)構(gòu)與鋼支撐結(jié)構(gòu)接觸面對(duì)應(yīng)混凝土局部抗壓承載力水平的穩(wěn)定與可靠，要求確保鋼支撐區(qū)域所對(duì)應(yīng)的鋼墊板厚度符合要求，取值建議控制在14.0mm以上。同時(shí)，在混凝土與型鋼支撐接觸面的找平處理中，使用的材料應(yīng)當(dāng)為A等級(jí)結(jié)構(gòu)膠砂漿，在確保其硬化符合標(biāo)準(zhǔn)后，才能夠?qū)π弯撝谓Y(jié)構(gòu)進(jìn)行頂緊處理。

第二，在每一階段對(duì)柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部分混凝土進(jìn)行剔除處理的過程當(dāng)中，需要最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)剔除截面的嚴(yán)格控制，每次剔除部分應(yīng)當(dāng)≤1/4柱體結(jié)構(gòu)截面面積。同時(shí)，需要以剛好安裝下鋼支撐結(jié)構(gòu)為衡量標(biāo)準(zhǔn)，合理提高剩余柱體結(jié)構(gòu)是對(duì)應(yīng)的混凝土截面積，確保加固期間整個(gè)作業(yè)平臺(tái)的安全性與可靠性。

第三，在混凝土柱整體置換混凝土加固施工作業(yè)的開展期間，螺旋千斤頂頂升操作由專人和專用工具進(jìn)行，頂緊千斤頂。千斤頂頂升支承力要大于鋼支撐支承能力，有利于安全，也有利于鋼支撐支承能力充分

利用。

第四，在柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土剔除作業(yè)完成且鋼支撐安裝完成后，雖此狀態(tài)下的系統(tǒng)支撐能力明顯高于最不利的要求，但為了在確保加固施工質(zhì)量的同時(shí)，達(dá)到合理縮短施工周期的目的，需要盡快結(jié)合加固需求，設(shè)置箍筋，恢復(fù)柱體結(jié)構(gòu)鋼筋骨架完整性，支撐模板，根據(jù)原有澆筑混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，上調(diào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要以微膨脹混凝土作為優(yōu)選原料。澆筑完成后拆模時(shí)需要對(duì)新澆筑混凝土進(jìn)行包裹處理，養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間在7d以上，灑水并保障養(yǎng)護(hù)濕度維持在100%標(biāo)準(zhǔn)。養(yǎng)護(hù)期間由專人負(fù)責(zé)對(duì)所澆筑混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在滿足實(shí)際強(qiáng)度≥70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件下，逐步對(duì)柱邊鋼管支撐進(jìn)行拆除處理。endprint

第五，當(dāng)需要置換混凝土加固的框架柱為許多根時(shí)，絕不能所有的柱同時(shí)進(jìn)行置換加固施工。為保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，多根柱的置換順序按以下原則進(jìn)行：首先，置換加固過程當(dāng)中，同一橫軸線上一般只能有1根柱在置換，只有當(dāng)該根柱新澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20以上時(shí)，才能進(jìn)行同一橫軸線上第2根柱的置換加固施工，以確保加固的安全可靠；其次，縱軸線上可以有2根或2根以上的柱同時(shí)置換，但置換處理需要間隔開展。

第六，從安全性的角度上來說，在針對(duì)高層建筑混凝土柱進(jìn)行整體置換混凝土加固的過程當(dāng)中，要求安排專人對(duì)所置換混凝土柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，施工現(xiàn)場(chǎng)需要引入固定水準(zhǔn)儀以及百分表，同時(shí)監(jiān)控，一旦監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)柱體結(jié)構(gòu)頂部產(chǎn)生變形問題，則需要立即對(duì)問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析與處理，從而確保施工的質(zhì)量與效果。

3結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)加固是高層建筑施工中最值得關(guān)注的問題之一，結(jié)構(gòu)加固方案類型眾多，要求結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)加固方案進(jìn)行靈活的選取。特別是對(duì)于高層建筑而言，應(yīng)用混凝土柱整體置換混凝土的加固施工方案，能夠解決鋼筋混凝土柱因巨大荷載影響而可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)以及變形問題，提高結(jié)構(gòu)加固的整體效益。本文主要研究了高層建筑混凝土柱整體置換混凝土加固施工中的關(guān)鍵問題，望能夠?yàn)楹罄m(xù)實(shí)踐工作的開展提供一定的指導(dǎo)與借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]?；李今保.計(jì)算機(jī)應(yīng)變控制梁柱托換方法在某高層置?；換混凝土加固工程中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，?；2008，38（9）：107-111.

[2]?；劉躍華.置換混凝土加固含氯離子框架柱[J].工?；業(yè)建筑，2008，38（9）：117-118.

[3]?；李今保，趙啟明，淳慶，等.某輕軌橋墩的置換混?；凝土加固[A].第九屆全國(guó)建筑物鑒定與加固改造?；學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2008.

[4]?；張翼凌，李今保.某工程二層柱置換混凝土加固施?；工技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2006，36（4）：88-90.

[5]?；胡著秀，張建海，周鐘，等.錦屏一級(jí)高拱壩壩基?；加固效果分析[J].巖土力學(xué)，2010，31（9）：?；2861-2868.

[6]?；戴妙林，張胤，鞠志敏，等.基于FLAC3D和?；ANSYS的巖質(zhì)邊坡混凝土置換加固效應(yīng)的組合網(wǎng)?；格法[J].水利水電科技進(jìn)展，2013，33（3）：?；72-76.

作者簡(jiǎn)介：楊小平（1963—），男，四川邛崍人，四川省建筑科學(xué)研究院工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工。endprint

第五，當(dāng)需要置換混凝土加固的框架柱為許多根時(shí)，絕不能所有的柱同時(shí)進(jìn)行置換加固施工。為保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，多根柱的置換順序按以下原則進(jìn)行：首先，置換加固過程當(dāng)中，同一橫軸線上一般只能有1根柱在置換，只有當(dāng)該根柱新澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20以上時(shí)，才能進(jìn)行同一橫軸線上第2根柱的置換加固施工，以確保加固的安全可靠；其次，縱軸線上可以有2根或2根以上的柱同時(shí)置換，但置換處理需要間隔開展。

第六，從安全性的角度上來說，在針對(duì)高層建筑混凝土柱進(jìn)行整體置換混凝土加固的過程當(dāng)中，要求安排專人對(duì)所置換混凝土柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，施工現(xiàn)場(chǎng)需要引入固定水準(zhǔn)儀以及百分表，同時(shí)監(jiān)控，一旦監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)柱體結(jié)構(gòu)頂部產(chǎn)生變形問題，則需要立即對(duì)問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析與處理，從而確保施工的質(zhì)量與效果。

3結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)加固是高層建筑施工中最值得關(guān)注的問題之一，結(jié)構(gòu)加固方案類型眾多，要求結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)加固方案進(jìn)行靈活的選取。特別是對(duì)于高層建筑而言，應(yīng)用混凝土柱整體置換混凝土的加固施工方案，能夠解決鋼筋混凝土柱因巨大荷載影響而可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)以及變形問題，提高結(jié)構(gòu)加固的整體效益。本文主要研究了高層建筑混凝土柱整體置換混凝土加固施工中的關(guān)鍵問題，望能夠?yàn)楹罄m(xù)實(shí)踐工作的開展提供一定的指導(dǎo)與借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：楊小平（1963—），男，四川邛崍人，四川省建筑科學(xué)研究院工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工。endprint

第五，當(dāng)需要置換混凝土加固的框架柱為許多根時(shí)，絕不能所有的柱同時(shí)進(jìn)行置換加固施工。為保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，多根柱的置換順序按以下原則進(jìn)行：首先，置換加固過程當(dāng)中，同一橫軸線上一般只能有1根柱在置換，只有當(dāng)該根柱新澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20以上時(shí)，才能進(jìn)行同一橫軸線上第2根柱的置換加固施工，以確保加固的安全可靠；其次，縱軸線上可以有2根或2根以上的柱同時(shí)置換，但置換處理需要間隔開展。

第六，從安全性的角度上來說，在針對(duì)高層建筑混凝土柱進(jìn)行整體置換混凝土加固的過程當(dāng)中，要求安排專人對(duì)所置換混凝土柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，施工現(xiàn)場(chǎng)需要引入固定水準(zhǔn)儀以及百分表，同時(shí)監(jiān)控，一旦監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)柱體結(jié)構(gòu)頂部產(chǎn)生變形問題，則需要立即對(duì)問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析與處理，從而確保施工的質(zhì)量與效果。

3結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)加固是高層建筑施工中最值得關(guān)注的問題之一，結(jié)構(gòu)加固方案類型眾多，要求結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)加固方案進(jìn)行靈活的選取。特別是對(duì)于高層建筑而言，應(yīng)用混凝土柱整體置換混凝土的加固施工方案，能夠解決鋼筋混凝土柱因巨大荷載影響而可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)以及變形問題，提高結(jié)構(gòu)加固的整體效益。本文主要研究了高層建筑混凝土柱整體置換混凝土加固施工中的關(guān)鍵問題，望能夠?yàn)楹罄m(xù)實(shí)踐工作的開展提供一定的指導(dǎo)與借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：楊小平（1963—），男，四川邛崍人，四川省建筑科學(xué)研究院工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工。endprint