某商業建筑因接層需求對梁柱加固改造工程細節分析

郭 佳 偉

(建研凱勃建設工程咨詢有限公司，北京 100000)

1 工程背景

某商業建筑地上4層，地下1層，建筑總高度為20 m，結構形式為混凝土框架結構，基礎形式為靜壓PHC管樁，因功能需求需要在4層頂接建1層，新增部分采用鋼框架架構體系。通過委托某工程質量檢測站進行檢測，發現1層～4層梁、柱混凝土因沒做砂漿抹灰，導致碳化明顯，混凝土強度沒有達到原設計C40強度等級要求，不足以支撐接建層荷載，故需對原建筑梁、柱部分進行加固改造處理，地基及基礎承載力足夠，不必加固基礎。

2 加固方案

2.1 柱加固方案

柱加固方案為：對軸壓比超過限值較多及配筋明顯不足的柱，采用增大截面法進行加固；對軸壓比和配筋略有不足的柱，采用碳纖維布環向圍束法進行加固。其中，增大截面加固法如圖1所示，碳纖維布環向圍束法如圖2所示。

2.2 梁加固方案

梁的加固方案為：在梁底或支座位置粘貼碳纖維布或粘貼鋼板的方式進行加固，兩種做法中，后者施工更加方便，應優先考慮。對斜截面承載力不足的梁采用粘貼U型鋼板或碳纖維布的方式進行加固。對抗扭承載力不足的框架梁，采用對垂直支承于該框架梁上的井字梁邊支座進行調幅的方法進行處理。將井字梁支承于框架梁的邊支座簡化為鉸支，并按調幅后的井字梁邊跨跨中和離端第二支座彎矩進行井字梁的加固設計。

3 加固細節

3.1 柱加大截面加固細節

箍筋加密區和非加密區采用不同的植筋方式，加密區植筋做法如圖3所示，非加密區如圖4所示，縱橫向植筋均錯開30 mm，盡量減小對原柱的損傷。柱箍筋放在縱筋壓區，因此要重視箍筋加密區的箍筋植筋。

對于邊柱的處理為：新舊箍筋互焊，如遇到有外墻處，將柱與外墻接觸部位鑿開，箍筋焊在側邊，做法如圖5所示。

對于角柱的處理為：將新箍筋與原箍筋沿角柱內側雙面焊接，并在角柱內側橫向植入鋼筋，不同柱面所植入的鋼筋沿柱高度錯開30 mm，減輕對原柱的傷害。

對于壁柱的處理為：將新增箍筋植入剪力墻，植入深度不小于10箍筋直徑，橫向植筋做法與角柱一致。

3.2 環向圍束碳纖維布加固細節

采用環向圍束碳纖維布進行加固的適用范圍為：承載力及軸壓比略有不足的小偏心受壓柱。所運用的原理為：通過環向圍束，使混凝土三向受壓，從而提高混凝土的抗壓強度。但此種做法的缺點為：造價較高。環向圍束碳纖維布做法如圖6所示。

3.3 梁正截面粘貼碳纖維布加固細節

采用梁正截面粘貼碳纖維布做法的適用范圍為：預期承載力提高幅度在40%以內，且管線較多，采用其他方法不方便施工的情況。

3.4 梁正截面粘貼鋼板加固細節

梁正截面粘貼鋼板進行加固的適用范圍為：承載力提高幅度在40%以內，缺點為梁底需設支撐，施工不如粘布方便。其中，在端部設置U型箍，滿足錨固要求；在集中力處設U型箍，相當于附加箍筋。鋼板宜與梁同寬，否則U型箍角部受力集中容易破壞。宜做成雙條鋼板，與梁同寬，做法如圖7所示。

3.5 梁斜截面粘貼碳纖維布加固細節

若采用粘貼纖維布進行加固，折減系數比較大，只能少量提高梁的抗剪承載力，一般U100@200只能提高剪力30 kN～40 kN，而采用U型鋼板箍效果明顯，粘鋼可以提高剪力300 kN～400 kN。

4 計算細節

4.1 邊跨梁支座的“抗”與“放”

對邊跨梁一味的進行抵抗加固，不如將梁柱節點由剛接轉換為鉸接，從而更好的將力的作用效果在節點處進行釋放。

4.2 雙筋矩形截面梁

雙筋矩形截面梁的計算公式是建立在受壓鋼筋能夠屈服的假定之下而運用的，見圖8，圖9。

受壓鋼筋能夠屈服的條件x≥2a′。對公式Mu=fyAs(h0-a′)的解讀為，此公式相當于對受壓鋼筋的合力作用點取矩，相當于取x=2a′，這個偏于安全的過程，有可能使得按雙筋算出來的As比單筋算出來的As還大，所以當x≤2a′時，取Mu=fyAs(h0-a′)和單筋計算結果中的較小值更為合理。

5 結語

本文通過對某建筑梁、柱進行加固改造的工程案例，詳細介紹了工程背景，明確提出了加固方案，并從施工細節及計算細節進行了詳細的分析，以此為同類加固改造工程起到了參考作用。