某辦公大樓外結構加固改造方案的優選

鄭良淼

【摘 ?要】建筑工程施工中的加固技術改造是一項復雜的技術，加固的效果不僅取決于設計方案，只要與施工過程中的技術優劣有很大關系。本文主要對鋼筋混凝土框架結構的某大樓的外結構修改方案的優選與加固施工工藝進行論述。

【關鍵詞】外結構加固方案施工工藝

混凝土構筑物因出現功能性改變，如接建、增加荷載等，或在出現質量問題，如配筋不足、災后修補、混凝土強度不夠等，都需要進行加固。其加固施工及加固方案的制定尤為重要，對于需要加固的構筑物，應根據構筑物的不同情況制定不同的加固方案。方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。

1工程概況

某大樓是地面9層、地下1層的鋼筋混凝土框架結構。平面為圓弧曲線形，圓弧曲率半徑R=67.5m，南北方向寬15m。X軸線距離7.5m，Y軸線距離為8m。層高4.5～5.8m。采用玻璃幕墻外裝飾。結構完工后，因建筑方案局部調整，即10a軸（3-3剖面）、18軸與19軸（5-5剖面）及其對稱位置外增加挑梁，其中10a軸及其對稱位置，從第3層至第8層，每層2處，挑梁長1.4m;18軸與19軸及其對稱位置，從第2層至第9層，每層8處，挑梁長0.6m。因此，外結構需進行局部修改，接長原挑梁。外結構局部修改如圖1所示。外結構修改后，增加荷載250kN/m，經過計算發現，18軸與19軸及其對稱位置連結梁（4-4剖面）配筋不夠，需加固處理。

2建筑物外結構修改與加固方案

2.1外結構修改

10a軸、18軸與19軸及其對稱位置增加外挑梁，最直接、最簡單的方法是直接將原梁接長，這需解決鋼筋如何搭接、錨固力等方面的問題。我們采用植筋新技術就很方便地解決了這一問題，可直接在原梁位置植筋做挑梁即可。

3-3剖面和5-5剖面新增挑梁長度分別為1.4m和0.6m，挑梁規格分別為：250mm×500mm和200mm×500mm。3-3剖面上部植3Φ20mmⅡ級鋼筋，下部植2Φ14mmⅡ級鋼筋。5-5剖面上部植2Φ20mmⅡ級鋼筋，下部植2Φ14mmⅡ級鋼筋。箍筋均為Φ8@100mm，澆C35混凝土。植Φ20mm鋼筋鉆孔直徑為Φ28mm，錨固深度為400mm;植Φ14mm鋼筋鉆孔直徑為Φ20mm，錨固深度為150mm。錨固力不小于鋼筋屈服荷載。3-3剖面和5-5剖面植筋布置如圖1所示。

2.2結構加固

2.2.1材料的選擇

結構膠必須具有強度高、粘結力大、韌性好、收縮率低、耐久性好的性能，并且能滿足以下要求：當粘結基層材料為鋼材時，應在膠層發生內聚破壞，粘結強度接近于膠本身的強度;當粘結基層材料為混凝土時，破壞發生在混凝土。4-4梁為C30鋼筋混凝土，其抗剪強度試驗值fcv=2.1MPa。經過對多種結構膠的力學性能、價格等因素綜合考慮后，選用某工程公司研制的KZ-1型建筑結構膠，該膠屬于環氧結構膠系列，經過國家建筑材料測試中心檢測，其主要力學性能如下：（1）韌性好：180°平均剝離強度52kN/m。KZ-1型建筑結構膠粘結強度遠大于4-4梁C30混凝土的抗剪強度，采用KZ-1型建筑結構膠粘鋼是可靠的。（2）粘結力大：鋼—鋼拉伸剪切強度2.1MPa（內聚破壞）;鋼—鋼接頭對接拉伸強度32.4MPa（內聚破壞）;（3）強度高：平均抗壓強度82.4MPa。

2.2.2加固方案選擇

目前，混凝土結構加固常用的方法有：粘鋼法、外包鋼法、截面加大法等。我們綜合考慮了各種方法的技術性能、所占空間大小、材料消耗、施工工藝等因素，粘鋼法比較適合于4-4梁補強加固。該方法通過選用性能好的結構膠，將A3鋼板粘貼于4-4梁的上表面，不僅能保證鋼筋混凝土和鋼板作為一個新的整體，共同受力，充分發揮粘鋼的強度，約束混凝土變形，從而有效地提高4-4梁的剛度與抗裂性以及抗彎與抗剪性能;而且該方法具有施工周期短、不占空間、材料消耗小，施工工藝簡單等優點。因此，粘鋼法比較適合于4-4梁補強加固，結構膠性能非常關鍵，且要采用專業施工隊伍施工。

2.2.3結構加固方案

4-4梁粘鋼參數為：梁上表面鑿兩條12mm深的槽，粘貼兩塊厚6mm的A3鋼板條，鋼板條尺寸為1400mm×80mm。鋼板條和立柱上的植筋焊接連結，植筋為2Φ20Ⅱ級鋼筋，錨固深度400mm，鉆孔直徑Φ28mm。鋼板條用KZ-1型建筑結構膠粘貼，梁粘鋼做法如圖3所示。

1—嵌在梁表面12mm深的溝槽內;2—2-80×6用KZ-1環氧結構膠粘貼，根部處用Φ20L=550植筋錨入400并與其焊接。

3植筋與粘鋼參數驗算

植筋：鉆孔直徑Φ1=28mm，錨固長度Lb=400;混凝土C30，τf=319MPa，Φ20mmⅡ級鋼筋;σs=340MPa，植筋選用HILTI結構膠，粘結強度遠大于混凝土抗剪強度τf。

錨固力T=πΦ1Lb·τf=137.22kN。

Φ20mm鋼筋屈服荷載F=106.7kN。錨固和T>鋼筋屈服荷載F，說明植筋設計參數是可靠的。

粘鋼：18軸與19軸及其對稱位置新增挑梁016m，挑梁新增荷載250kN/m，與18軸、19軸及其對稱位置相連結的4-4梁外挑1.5m。4-4梁新增的最大彎矩M=0.6×250×1.5=225kN/m。

由正截面受彎構件承載能力計算方法，令鋼板的抗拉強度為340MPa，計算得需補充的鋼板面積Aa=880mm2。已知每塊鋼板條有效寬L=80mm，則鋼板厚t≥5.5mm，所以，選用6mm厚鋼板是安全可靠的。

3外結構修改與加固施工工藝

3.1外結構修改

外結構修改施工工藝：鑿除原梁端部鋼筋混凝土保護層并清洗干凈→鉆孔→清孔→植筋Φ20mm和Φ14mmⅡ級鋼筋→拉拔抽檢試驗→綁箍筋→支模澆C35混凝土。

3.2粘鋼加固施工

粘鋼施工工藝：鑿兩條深為12mm、長1400mm×寬900mm的槽，并清洗干凈→鋼板條除銹打磨露出金屬光澤，并用化學試劑清洗金屬表面→將KZ-1型建筑結構膠A、B組分按比例配好→用括刀將結構膠均勻地抹到混凝土槽內和鋼板面上→鋼板粘貼到混凝土槽中→加壓并檢查密實情況。

4施工檢測

植筋與粘鋼是該工程外結構修改與加固的最關鍵技術，為確保工程質量，我們對植筋與粘鋼進行了現場檢測，檢測結果如下：

（1）隨機抽查12根Φ20mm鋼筋和10根Φ14mm的鋼筋分別拉拔到鋼筋屈服荷載的85%，即92kN和42kN。植筋膠層和混凝土基層均未發生任何破壞，說明植筋效果是完全可靠的，滿足了設計要求。

（2）對粘鋼膠層的密實性進行逐一現場檢測，所有粘鋼膠層的密實性均為100%。檢測結果表明：該工程采用植筋進行外結構修改和粘鋼進行補強加固的方案是可行的。

5結束語

就目前來看，混凝土結構加固技術還有待于在實踐中進一步探索，隨著建筑科學技術的不斷進步，新型建筑材料不斷出現，更好的加固施工方法將會有更大拓展，因此，外結構加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。

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