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 馬健華1，馬淑芳2

 （1．黃河交通學(xué)院交通工程學(xué)院，河南焦作  454900;2．長(zhǎng)垣縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，河南新鄉(xiāng)  453400）

[摘要]既有建筑的加固和改造是城市發(fā)展進(jìn)程中遇到的現(xiàn)實(shí)問題，探索創(chuàng)新既有建筑的加固和改造技術(shù)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及工程現(xiàn)狀，在置換混凝土加固法的基礎(chǔ)上對(duì)懸挑梁進(jìn)行整體置換加固，對(duì)新、老結(jié)構(gòu)相互作用下的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和施工優(yōu)化，從根本上解決混凝土強(qiáng)度不足的問題。

[關(guān)鍵詞]既有建筑；置換混凝土加固法；整體置換；加固；應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] TU746.3  [文章編號(hào)]1002-8498(2016)10-0079-03

1  工程概況

 某市礦中街家屬院為6層磚混結(jié)構(gòu)建筑，其中該建筑設(shè)有構(gòu)造柱、圈梁、懸挑梁等結(jié)構(gòu)，樓板為預(yù)制板，采用240mm厚橫墻承重。原結(jié)構(gòu)1~6層陽(yáng)臺(tái)采用懸挑梁結(jié)構(gòu)向外挑出1. 2m，寬為3.6m(見圖1)，由于無(wú)外墻保溫結(jié)構(gòu)和年久失修等原因，懸挑梁混凝土碳化和鋼筋銹蝕嚴(yán)重，在圈梁和挑梁等位置處產(chǎn)生裂縫，經(jīng)檢測(cè)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，混凝土構(gòu)件損壞嚴(yán)重，已構(gòu)成安全隱患。根據(jù)業(yè)主要求，對(duì)建筑物懸挑陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行加固，以保證正常安全使用。本文只對(duì)懸挑梁加固進(jìn)行論述。

2  加固方案選擇

 在本工程結(jié)構(gòu)中，樓板采用預(yù)制樓板，預(yù)制樓板擱置在現(xiàn)澆混凝土圈梁上，采用橫墻承重，樓板和圈梁不是一個(gè)整體。圈梁和陽(yáng)臺(tái)懸挑梁采用整體現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，懸挑梁由圈梁懸挑出去，其中圈梁部分承受上部荷載，并將其傳遞給橫墻，同時(shí)懸挑梁承受陽(yáng)臺(tái)上傳遞下來(lái)的荷載。該懸挑梁有多處裂縫，混凝土碳化和鋼筋銹蝕破損嚴(yán)重。

 根據(jù)該工程的實(shí)際情況，在混凝土置換法的基礎(chǔ)上對(duì)懸挑梁進(jìn)行整體置換，然后對(duì)已知的資料進(jìn)行整理分析，選擇卸載體系并計(jì)算卸荷支撐體系，分析新舊混凝土結(jié)合面黏結(jié)性能的影響因素及采取的對(duì)策，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，驗(yàn)證該施工方案可行。

3  整體置換混凝土懸挑梁加固方案

 置換混凝土加固法一般常用于承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)偏低或受壓區(qū)混凝土有嚴(yán)重缺陷的局部加固處理，置換用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比原構(gòu)件混凝土提高一級(jí)，且不應(yīng)低于C25。本文在置換}昆凝土加固法的基礎(chǔ)上，盡量利用原有結(jié)構(gòu)的承載力，選擇的施工方案技術(shù)可靠的同時(shí)方便施工。

3.1施工工序

 分析加固材料→受力構(gòu)件的狀態(tài)分析和計(jì)算→對(duì)受力結(jié)構(gòu)卸載支撐→剔除懸挑梁構(gòu)件混凝土→界面處理→鋼筋修復(fù)配置→立模→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆模→檢查驗(yàn)收→拆除卸荷結(jié)構(gòu)。

 結(jié)構(gòu)施工過程中對(duì)所選卸載體系進(jìn)行承載力驗(yàn)算，保證施工方案的可行性，并按現(xiàn)行規(guī)范對(duì)懸挑梁進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

3. 2結(jié)構(gòu)卸載體系設(shè)計(jì)

 清理加固現(xiàn)場(chǎng)，在置換混凝土前一定要采取合理有效的卸載和支撐，設(shè)置臨時(shí)支撐，施工時(shí)所在房間距離橫墻100mm搭設(shè)雙排腳手架，立桿間距600mm，立桿上設(shè)上、中、下3道橫桿，立桿下部墊通長(zhǎng)方木，立桿上部設(shè)頂絲墊方木。圈梁混凝土鑿除時(shí)設(shè)置永久支撐，上下端使用鋼墊板，施工時(shí)先將安裝鋼墊板位置清理干凈，打磨平整，鋪乳膠水泥，以保證鋼墊板與混凝土結(jié)合良好，鋼墊板安裝完成后，千斤頂頂著上部鋼墊板加力，澆筑到混凝土內(nèi)。加固施工采用逆向作業(yè)法，從頂層開始進(jìn)行卸載加固，先支撐卸載后加固施工。

 該工程圈梁部分采用的混凝土置換方法，采用由鋼板、鋼筋、鋼管及千斤頂?shù)冉M成的受力體系，分段施工，當(dāng)一段替換材料安裝好后，再挖另一段（見圖2），待需要替換的圈梁全部被替換后，放置鋼筋和配置箍筋，然后澆筑C25混凝土。

3.3鋼墊板的選擇

 在傳力過程中，上部荷載主要通過受力體系中的鋼板進(jìn)行傳力，此時(shí)鋼板主要受到剪力，其中在預(yù)制圈梁中鋼板接觸面的剪力最為集中，為確保施工安全，必須對(duì)鋼板進(jìn)行抗剪驗(yàn)算。

 1)計(jì)算參數(shù)  層高2 800mm，預(yù)制板厚120mm，屋面為上人屋面，鋼板選用Q235鋼。

 2)荷載計(jì)算  ①6層屋面恒、活荷載設(shè)計(jì)值6. 20kN/m2；②2～5層樓面恒、活荷載設(shè)計(jì)值為6. 0kN/m2；③240mm厚墻及雙面抹灰自重6.3kN/m2；④圈梁自重1. 728kN/m；⑤作用在1層圈梁上的面荷載，其中包括預(yù)制板的自重、墻的自重和圈梁的自重：q= 214. 09kN/m。

 在400mm范圍內(nèi)，設(shè)置2個(gè)預(yù)制圈梁，故1個(gè)預(yù)制圈梁承受的荷載為：

3.4懸挑梁整體加固方案的提出

 計(jì)算所用參數(shù)：層高2. 8m，多層磚混結(jié)構(gòu)住宅，采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心樓板，橫墻承重，開間為3. 6m，屋面板為預(yù)制板YKB36-63，板寬為600mm，厚為120mm，其中陽(yáng)臺(tái)結(jié)構(gòu)采取由圈梁挑出的挑梁，陽(yáng)臺(tái)挑出墻面長(zhǎng)度為1. 3m，上鋪預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，結(jié)構(gòu)荷載布置如圖3所示。

3.4.1新舊混凝土的界面處理

 剔除懸挑梁構(gòu)件混凝土?xí)r，為使新舊界面結(jié)合牢固，對(duì)新舊混凝土進(jìn)行接觸面的粗糙處理，提高機(jī)械咬合力，從而提高新舊混凝土的黏結(jié)力。因?yàn)閼姨袅旱恼龖?yīng)力和剪應(yīng)力形成450的拉應(yīng)力，易形成剪切斜裂縫，因此為更好地提高新舊混凝土連接的可靠性，將新舊混凝土結(jié)合部位打鑿成與斜裂縫垂直的斜面。在澆筑混凝土前對(duì)挑梁四周砌體進(jìn)行充分濕潤(rùn)，并在舊混凝土的上部進(jìn)行澆筑，新澆混凝土在自重和機(jī)械振搗的作用下與舊混凝土能更好地緊密結(jié)合，硬化后能形成良好的機(jī)械咬合力，有利于新舊混凝土的結(jié)合。

3.4.2構(gòu)造柱的混凝土置換

 在混凝土置換過程中，懸挑梁的置換要通過構(gòu)造柱，對(duì)構(gòu)造柱的混凝土進(jìn)行鑿除時(shí)，考慮到其截面面積偏小，為方便施工操作，把構(gòu)造柱分成兩塊區(qū)域，對(duì)稱剔除混凝土。為減小構(gòu)造柱鋼筋的變形對(duì)原結(jié)構(gòu)的不利影響，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，每鑿除一處即在構(gòu)造柱內(nèi)墊與鑿除混凝土高度相同的鋼板并頂緊，再鑿除其他區(qū)域，其鋼板的承載力大于鑿除混凝土的承載力，起到承重和傳力的作用。

3.4.3懸挑梁混凝土剔除位置的確定

 懸挑梁由圈梁挑出，在確定懸挑梁剔除位置時(shí)，對(duì)其進(jìn)行整體置換，只需剔除到原挑梁上部受力鋼筋伸入圈梁的長(zhǎng)度，如圖3中的2-2所示。對(duì)挑梁按新規(guī)范進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，混凝土鑿除時(shí)保留原鋼筋，剔除混凝土的過程中盡量減少對(duì)鋼筋的擾動(dòng)，對(duì)鑿除區(qū)域的鋼筋進(jìn)行表面處理，尤其是要將殘留在鋼筋表面的混凝土清除干凈，以便能使新澆混凝土與原鋼筋嚴(yán)密咬合。檢查鋼筋的銹蝕情況，若鋼筋銹蝕嚴(yán)重，必須對(duì)其進(jìn)行更換，對(duì)輕微的銹蝕鋼筋可進(jìn)行除銹，以保證鋼筋的完整性，再用強(qiáng)度等級(jí)為C25的無(wú)收縮粗骨料型灌漿料重新澆筑。

3.4.4截面承載力計(jì)算

 陽(yáng)臺(tái)結(jié)構(gòu)的傳力途徑為：預(yù)應(yīng)力空心板上的恒荷載和活荷載以均布活荷載的形式傳遞給2根挑梁B2上；陽(yáng)臺(tái)的挑出端設(shè)邊梁B1，B1支承在挑梁B2的兩端，邊梁的自重和邊梁上的欄桿重是按集中力傳遞給挑梁的。預(yù)應(yīng)力空心板在挑梁上擱置長(zhǎng)度為120mm，挑梁上翻尺寸為120mm×250mm，這是為了能使陽(yáng)臺(tái)形成有組織排水，而且可方便地在現(xiàn)澆梁上安裝陽(yáng)臺(tái)欄桿。邊梁的結(jié)構(gòu)布置如圖4所示，B1應(yīng)在空心板安裝完成后再澆筑。

 陽(yáng)臺(tái)上荷載的傳遞途徑是：預(yù)制板的一半荷載（為均布荷載）傳遞給邊梁B2，同時(shí)邊梁B2承受的集中力為一半的邊梁B1，邊梁B3承受整塊預(yù)制板均布荷載和整個(gè)邊梁B1的集中荷載。

 采用置換法加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件時(shí)，當(dāng)壓區(qū)混凝土置換深度h0≥x0，按新混凝土強(qiáng)度等級(jí)和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010的規(guī)定進(jìn)行正截面承載力計(jì)算。采用整體置換混凝土加固法，壓區(qū)混凝土置換深度h n≥x n，所以按正截面承載力進(jìn)行計(jì)算。下面以懸挑梁的設(shè)計(jì)為例，取h0=350 - 35= 315mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，f c =11.9N／mm2，鋼筋采用二級(jí)鋼筋HPB335，f y=300N/mm2，挑梁受力鋼筋埋入砌體的長(zhǎng)度l1=2 000mm，挑梁截面高度350mm，梁上均布線荷載為36. 86kN/m，梁端所受的集中荷載11. 78kN，懸挑梁上的最大彎矩為50. 85 k N .m，計(jì)算可得：

以上可知箍筋可按構(gòu)造配置，取ɸ8@ 200。

 懸挑梁埋人墻體的長(zhǎng)度為2 000mm，分析結(jié)構(gòu)受力情況，對(duì)其進(jìn)行傾覆點(diǎn)和傾覆力矩的計(jì)算，其傾覆力矩為50. 85kN．m，挑梁的抗傾覆力矩104. 8kN .m，滿足抗傾覆驗(yàn)算。

 挑梁B2的鋼筋選4ɸ12，箍筋可按構(gòu)造配置，取ɸ8@ 200。挑梁B1的鋼筋選2ɸ12，箍筋可按構(gòu)造配置，為ɸ8@ 200。

4  結(jié)語(yǔ)

 1)采用混凝土置換加固法能從根本上解決混凝土強(qiáng)度不足的問題，施工過程中應(yīng)做好卸載和支撐措施。

 2)在利用傳統(tǒng)加固方法的基礎(chǔ)上，要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況、結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范及加固規(guī)范要求編制更合理完善的加固方案。

 3)加固過程中要考慮并應(yīng)用新型加固方法，新型加固材料，新的施工工藝，對(duì)傳統(tǒng)加固方法進(jìn)行創(chuàng)新，從而避免傳統(tǒng)方法中的弊端，達(dá)到更好的加固效果。

 4)混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中，合理考慮工程實(shí)際情況確定簡(jiǎn)單合理的施工方案是前提，認(rèn)真審查制定的施工方案是基礎(chǔ)，狠抓施工階段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制是保證，為工程加固施工積累經(jīng)驗(yàn)。