基于分批置换和预顶支撑的框架柱加固.pdf
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1、基于分批置换和预顶支撑的框架柱加固肖 杨(中国建筑西南勘察设计研究院有限公司四川 成都)收稿日期:作者简介:肖杨()男四川成都人硕士工程师主要从事建筑工程检测、鉴定与加固工作摘 要:针对某高层框架剪力墙结构 层框架柱因施工原因导致柱底部分混凝土强度过低采用高强度细石混凝土进行局部置换并通过外粘型钢的方式进行补强 因现场条件限制混凝土置换时支撑系统无法设置在该柱下部楼层通过结构设计软件对主体结构进行整体建模计算并采用有限元软件 对支撑系统进行实体模型分析提出一种基于混凝土分批置换和预顶支撑的组合处理方案即利用框架柱未置换的剩余截面混凝土强度的同时通过支撑系统对其部分轴力进行预先卸载支撑系统仅设置
2、在该柱本层及相邻上一层 框架柱在加固处理过程中应力、应变及位移监测数据符合预期加固效果良好目前已正常使用关键词:加固分批置换预顶支撑中图分类号:文献标志码:文章编号:():/(.):.:引 言社会经济的快速发展推动了人们生活品质的提升也加快了城市化进程房地产等建筑行业作为国家经济发展的支柱型产业蓬勃发展 近几年我国房屋施工面积呈逐年增长趋势 年已达 万亿 在如火如荼的建筑行业中人们对房屋的施工质量和结构安全也愈发关心 在大规模的建设浪潮中受人为因素和自然环境等影响建筑结构难免出现一些质量问题如混凝土严重外观质量缺陷、结构构件强度不满足设计要求等情况均应及时进行加固处理对于混凝土强度不满足要求的
3、框架柱等竖向构件一般可采用钢支撑对其进行卸载后再进行置换等加固处理 传统钢支撑的下部支撑点一般设置在拟加固构件的下一层或拟处理部位以下且需对该构件内力进行完全卸载 本文在现场加固条件受限的情况下提出一种设置在拟加固柱本层及相邻上一层的卸荷支撑系统对该柱进行部分卸载并结合混凝土分批置换法等对框架柱混凝土强度局部不满足要求的问题进行了有效、可行的加固处理 项目概况某房屋修建于 年为高层框架 剪力墙结构采用旋挖灌注桩基础地上 层地下 层使用性质为商住房其中 层/轴框架柱为边柱截面尺寸为 设计混凝土强度等级为 纵向钢筋和箍筋均采用 经检测发现该框架柱因施工不当导致底部 左右的混凝土强度等级严重低于设计
4、强度钻芯取样检测结果表明芯样最低抗压强度满足为 不满足混凝土强度等级 的最低要求存在严重的质量及安全隐患应进行加固处理 层局部结构平面布置示意图见图 图 中 即为拟加固的框架柱图 层局部结构平面布置示意图(单位:)加固处理方案 总体处理方案的确定该框架柱加固受限于现场条件只能利用框架柱所处本层及其相邻上一层且该柱为边柱周边支撑条件有限因此在确定总体加固方案时柱缺陷处理方案宜与支撑方案同时考虑柱混凝土强度不满足要求的部位考虑采用置换法进行处理 因为该部分混凝土已不满足规范对结构构件最低混凝土强度等级的要求置换法不改变房屋的结构形式和框架柱的截面尺寸不会对房屋的后期使用造成影响混凝土置换时会对柱截
5、面造成削弱导致柱承载力严重降低因此需要设置支撑系统对柱上部荷载进行卸荷并对上部结构进行支撑保证施工期间的结构安全 因现场条件限制卸荷支撑系统无法设置在该柱下部楼层且 轴方向的柱距较远因此考虑在该柱两侧对称布置人字形钢斜撑以两侧相邻框架柱和剪力墙(图 中的侧柱 和侧墙)底部为支撑点将该卸荷支撑系统设置在该柱同层或相邻上一层 该支撑方式优点是传力路线明确、结构形式较为简单、拆除方便且对周边环境影响较小缺点是钢结构构件较多、现场焊接工作量较大、施工控制要求较高 混凝土置换方案混凝土置换采用比原结构高一个强度等级的 无收缩细石混凝土进行置换 置换方式一般分为全截面置换和局部置换按置换顺序又可分为一次性
6、置换和分批置换全截面置换较为常规处理后混凝土柱受力与原设计相同无需再进行承载力复核 局部置换(见图 图 中 为置换深度)可仅对柱四周一定深度的混凝土进行局部置换后期使用中不考虑柱中间未置换混凝土受力置换后该柱需按箱形截面柱进行承载力复核图 箱形截面柱(单位:)采用 结构设计软件对该房屋进行整体建模计算因加固处理施工工期较短施工期间上部结构的荷载取恒载和活载标准值进行计算 计算结果表明拟加固柱柱底轴力标准值为 如果采用全截面一次性置换在不考虑安全系数的情况下作为支撑点的侧柱及侧墙需分别承担 的竖向力 经验算表明侧柱桩基础的竖向承载力不满足要求因此考虑采用局部置换方案对于框架柱置换深度 不应小于
7、且 的取值应在满足轴压比限值的基础上尽量控制计算配筋面积小于原设计配筋面积以减少后续加固工作 将箱形截面柱带入整体计算模型中进行试算表明当 时柱轴压比为 满足规范要求 因结构设计软件在整体模型中无法对混凝土箱形截面柱进行配筋计算且该柱实际截面为 混凝土和 混凝土的组合截面截面实际刚(强)度和内力与纯箱形截面存在一定差异 为求得框架柱局部置换后较为精确的内力设计值利用刚(强)度等效原理分别按式()()求得该柱混凝土的等效弹性模量和等效抗压强度设计值然后分别代入整体计算模型中进行计算求得最不利内力设计值再根据规范对该箱形截面柱的轴压比、抗弯和抗剪承载力等进行手动复核验算 该过程需从 开始进行多次试
8、算逐渐增大 的取值直至求得箱形截面柱的承载力满足要求后的 的最小值 ()()()式中:、为置换区域混凝土()的弹性模量、截面面积、惯性矩、抗压强度设计值、为未置换区域混凝土()的弹性模量、截面面积、惯性矩、抗压强度设计值、为混凝土等效弹性模量和等效轴心抗压强度设计值、为柱等效截面面积和等效惯性矩按 的实心截面计算经试算表明当 时箱型截面柱的轴压比为满足规范要求计算纵筋面积小于原设计纵筋面积计算箍筋面积小于置换区域中的箍筋面积 因此置换深度取 置换高度取混凝土缺陷高度上下各延伸 的范围如一次性对柱四周 置换深度范围内混凝土进行置换在不考虑未置换部分混凝土在施工期间参与受力的情况下支撑需提供的竖向
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