钢筋混凝土柱的加固设计与施工技术

维普资讯 http://www.cqvip.com ５２　低温建筑技术　２００２年第３期（总第８９期）　钢筋混凝士轻的加固设计与施工技术　李（１．哈尔滨市房地产交易中心铁　马宇　谭文武　１５０００１；３．哈尔滨商业大学１５００７６）　１５（Ｘ）２０；２．哈尔滨乾坤房地产开发公司【摘要】在加固受力分析的基础上，提出了采用双侧预应力撑杆补强措施，并辅以套箍约束混凝土横向变　形，从而既利用撑杆直接增加轴向受压承载能力，又利用套箍间提高轴向受压承载能力。取得了施工方便，受力可　靠，实用经济的效果。　【关键词】钢筋混凝土柱；补强加固；预应力撑杆；套箍　【中图分类号】ＴＵ７５５．９　【文献标识码】Ｂ　０前言　【文章编号】１００１．６８６４（２００２）０３—００５２—０２　杆则焊在传力角钢上（见图１）。　钢筋混凝土柱是结构物的主要受压构件，必须保证足够　的承载能力。造成钢筋混凝土柱承载力不够的原因，大致由　设计错误、施工粗糙、使用不当、变更用途和遭遇自然灾害　等。在设计某层商服上部住宅的底部框架多层砖房时，因建　设单位在工程建设施工过程中决定加层，底部框架柱原设计　承载能力为２８６７．１５ｋＮ。加层后增加到４２００ｋＮ。因此，必须　为使撑杆与传力角钢紧密接触，在撑杆端部焊有专门的　传力板，其厚度１５ｍｍ，传力板的横截面面积与撑杆截面相等　（见图２）。撑杆角钢翼缘中点有切口，可以使撑杆在中间弯　曲，安装撑杆时，其弯曲方向朝外。在撑杆翼缘被削弱的切　口处，焊上盖板，并利用盖板来安装拉紧螺栓。为了施加预　应力，用拉紧螺栓将稍有弯曲的两根撑杆相互拉紧，拉直撑　杆后，撑杆内就产生了很大的压应力。　对底层钢筋混凝土柱进行加固补强处理。　关于混凝土柱的加固方法，常用的有柱四周增加钢筋混　凝土套子法。围套厚度一般为１００ｍｍ。此法施工较方便，新　旧混凝土结合良好，但建筑使用上当柱子截面受限制时就不　行了。另外是柱子单侧或双￣ｍｊ／ｊｎ大断面法。新加纵向钢筋　用，１，２５长５０ｍｍ＠５００ｍｍ的短筋作媒介与原柱内纵筋焊在一　起，然后浇混凝土，这种方法电焊工作量大，焊接时钢筋扭曲　变形较大，而且损伤原有钢筋。另外，加设预应力撑杆结构　法，双侧补强撑杆由四根包柱角的角钢组成，这对轴，ｔＬ，受压　柱的补强是十分有效的。如果遇到偏心受压柱则采用单侧　补强撑杆结构来加固。预应撑杆加固结构可以预制、现场安　装、撑杆占地小、柱子宽度仅增加几厘米，利用结构本身施加　预应力可以确保撑杆端头与补强构件紧密接触，从而有效地　参与受力…。　由于本工程因加层而传给柱子的新增荷载较多，所以在　图１加固后的柱断面图　采用双侧预应力补强撑杆结构的同时，利用对紧固螺栓施加　双向预应力而将角钢箍紧混凝土柱，然后焊接缀板，约束混　凝土在受压作用下的横向变形，并根据建筑使用要求，缠绕　钢丝网，分层抹压高强度水泥砂浆。这样，不但利用了撑杆　直接承受轴向力，而且挖掘了该撑杆结构约束混凝土柱横向　变形能力，充分利用了加固材料的作用；钢丝网筒壳既解决　了撑杆的防锈蚀和防火的问题，同时又起到了箍紧混凝土柱　子的作用，也能约束混凝土柱的横向变形，从而提高了核芯　混凝土的受压强度，充分发挥了原有混凝土的轴心抗压强　度。这是对预应力撑杆结构法的改进，也就是优于其它加固　方法的地方。　１加固施工技术　图２传力角钢及传力板安装示意图　首先，把四根角钢用连接板联成两组撑杆，装在被补强　柱的二侧。将柱上、下两端混凝土凿去，铺水泥砂浆、安装传　力角钢，传力角钢翼板的内表面与补强柱的外表面齐平，撑　撑杆安装后，根据混凝土柱的实际强度值和相应的弹性　模量以及横向变形系数，分析在承受设计轴力时混凝土柱的　横向变形量，确定约束混凝土横向变形的横向预压力，利用　维普资讯 http://www.cqvip.com 李铁等：钢筋混凝土柱的加固设计与施工技术　５３　撑杆上下紧顶基础和楼面梁的结构特点，在对角钢施加纵向　预压力之后，用临时安装的横向紧固螺栓，双向施加压力，缀　板沿高度方向＠６００焊在角钢撑杆的翼缘上。将每两根撑杆　联在一起，再取下撑杆上的拉紧螺栓，并把伸出柱面的钢板　切除。这样就形成了一个角钢框架体系箍紧混凝土柱。然后　在角钢架外围用冷拔钢丝‘ｂ１＠１０ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍ的钢丝网片缠　绕拉紧点焊在钢板上，采用４２５　普通水泥，用１：１水泥砂浆　分层抹压。在水泥砂浆粉刷之前，应用水冲洗混凝土表面。　使湿润，清除钢板上的焊渣，分层抹平压实，并喷水养护。　２加固设计计算　‘　√寺＝√　＝＝　ｓ２．‘　５～４ｍｍ　０　０；　．　－一ｌ　Ｉ　Ｃ　０　Ｃ　Ｃ　ｃ　ｌ　￡　撑杆通过预应力使两端与结构顶紧，能有效地分担轴向　压力。且提高并充分发挥原混凝土的轴心抗压强度。加固后　混凝土柱由角钢和钢丝网水泥组成的一个筒壳也能承受部　分荷载，并箍紧混凝土柱，形成一个侧向刚度较好的整体。限　制混凝土柱在荷载作用下的横向变形，提高混凝土的轴心抗　压强度和极限压缩变形。　（１）加固后混凝土柱受压承载能力核算：经测，柱的混　凝土强度等级Ｃ２０，　＝１０Ｎ／ｍｍ２。钢板Ｑ２３５。　：２１５Ｎ／ｎ皿２，　冷拨钢丝厶＝２５０Ｎ／ｍｍ２，缀板１００ｍｍ　Ｘ　６ｍｍ＠６００，冷拨钢丝　网片‘ｂ１＠１０ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍ，根据《混凝土结构设计规范）（ＧＢＪ１０　—８９）公式　Ｎ　＝｛　’Ａ　｛　Ａ　２｛　Ａ　式中：Ａ　一构件的核芯截面面积；　一间接钢筋的抗拉强度设计值；　Ａｍ，一螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积。　７ｔ＂‘　‘Ａ　Ａｍ＾　＝——　Ｓ　式中：五　一构件核芯直径。矩形近似取如＝＇ｖ／＇－４＂－ｂｏｈｏ／ｆｒｏ：　一螺旋式或焊接环式单根间接钢筋截面面积；　ｓ一沿构件轴向方向间接钢筋的间距。　本例中，在横向钢板约束作用下：　＝￣／—４ｘ　３５０—ｘ　３５０／ｒｒ。：３９５ｍｍ　Ａ　：———　ｒｃ—＇３９５　ｘ　ｌＯＯｘ　６—一—　：１２４０．２４０・９ｍｒ９ｎ　ｎ２　在冷拔钢丝的约束作用下：　Ａ　球　一　：—ｒｒ—＂３９５　１ｎ　ｘ　０．—７８５—一：９７．４１ｍｍ￣一　●　ｉｎｌｎ　则Ⅳ＾＝１０Ｘ　３５０Ｘ　３５０＋３１０　Ｘ　４１８１＋２　Ｘ［２１５×１２４０．９＋　５２０Ｘ　７９．４１］＝３１０３．４０２ＫＮ　Ⅳ＾＜１．５ｔｐ（ｆｃＡ＋／，Ａ　）且Ｚｏ／ｄ＝９＜１２　间接钢筋换算截面面积不少于原柱纵向受压钢筋全部　面积的２５％，并考虑用柱四角撑杆角钢来保证约束混凝土横　向变形的均匀性，故有效　］。　（２）预应力撑杆的截面设计　角钢选择采用角钢４Ｌ１００Ｘ　７如图３，单根角钢截面面积　为１３８０ｍｍ２，ｉ＝１９．９ｍｍ，，蜘＝１３１８６００ｍｍ４，Ｚ０＝２７．１ｍｍ。　整个预应力撑杆的横截面　对　—　的惯性矩　＝４［Ｌ＋口　Ａ　，］＝４［１３１８６００＋（２００＋７—２７．１）　×　１３８０］：１８３９２３７５．２ｍｍ＇　２００　２００　３格构式撑杆角钢计算截面　＝（１／ｉｌ）＝２６００／１８２．５４＝１９．７　缀板之间净距为５００ｍｍ。　ｌ＝（ｓ／ｉ）＝（５００／１９．９）＝２５．１３＜４０　ｈ＝￣／　：＋　＝　１９．７２＋２５．１３　：３１．９３　查（ｐ＝Ｏ．２９９　按共同工作原理，预应力撑杆中的内压力　＝Ｎ一Ⅳ＾＝４２００—３１０３．４：１０９６．６ＫＮ　预应力撑杆所需截面积　Ａ　：　：　：５４９０　￣２７ｍｍ＂‘　＜５５２０ｍｍ２５５２０ｍｍ￣　所选４Ｌ１００Ｘ　７合适口】。　＝　＝Ｏ．９２９Ｘ　２１５　Ｘ　５５２０＝１１０２．５３７ＫＮ　撑杆截面选择后，还应对缀板、撑杆内的预应力和安装　过程中撑杆单肢角钢的稳定性进行强度复核。本工程经验　算均满足要求。　３工程实践结果　上述计算可见，原钢筋混凝土柱设计承载能力是　２８６７．１５ＫＮ，经加固补强，由角钢和缀板构成的环状箍以及钢　丝网水泥组成的筒壳，提高了混凝土的核芯受压强度，使加　固后的钢筋混凝土柱轴向压力的承载能力增加到　３１０３．４０２ＫＮ，由角钢撑杆提供的轴向压力承载能力为　１１２０．５３ＫＮ，这样，经加固后的结构抗力为４２０５．９３７ＫＮ，满足　了加层后承载能力要求，达到了加固的目的。　该工程加固后，经过两年多的使用观察，结构完好，满足　使用功能要求，收到了施工方便，安全可靠的效果。　，　参考文献　［１］王寿华，黄荣源，穆金虎．建筑工程质量症害分析及处理［Ｍ］．北　京：中国建筑工业出版社，１９８６．　［２］王振东，赵国藩，施岚青，李树瑶．钢筋混凝土及砌体结构［Ｍ］．　北京：中国建筑工业出版社，１９９０．　［３］陈绍蕃．钢结构［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社。１９８８．　【收稿日期】２００２—０６—１５　【作者简介］李铁，男，１９６８年３月生，哈尔滨人，工程师，从事　工民建专业。