型钢－混凝土组合梁在结构加固中的应用.pdf

1 1 2 科技咨询导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g H e r a l d 2 0 0 7 N O . 1 1 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g H e r a l d 建 筑 科 学 科技咨询导报 1 工程概况 某休闲广场工程建于 2 0 0 3 年, 建筑面积 1 2 0 0 0 ㎡, 包括一层地下室和局部地上一层, 在 地下室 A ～J轴设有夹层, 其中地下室夹层层 高 3 . 8 m , 地上部分层高 4 . 0 m , 夹层以下部分 层高 4 . 0 m 。本工程采用钢筋混凝土框架剪 力墙结构, 楼板采用无粘结预应力混凝土无梁 楼盖, 现浇楼盖板跨度为 7 . 2 m 7 . 2 m , 现浇 楼板厚度 1 8 0 m m 。本工程预应力无梁楼盖的 预应力筋张拉完成, 拆模后发现楼板发生很大 竖向变形, 与柱子交接处楼板出现很多较宽裂 缝, 柱子根部被预应力筋剪断。根据混凝土 强度检测报告证实, 本工程混凝土柱及楼板混 凝土强度达到原设计的要求。经多次研究及 重新验算, 本工程出现问题的主要原因 是由于现浇混凝土无梁楼盖板板厚度不 足引起。 2 加固方法 根据本工程混凝土柱及楼板混凝土达到 原设计的要求; 预应力筋张拉应力达到原设计 要求, 并且没有断筋情况; 非预应力筋按原设 计图纸施工无误, 梁、柱、楼板截面尺寸按 原设计图纸施工无误。设计单位经过验算设 计, 采用后置型钢－混凝土组合梁的加固方法 对本工程的原混凝土无梁楼盖进行加固。后 置型钢－混凝土组合梁的加固方法是利用型 钢梁与原混凝土无梁楼盖板相结合, 充分发挥 钢结构抗拉及混凝土抗压的优点。并且型钢 梁与原混凝土无梁楼盖板相结合降低了新增 梁的截面高度,降低了对建筑净高的影响。 具体加固方法见图 1、图 2。 3 型钢混凝土组合梁设计施工要点 3 . 1 水平剪力的传递构件 型钢－混凝土组合梁的加固方法, 型钢与 原混凝土楼板间的水平剪力传递是本方法的 主要技术关键。本工程原混凝土楼板为无梁 楼盖, 经加固后原结构体系将由原来的无梁楼 盖体系转变为有梁的框架梁板体系。根据本 加固设计方案原混凝土无梁楼盖的柱上板带 将失去其原来的作用其下部受力钢筋也将失 去其受拉的作用, 成为型钢－混凝土组合梁体 系中的构造钢筋, 结合以往的施工经验将此部 分钢筋作为型钢－混凝土组合梁中水平剪力 的传递构件, 并且对原混凝土没有损伤。具 体方法先在钢梁安装范围内的两端横向凿槽 露出原有楼板纵向钢筋, 选两根尽量以钢梁中 心线为对称轴的钢筋, 按选定钢筋位置进行弹 线, 按图纸位置分段凿槽, 宽度和深度以露出 钢筋焊接面为准。凿槽后根据钢筋实际保护 层厚度确定连接件的高度, 高度为露出混凝土 表面 4 m m , 长度为 8 0 m m 。具体方法见图 3 、 图 4。 3 . 2 钢梁支座锚板 钢梁支座也是本工程的一个重要环节, 支 座锚板具体做法为将需安装钢梁的原混凝土 柱在板底锚板高度内进行钢筋保护层的凿除, 按施工图进行钢筋的化学植筋施工, 植筋所用 钢筋为 H R B 2 3 5级钢筋, 直径为 2 2 m m 。钻 孔用P S －2 0 钢筋探测仪对柱内钢筋位置进行 扫描, 成孔位置如遇柱内钢筋进行适当调整成 孔位置, 按照柱面实际宽度进行锚板板的下 料, 锚板与混凝土表面采用水泥砂浆进行作浆 处理后钢筋与钢板塞口焊。对于四边增设钢 梁的柱可将 4块锚板采用直角焊缝焊接成钢 板 箍 。 3 . 3 原有楼板卸载、变形恢复 加固后型钢梁与现有混凝土楼板的共同 工作性能是决定结构加固施工质量的重要环 节, 因此如何保证型钢梁与现有砼楼板共同工 作是本加固施工主要解决的技术难点。为保 证钢梁与现有砼楼板共同工作, 需对原有楼板 进行卸载和变形恢复。楼板卸载和变形恢复 采用千斤顶进行板下支顶, 楼板的卸载参考值 应以楼板现有自重为标准, 千斤顶支顶位置选 择在柱上板带的跨中附近, 沿型钢梁两侧对称 支顶, 顶支力根据柱网情况按计算确定。 3 . 4 梁顶钢板安装 将制作好的梁顶钢板与连接件对位安装, 用千斤顶对钢板进行顶支, 使钢板和混凝土面 紧密结合, 然后采用塞口焊将钢板与连接件焊 接, 焊接完成后撤去顶支设施。 3 . 5 钢梁安装 钢梁就位利用柱角浇注混凝土凿除的楼 板孔洞穿钢丝绳, 在楼板上将钢梁吊起至板 型钢－混凝土组合梁在结构加固中的应用 葛呈强 杨劲松 黑龙江固特建筑技术开发有限公司 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 摘 要 本文通过对某工程预应力无梁楼盖采用型钢－混凝土组合梁进行加固。在加固施工中采取支顶卸荷、顶升等一系列措施保证 了施工质量, 经竣工后的定期检观测, 该工程未出现楼板裂缝及异常变形, 加固后结构受力性能良好, 较好的满足了原设计使用功能的要 求 。 关键词 型钢－混凝土组合梁 预应力无梁楼盖 卸荷 顶升 中图分类号 T U 3文献标识码 A文章编号 1 6 7 3 - 0 5 3 4 2 0 0 7 0 4 b - 0 1 1 2 - 0 2 图 1 型钢混凝土组合梁加固 图 2 型钢混凝土组合梁节点详图 图 3 型钢混凝土组合梁连接件布置图图 4 型钢混凝土组合梁连接件详图 1 1 3 科技咨询导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g H e r a l d 建 筑 科 学 2 0 0 7 N O . 1 1 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g H e r a l d科技咨询导报 底, 为保证钢梁与顶钢板贴紧, 采用千斤顶局 部支顶和夹钢楔的方法进行施工, 然后将型钢 与上部钢板分段焊接。将钢梁与柱上锚板用 1 2 0 m m 长∟ 7 5 6角钢焊在一起, 形成钢梁 支座, 之后, 拆除钢梁吊起装置和下部支顶装 置, 以及楼板卸载装置。 4 型钢混凝土组合梁施工工序流程 型钢支座定位安装施工→→原有楼板卸 载支顶→→型钢与原有混凝土连接件施工→ →型钢梁制作安装施工→→钢材表面防腐处 理施工→→完成施工 5 结语 经过加固设计单位哈尔滨常青结构设计 事务所与加固施工单位黑龙江固特建筑技术 开发有限公司的通力合作, 成功的对本加固工 程的进行了加固。本工程加固采用型钢－混 凝土组合梁体系对原无粘结预应力混凝土无 梁楼盖进行加固, 此加固设计方案节省建筑的 使用空间, 并且施工工期短、效率高、经济 合理。该工程于 2 0 0 4 年竣工, 经竣工后的定 期检观测, 该工程未出现楼板裂缝及异常变 形, 加固后结构受力性能良好, 较好的满足了 原设计使用功能的要求。 参考文献 [ 1 ] 混凝土结构加固技术规范 C E C S 2 5 9 0 . 北京 中国建筑工业出版社. [ 2 ] 建筑抗震加固技术规程 J G J 1 1 6 9 8 . 北 京 中国建筑工业出版社. [ 3 ] 钢结构设计规范 G B 1 7 8 8 , 北京 中国 建筑工业出版社. 1 混凝土早期受冻模式 混凝土早期受冻模式, 大致可分为三种受 冻状态。三种不同受冻模式对混凝土的冻害 影响程度不同。 1 . 1 新浇筑结构混凝土立即受冻 此种情况为典型的混凝土受冻害状况。 在 0 M P a 无强度时, 混凝土内部分布着连续性 水介质, 混凝土冻结时, 水由热端向冷端迁移, 并在冰峰面处堆积结冰, 形成“宏观规模析 冰”现象。随着冻结的深入, 冰类层的出现 面产生冻胀现象, 使得混凝土由水连续介质 过程变为冰类层断续介入过程, 而把混凝土内 部胀开,破坏了混凝土的初始形成的结构。 当气温恢复正常后, 已形成无法弥补和恢复的 裂缝, 这种冻胀给工程留下严重隐患。 1 . 2 具有初始强度的混凝土冻结 此时的混凝土虽已具备少量初始强度, 但未达到抗冻临界强度, 混凝土在此种情况下 受冻, 成冰过程受阻, 水分需穿过刚形成不久 的 C O S O H g c l 网而聚集结冰, 膨胀在混凝土 内部大中心质的沉降充水区或水泥浆体与骨 料的交结处开始发育冰晶, 冰晶形成后穿越 C O S O H g c l 网之后再发育长大。当长大到一 定程度时, 即彻底破坏刚刚形成的混凝土内部 结构体系, 从而给工程留下难以弥补的隐患。 1 . 3 具有相当强度混凝土的冻结 此种情况受冻是指混凝土具有抗冻临界 强度后再遭冻结, 此时混凝土内部已形成一 定结构体系, 尤其是孔结构体系发育的比较 完整, 在混凝土内部已初步形成凝胶孔、毛 细孔、大孔及宏观堆聚构造体。因此, 在具 体工程中, 此种冻结不会给结构带来重大损 失, 一般不会影响工程质量。 2 受冻害混凝土鉴别 在冬季施工中, 混凝土受冻后将表现出许 多异常现象, 这些现象将近有助于鉴别混凝土 的受冻程度, 从而尽快采取防范措施, 现归纳 如下。 2 . 1 混凝土拆模表现状态 一般来说, 当工地采用钢模时, 混凝土应 不粘模板, 且表面光滑湿润。如发现混凝土 表现发白, 有冰纹直立纹等表明混凝土有可能 受冻, 当混凝土表面直接发现冰碴裂纹时, 此 时混凝土必冻无疑。受冻混凝土有时表面还 会出现亮晶冰层。 2 . 2 混凝土敲击后声音变化 轻轻敲击拆模后的混凝土, 会发现受冻混 凝土声嘶哑,且常伴随沉闷的“噗噗”声。 一般敲击在一条直线上的三个点, 每次轻轻敲 三下,若连续发出“噗嗒” “噗嗒”声,则 混凝土必然受冻。 2 . 3 超声波传递速度 用超声波研究负温混凝土的冻害, 尚无多 少资料可查。一般情况下, 受冻混凝土中声 波传递速度慢, 而未受冻混凝土中声波传递速 度 快 。 2 . 4 混凝土表面回弹 低强度混凝土回弹时, 往往弹不出多少回 弹值, 但从回弹反跳锤脱勾时的动静及感觉能 判断出混凝土的受冻情况。当听到回弹仪最 后脱勾时发出“噗”的声音时, 表明混凝土已 受冻, 如果回弹仪最后脱勾时的声音清脆时, 表明混凝土没有受冻。 2 . 5 岩芯取样判断 该方法一般用于检验经过一个冬天后的 硬化混凝土强度, 此时取样时, 能够检验出混 凝土表面与内部之间的受冻与冻深关系, 当混 凝土表层受冻时, 取样机板进入混凝土表面, 且无尖叫声, 而未冻混凝土取样时则有尖叫 声, 受冻混凝土取样后面上显得疏松, 且有粗 骨料或砂浆脱落。 浅谈冬期施工中早期冻结混凝土的鉴别与处理 乔永生 牡丹江星元建筑工程有限公司 1 5 7 0 0 0 摘 要 混凝土早期冻结后, 大量的未水化水受冻膨胀, 混凝土内部的凝聚结构受到破坏, 混凝土的强度和耐久性大大降低, 严重影响结构 的承载能力和工程寿命。由此造成的质量事故及伤亡事故在国内外都有先例。防止混凝土早期受冻, 无疑是冬季施工中最重要的问题。 所以在实际施工中, 如何判定混凝土是否受冻, 伤害程度大小及如何处理这些混凝土, 是冬季施工中一项极为重要的内容 关键词 冬期 混凝土 施工 中图分类号 T U 5 2 8 . 1文献标识码 A文章编号 1 6 7 3 - 0 5 3 4 2 0 0 7 0 4 b - 0 1 1 3 - 0 1 3 受冻混凝土处理 在保证处理后达到设计要求的前提下, 可 根据混凝土的受冻害程度受冻部位采取不同 的处理办法, 现例举几种方法如下 3 . 1 表面受冻混凝土处理 对有抗渗要求的混凝土, 可在未冻混凝土 表面上刷环氧树脂后, 浇筑高标号混凝土加 固 。 3 . 2 外加剂混凝土受冻处理 当混凝土中掺入早强剂或防冻剂时, 有 时, 因为混凝土表面脱水而强度降低, 表面微 冻, 此时, 可采取保温或退出负温后加湿养护 利用 9 0 d 或者说 1 8 0 d 强度。当表面冻层较 大时, 须凿去重新修补。 3 . 3 全部受冻混凝土处理 这类情况多发生于薄壁结构或断面较小 结构, 当混凝土保留强度不足 5 0 时, 应当拆 除重建; 如果最终强度能够达到 8 0 以上, 可 以根据设计要求考虑加固方案。 3 . 4 局部受冻混凝土处理 这类情况多发生于大体积结构或裸露面 较大的工程结构中, 此时可以用回弹仪或超声 波法检测受冻情况, 找出受冻部位, 将受冻部 分凿去, 刷环氧树脂, 再浇筑标号混凝土。 4 结语 冬期施工的混凝土在硬化过程中若遭受 冻害, 不仅其强度会大大降低, 而且表征耐久 性的各项指标也都有大幅度的降低, 因此在检 查混凝土冬季施工所有可能的破坏时不仅要 检查它的强度是否达到合格标准, 还要检查其 是否已经遭受破坏,耐久性是否符合标准。 总之, 冬季混凝土施工是北方建筑施工一项很 重要的过程, 其施工方法和施工工艺都是不可 忽视的重要环节。