维普资讯 http://www.cqvip.com 浙江建筑２００２年第４期（总第１１５期） 框架结构加固设计实例 刘敏雄 童孝红 （杭州铁路设计院杭州３￣０００８） 摘 要 文章通过工程实例，分析了导致梁板产生裂缝的原因，确定了这起因施工质量不好使结构使用安全性不 能满足的加固方案，详细介绍了柱、梁及板加固设计与施工，取得了良好的加固效果。 关键词 框架结构梁板裂缝加固设计使用安全性 言 在工程实践中，由于多种原因，需要对某些工程 的混凝土结构进行加固，以保证其使用安全、延长使 用年限或者改变使用用途。要求对混凝土结构进行加固的因素基本有：①设计或施工的错误，导致配筋 量、断面尺寸与混凝土强度不足，造成承载力不足； ②超载使用；③以上情况造成挠度及裂缝较大者；④ 且 ◇ 图１二、三层楼面结构布置 使用功能改变，要求增加使用荷载。本文将结合工程 实例谈谈对混凝土结构的加固设计。 ２工程概况 ３加固方案的确定 根据本工程的实际情况，经对常用的外部粘钢加 固法、加大截面法、预应力加固法、外包钢加固法等 的分析比较，确定对梁、柱采用外包钢法，对楼板采 用加大截面法，并按先加固柱、再加固梁、最后加固 板的顺序进行加固。 （１）柱的加固方案：采用干式外包角钢加固，用 缀板焊接于柱四角的角钢，形成钢架与原柱共同承担 云霞山庄活动中心，由东南大学建筑设计研究院 深圳分院设计，为３层全现浇框架结构，楼面结构布 置如图１。工程主体结构刚完工尚未进行装修即发现 二、三层楼板板面在支座处有许多交叉小裂缝：一、 二层框架梁基本每榀都有斜裂缝，裂缝宽度０．１～ ０．３ｍｍ不等。因工程刚完工，裂缝发展远未稳定，该 结构显然不能满足使用安全性要求。经对混凝土梁、 板、柱的超声波检测，裂缝发生位置的观察和对混凝 外部荷载。将原柱表面处理完毕，．支好钢架，用夹具 夹紧角钢后施焊缀板。角钢具有较大的抗压强度，缀 板可抗剪。 （２）梁的加固方案：在梁的下面用角钢补强，借 土施工日记的检查，可以判定产生裂缝的原因是混凝 土浇捣不实，混凝土养护时间不足，拆模过早致使实 ｕ形箍及螺帽将其固定，梁上部对应ｕ形箍的部位设 置扁钢。角钢作为劲性钢筋，具有较大的横断面积； ｕ形箍用以把抗拉角钢与抗压混凝土组合成能抗弯的 梁，并用于抗剪及抗冲切。 （３）板的加固方案：对现浇板作整体式补强，即 对原钢筋 昆凝土板板面处理后，再现浇一层钢筋混凝 际混凝土强度等级未达到设计强度。原设计混凝土强 度等级，柱Ｃ２５，梁、板Ｃ２０，采用ＰＫＰＭ结构计算 软件进行验算表明，原设计配筋量符合使用要求。经 浙江大学土木系建筑结构实验室现场抽样测试，实测 一、二层柱混凝土强度等级Ｃ２０，梁、板Ｃ１５，梁、 柱、板混凝土级配均未达到设计要求，三楼梁、柱、 板实测混凝土强度与设计要求一致。可以判定是施工 质量不好，导致梁板发生超标裂缝。本院受建设单位 委托，对该工程进行加固设计。 土板，使两层板合二为一，成为一个新的整体（叠合 式受弯构件），大大提高其承载能力。 ４加固设计 将结构平面受力体系输入ＰＭＣＡＤ，板的跨中与 ・Ｉｌ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 支座配筋可由软件算出（补强混凝土层厚度按４０ｍｍ 计 ；梁、柱因为是钢架与钢筋混凝土组合受力，可 由软件算出梁、柱内力后分别进行加固设计。ＰＭ输 入时楼面恒载按４．５ｋ＿Ｎ／ｍ２，楼面活载按３．５ｋ＿Ｎ／ｍ２， 混凝土强度等级按实测柱Ｃ２０及梁、板Ｃ１５计。 ４．１柱的加固设计与施工 计算结果表明，原柱基本能满足使用要求（实际 柱加固前未见裂缝），因框架梁用角钢加固后其刚度 大大提高，为保证框架结构强柱弱梁受力要求，对柱 按加固规范构造要求进行加固。加固角钢采用 ７５ Ｘ ５，扁钢箍一３ Ｘ ２５＠３００，施工图见图２。施工步骤： ①角钢及钢板涂防锈漆两遍备用；②将柱表面打磨平 整后用压力水冲洗干净；③柱表面抹１：２水泥砂浆后 将角钢固定在柱四角并用夹具夹紧，角钢下端应伸至 基础顶面，上端穿过二层楼板伸至三层楼板底，并与 相遇处的框架粱加固角钢焊接；④按设计施焊钢板； ⑤柱表面粉刷１：２水泥砂浆。 ４．２梁的加固设计与施工 经计算，次梁无需加固（实际也未见裂缝，静载 试验短期挠度、裂缝均在允许范围内），框架梁加固 角钢采用 ８０Ｘ ５０ Ｘ ７，Ｕ形箍采用ｑ，ｌＯ＠１５０，施工 图见图３。施工步骤：①角钢和Ｕ形箍表面清理后刷 防锈漆两遍；②在梁的下面设置顶撑，顶撑下有木 楔，可调节其高度，尽可能使梁的挠度减少；③铲除 梁表面的石灰质粉刷层，在板上沿梁边每隔１５０ｍｍ 用冲击电钻打洞，孔径比箍筋直径大２ｍｍ，用压力水 冲洗干净。混凝土表面抹上１：２水泥砂浆，随着Ｕ形 箍螺栓的拧紧，任其挤出；④修补裂缝，缝宽小于 ０．３ｍｍ的用环氧树脂浆液进行表面封闭，配合比（重 量比）为环氧树脂（ ６１０１或 ６３４）：甲苯：乙二胺： １００：３０～４０：８～１０；宽度大于０．３ｍｍ的用环氧树脂浆 液灌缝，配合比（重量比）为环氧树脂（ ６１０１或 ６３４）：邻苯二甲酸二甲酯：甲苯：乙二胺＝１００：１０：５０： ５～１０；⑤安装角钢和Ｕ形箍，角钢长肢沿水平方向， ｕ形箍穿入孔洞后用注射器将膨胀水泥灌入螺栓孔内 并立即将螺栓拧紧；⑥梁底与侧面粉刷１：２水泥砂浆。 图２柱外包型钢加固 图３ 梁下加角钢加固 ・ ｌ２・ ４．３板的加固设计与施工 计算得板支座配筋声８＠１５０，跨中配筋与原设计 同，故加固层厚４０ｒａｍ即可，仅需配负筋。因补强混 凝土层较薄，为防止板面产生收缩裂缝，除按设计配 负筋外加配分布筋声４ ＠２００。板加固施工图见图４。 施工步骤：①用热碱水将新老混凝土结合面刷洗并用 清水冲洗干净；②用电钻将结合面凿毛，凿毛点的纵 横间距不得大于２００ｍｍ，划线以免遗漏，凿毛点的深 度为３～７ｍｍ，平均５ｍｍ；③扫净凿毛的碎屑，再用 压力水冲洗；④在梁的跨中部位下面设置临时顶撑， 其在沿次梁方向的间距为ｌｍ，利用顶撑下的木楔调 整使板的原有挠度消失或减少；⑤绑扎配筋；⑥再用 压力水冲洗一次，并将积水扫除，刷纯水泥浆后立即 浇捣补强细石 昆凝土Ｃ２０，用平板振动器拍平出浆并 粉光；⑦精心养护，在补强混凝土达到设计强度后拆 除临时顶撑。 季 图４现浇板上整体式补强 ５效果检测 结构加固前后，建设单位委托浙江大学土木系建 筑结构实验室对其指定的两组梁、板分别进行了静载 试验。测试结果显示：加固前梁、板的挠度还未达到 短期允许值，加固后挠度大大减小；加固前梁、板裂 缝宽度有部分超标，加固后未见裂缝。此后该工程投 入装修、使用，至今历时已两年半，回访未见结构有 明显裂缝，结构加固效果良好。 ６结语 本文介绍的工程实例仅为必须进行结构加固的一 种情况，随着建筑市场的日臻规范与工程质量监督机 制的日益完善，象这样因工程施工质量不过关造成结 构必须进行加固的因素应该会逐渐减少。但在市场经 济高速发展的今天，建筑使用用途改变是再平常不过 的事情，重复装修多多少少会对结构造成破坏，尤其 是在铁路行业，许多建筑还是２Ｏ世纪６０～７０年代的 作品，当时的设计配筋极为经济，现在要进行装修的 话，往往需要先对结构进行加固，本文介绍的加固方 法可供参考。