CN101603372A - 高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法。旨在解决框架砼柱承受巨大荷载情形下现有置换砼加固法无法有效处理不合格钢筋砼框架柱的问题。本发明步骤是在被置换柱周边梁端设置卸载支撑、将被置换柱分成若干分、依次人工剔除砼和设置型钢支撑、型钢支撑上焊接缀板，形成格构式缀板柱、在原被置换柱处浇筑砼，拆除柱边卸载支撑。采用本发明，可对高层建筑的不合格柱进行整体置换，经济损失小，不影响建筑物的外观及使用功能，加固施工期间上部建筑不停工，对商品房不会造成不良影响而妨碍其销售。

Description

高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体的说是对高层建筑钢筋砼柱进行整体置换砼的加固方法。

背景技术

钢筋砼框架结构、框剪结构以及框筒结构建筑物，砼工程质量是保证建筑安全的关键。但在实际工程中，砼工程由于各种因素的影响，比较容易出现工程质量事故，特别是砼的强度问题。如施工中砼强度等级与设计要求相差较小，加固问题比较容易处理。这里着重讨论的是，当砼的强度等级与设计要求相差较大时，如何进行框架柱置换加固处理。由于现今各城市基本都使用商品砼，施工进度较快，一般5~7天即可完成一层楼的主体结构施工，当通过某些检测措施确定某层框架柱砼强度不满足设计要求时，该层以上主体结构已完成少则3~5层，多则10余层。遇此工程质量事故，有以下两类处理方式：

1、将不合格楼层的砼柱及其以上楼层建筑全部拆除，彻底返工。

采用这一方法，可彻底消除工程质量问题，但经济损失巨大，并造成不良社会影响。

2、采用各种加固措施处理，以达到设计及规范要求，保证建筑物安全。

目前加固措施主要有以下几种：

1)、加大截面加固法：

这是较为常用的加固法，技术措施可靠，施工较为简便。但因砼强度等级与设计要求相差太大，加固后的柱子与不需加固的柱子相比，截面尺寸增大较多，影响建筑外观(特别是边柱、角柱)及使用功能，加固施工期间上部结构施工要停工，对商品房可能影响销售。

2)、外包型钢加固法

外包型钢加固对柱截面增大影响较小。但梁柱节点处的构造处理较为复杂，柱内力在梁柱节点处的传递往往不太明确，且复杂的型钢构造处理也同样影响建筑外观及使用功能，加固施工期间上部结构也必须停工。

3)、置换砼加固法

本方法仅需将不合格的框架柱砼剔除干净，重新浇筑满足设计要求的砼。采用这一方法，相当于仅将不合格的砼彻底返工，使建筑物完全满足设计及规范要求，经济损失相对整栋建筑拆除返工要小得多，并不会造成不良社会影响。

置换砼加固法与其它加固法相比，加固费用基本相当，但不影响建筑物的外观及使用功能，加固施工期间上部建筑不停工，对商品房不会造成不良影响而妨碍其销售。

采用置换砼加固法处理不合格的钢筋砼框架柱，对砼的剔除和重新浇筑，技术难度不大，而难点在于砼置换过程中要有一套结构支撑系统，用以卸除该柱上部结构传来的荷载，保证上部结构不变形、不开裂。同时在置换加固施工过程中，要考虑上部结构继续施工增加的荷载，保证整个建筑结构的安全和稳定性。要做到这些，这就要求结构支撑系统在每一个施工受力阶段，一是要有足够的支承能力，二是要有可靠的稳定性，三是要考虑建筑结构本身的传荷支承能力和结构局部受压承载能力。

当不合格框架柱上部楼层较少(如5层以下)，所承受的荷载较小时，结构支撑卸荷系统较为简单，技术难度较小，比较容易实施。但是，当上部楼层较多(8层甚至10余层以上)，不合格砼柱已承受的荷载较大时，采用置换砼加固法处理还未见报道。

发明内容

本发明目的是针对框架砼柱承受巨大荷载情形下现有置换砼加固法无法有效处理不合格钢筋砼框架柱的问题，提供一种高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于步骤如下：

A、在被置换柱周边梁端设置卸载支撑；

B、将被置换柱分成若干分；人工剔除第一分砼，在剔除部设置第一型钢支撑，完毕后人工剔除第二分钢筋砼，再设置第二型钢支撑，以此类推；

C、型钢支撑上焊接缀板，形成格构式缀板柱；

D、在原被置换柱处设置箍筋，浇筑砼，砼强度合格后拆除柱边卸载支撑。

所述A步骤中，所述卸载支撑为设置在被置换柱四周梁端的两根、三根或四根钢管支撑，钢管支撑与上、下梁端间设置螺旋千斤顶，上下顶紧后可卸除柱的部份荷载。

所述B步骤中，柱内型钢支撑用大型角钢制成，型钢支撑上、下端焊制厚钢垫板，其中一端焊接安装螺旋千斤顶，型钢支撑上、下端钢垫板与砼柱的接触面找平，待结构胶砂浆硬化后，螺旋千斤顶顶紧柱上、下端卸荷。

所述B步骤中，人工剔除砼时切除箍筋，保留纵筋。

所述B步骤中，剔除最后一部分砼后进行C步骤，再安装最后一根型钢支撑，然后用缀板与先前缀板柱焊接成一整体。

所述B步骤中，部分型钢支撑与卸载支撑之间用缀板焊接在一起。

本发明的有益效果表在：

采用本发明，可对高层建筑的不合格柱进行整体置换，经济损失小，不影响建筑物的外观及使用功能，加固施工期间上部建筑不停工，对商品房不会造成不良影响而妨碍其销售。

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

附图说明

图1为实施例中钢管支撑示意图

图2为实施例中剔除1/4砼情形时的示意图

图3为实施例中安装第一块型钢支撑情形时的示意图

图4为实施例中剔除第二部分砼情形时的示意图

图5为为实施例中安装第二块型钢支撑情形时的示意图

图6为实施例中剔除第三部分砼情形时的示意图

图7为为实施例中安装第三块型钢支撑情形时的示意图

图8为实施例中剔除第四部分砼情形时的示意图

图9为为实施例中安装第四块型钢支撑情形时的示意图

图中标记：1待置换柱，2钢管支撑，3剔除部分，4保留的柱纵筋，5.1-5.4第一根至第四根型钢支撑，6缀板，7剔除的最后一部分砼

具体实施方式

下面以方形柱、四根钢管支撑、四根型钢支撑为例，对本发明作详细阐述。

(一)支撑卸荷系统的设计

由于高层建筑下面几层柱承受的轴向压力巨大，一般处于轴心受压或小偏心受压状态，支撑卸荷的计算仅考虑竖向压力即可。

1、梁端卸载支撑

如图1所示，先在需置换的框架柱四周梁端设置二根(角柱)、或三根(边柱)、或四根(中柱)钢管支撑，支撑上安装螺旋千斤顶，千斤顶顶紧上、下梁端，利用此钢管支撑可卸除柱的部份荷载。

钢管支撑能卸除的荷载按下列计算方式确定：

1)、单根钢管支撑支承能力

——按《钢结构设计规范》计算；

2)、自制螺旋千斤顶支承能力

——自制螺旋千斤顶焊接固定在钢管支撑上，其承载能力按《钢结构设计规范》计算；

3)、梁端砼斜压抗剪承载能力

——按《混凝土结构设计规范》计算，砼强度等级按现场实测确定。

以上三者中取较小者，作为梁端钢管支撑承载力。

由于柱上已建好多层楼层，或梁跨度较大，柱承受的荷载巨大时，仅靠柱边钢管支撑远远不能卸除框架柱的荷载，还必须进行下列步骤的卸载处理。

2、柱内卸载支撑

1)、当柱边的梁端支撑安装顶升完毕后，柱的荷载已卸除部分，此时可将柱按图所示分为四等份，并将其中的1/4人工剔除，截断该部分箍筋，保留纵向主筋。如图2所示。

此时支撑系统的支承能力由两部分组成：

①剩余L形柱的支承能力，根据《混凝土结构设计规范》按素砼柱计算。

②柱边钢管支撑支承能力。以上两者之和应大于此时柱所承受的实际荷载。

2)、柱内剔除的位置设置第一根型钢支撑

如图3所示，柱内型钢支撑一般用大型角钢制成，支撑上、下端焊制厚钢垫板，其中一端焊接安装螺旋千斤顶，支撑上、下端钢垫板与砼柱的接触面用A级结构胶砂浆找平，待结构胶砂浆硬化后，螺旋千斤顶顶紧柱上、下端卸荷。钢支撑的支承能力按《钢结构设计规范》计算。

3)、剔除柱内第二部分砼

柱内第二部分砼也用人工剔除，切断箍筋，保留纵筋，如图4所示：

此阶段支撑系统支承能力为以下三部分组成。

①剩余半边矩型柱的支承能力，按素砼柱计算；

②柱边梁端钢管支承能力；

③柱内第一根型钢支撑的支承能力。

以上三部分支承能力之和，必须大于此阶段柱实际承受的荷载。

4)、柱内剔除砼的位置设置第二根型钢支撑

第二根型钢支撑的规格、型号与第一根相同，也按同样方法制作安装。如图5所示。

5)、剔除柱内第三部分砼

按图6所示，人工剔除柱内第三部分砼剔打砼时切除箍筋，保留纵筋。

此阶段支撑系统支承能力由以下三部分组成。

①剩余1/4截面柱的支承能力，按素砼柱计算；

②柱边钢管支撑支承能力；

③柱内已设置的两根型钢支撑支承能力。

以上三部分支承能力之和，必须大于此阶段柱实际承受的荷载。

6)、柱内安装第三根型钢支撑

柱内的第三根型钢支撑与前两根相同，也按同样方法制作安装。如图7所示。

7)、剔除柱内最后一部分砼

人工剔除最后一部分砼，仅保留柱内纵筋。如图8所示。

此阶段支撑系统的支承能力由以下两部分组成：

①柱边钢管支撑支承能力；

②柱内第一根和第三根型钢支撑的支承能力。

以上两部分钢支撑支承能力之和，必须大于此阶段柱实际承受的荷载。

此阶段是支撑系统受力最不利阶段，计算时只考虑柱边钢管支撑和柱内第一、三根型钢支撑的支承力，支撑系统受力明确，结构对称，计算结果可靠。由于是支撑系统受力最不利阶段，为充分利用柱内支撑支承能力，应按图8所示焊接缀板形成格构式缀板柱，柱内第一、三根型钢支撑的支撑能力按《钢结构设计规范》缀板柱设计计算。缀板与型钢支撑用坡口焊焊接。柱内第二根支撑的支承能力计算时不考虑，作为安全储备。

当框架柱为边柱或角柱时，柱内支撑的设置次序，也要考虑最不利阶段支撑系统结构的对称性和有利性。

8)、设置柱内第四根型钢支撑

如图9所示，在剔除的最后一部分砼位置设置第四根型钢支撑。第四根型钢支撑安装顶升完成后，与柱内其它支撑用缀板焊接形成缀板柱，缀板的设计按现行《钢结构设计规范》。第一、三根柱内支撑与钢管支撑之间的缀板截除。

此阶段支撑系统的支承能力由柱边四根钢管支撑和柱内的缀板柱组成。其支承能力远大于柱内第四部分砼剔除后，支撑系统受力的最不利阶段。即使建筑物上部还在继续施工，荷载还在增加，该支撑系统的支承能力已足够。

(二)支撑卸荷与置换砼加固施工

1、施工步骤按支撑系统的设计次序进行，为保证钢支撑与砼的接触面处砼的局部抗压承载力，钢支撑的钢垫板的厚度不得小于14mm，与砼的接触面用A级结构胶砂浆找平，待结构胶砂浆硬化后才顶紧钢支撑。

2、每一阶段剔除柱内砼时，剔除截面应尽量小，不超过柱截面的1/4(在有其他保障措施前提下，不排除大于1/4)，以刚好安装下钢支撑为度，尽量使剩余柱的砼截面大一些，有利安全。

3、螺旋千斤顶顶升操作，尽量顶紧千斤顶。千斤顶顶升支承力要大于钢支撑支承能力，有利安全，也有利于钢支撑支承能力充分利用。

4、在柱内砼全部剔除，钢支撑全部安装完毕后，虽支撑系统的支承能力远大于最不利阶段，但为加快加固工程施工进度，保证整个建筑结构的稳定性和安全性，要尽快重新设置箍筋，恢复钢筋骨架，支好模板，浇筑比原砼强度等级高一级的微膨胀砼。拆模后必须用麻袋包裹，浇水保证100％的湿度养护不少于14天。当砼强度达到设计值的70％以上时，可拆除柱边钢管支撑。

5、当需要置换砼加固的框架柱为许多根时，置换加固施工绝不能所有的柱同时进行。为保证建筑结构的稳定性和安全性，多根柱的置换顺序按以下原则进行：

1)、同一横轴线上一般只能有一根柱在置换，只有当该根柱新浇筑的砼强度达到约C20以上时，才能进行同一横轴线上第二根柱的置换加固施工。

2)、纵轴线上可以同时有2根或2根以上的柱同时置换，但要间隔进行，如①、③、⑤、……轴有柱在置换，则②、④、⑥、……轴暂时不能有柱置换，只有当①、③、⑤、……轴应置换的柱分别置换完成后，②、④、⑥、……轴的柱才能相应进入置换程序。

Claims (6)

1、高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于步骤如下：

A、在被置换柱周边梁端设置卸载支撑；

B、将被置换柱分成若干分；人工剔除第一分砼，在剔除部设置第一型钢支撑，完毕后人工剔除第二分钢筋砼，再设置第二型钢支撑，以此类推；

C、型钢支撑上焊接缀板，形成格构式缀板柱；

D、在原被置换柱处设置箍筋，浇筑砼，砼强度合格后拆除柱边卸载支撑。

2、根据权利要求1所述的高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于：所述A步骤中，所述卸载支撑为设置在被置换柱四周梁端的两根、三根或四根钢管支撑，钢管支撑与上、下梁端间设置螺旋千斤顶，上下顶紧后可卸除柱的部份荷载。

3、根据权利要求1或2所述的高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于：所述B步骤中，柱内型钢支撑用大型角钢制成，型钢支撑上、下端焊制厚钢垫板，其中一端焊接安装螺旋千斤顶，型钢支撑上、下端钢垫板与砼柱的接触面找平，待结构胶砂浆硬化后，螺旋千斤顶顶紧柱上、下端卸荷。

4、根据权利要求1所述的高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于：所述B步骤中，人工剔除砼时切除箍筋，保留纵筋。

5、根据权利要求1所述的高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于：所述B步骤中，剔除最后一部分砼后进行C步骤，再安装最后一根型钢支撑，然后用缀板与先前缀板柱焊接成一整体。

6、根据权利要求1所述的高层建筑钢筋砼柱整体置换砼加固方法，其特征在于：所述B步骤中，部分型钢支撑与卸载支撑之间用缀板焊接在一起。

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