本文作者:克拉瑪依鋼結構設計

框架柱加固施工方案(框架柱模板加固圖)

克拉瑪依鋼結構設計 2周前 ( 11-16 03:08 ) 392 搶沙發
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本文目錄一覽:

建筑工程柱加固加層施工有什么方法

廣東中青建筑加固公司整理總結下柱子加固方法供參考:

1.增大柱截面加固法;增大柱截面加固法是根據柱子的受力情況,在混凝土柱的單側、兩側或四周外包混凝土,增大柱截面面積和配筋量的一種柱子加固方法,從而達到提高構件柱子承載能力、增加柱的強度和剛度的目的,以滿足正常使用的要求。該法其優點為施工工藝簡單、適應性強,且有長期的使用經驗;其缺點是:施工濕作業時間長,在混凝土養護期間需限制荷載,且加固后結構自重增大、建筑使用空間減小。

2.碳纖維布加固法;使用碳纖維布對鋼筋混凝土柱進行加固常采用橫向包裹的方式,碳纖維布對混凝土的約束作用于箍筋的約束作用類似,可使其包裹的混凝土處于三向受壓狀態。碳纖維布的約束作用是一種被動約束,隨著混凝土軸向力的增長,橫向膨脹式碳纖維布產生環向伸長,從而達到側向約束混凝土的目的。加固柱的內核心混凝土受到箍筋與外包碳纖維布的雙向約束作用,在混凝土達到峰值應力時仍有較好的變形性能。該法用于鋼筋混凝土受彎構件及受壓構件的加固時,其優點為輕質高強,一般無需搭接,能適應曲面形狀混凝土的粘貼要求,耐腐蝕、耐潮濕、施工便捷;缺點是對使用環境的溫度有限制,且需作專門的防護處理。若防護不當,易遭受火災和人為損壞。

3.柱外包鋼加固法;柱外包鋼加固法是以型鋼外包于混凝土柱兩角或四角,角鋼焊在扁鋼箍上,以增強其剛度和受力性能的加固方法,在框架柱的加固中使用較為廣泛。柱外包鋼加固法分為干式和濕式兩種,干式加固是在角鋼和原柱之間無任何連接,或者雖塞有水泥砂漿仍不能確保結合面剪力有效傳遞,角鋼與柱之間的變形難以協調。濕式加固是在角鋼與原柱之間采用乳膠水泥、聚合物砂漿或環氧樹脂化學灌漿等方法,使之達到型鋼與柱能夠整體工作、共同受力。干式外包加固施工簡單,但濕式外包加固在承載力提高方面效果明顯,因此在實踐中濕式外包加固應用較為廣泛。

4.粘加固法;粘鋼加固法是外包粘角鋼和包粘鋼板,在新增加截面的部分提高柱子承載力的同時,還因新增鋼板箍的橫向約束作用,使原混凝土柱產生良好的三向應力狀態,因而可以大幅度提高柱子的承載力,同時也提高了柱子的抗變形能力。這種加固方法的優點是在柱子的橫截面面積增大不多的情況下,大幅度提高柱子的承載力。

框架柱加固施工方案(框架柱模板加固圖) 結構橋梁鋼結構施工

舉例說說加固框架的方法?

高層建筑結構加固方法

1.框架梁加固

(1)采取結構膠粘鋼板剪力箍加固框架梁,并在鋼板表面抹水泥漿。

(2)對非結構垂直裂紋進行結構膠灌注加壓封閉處理。

(3)對于主梁端部箍筋不滿足規范要求的梁體,可在梁端粘貼U形碳纖維布提高抗剪能力。

(4)進行鋼筋阻銹處理,穿入加強通長筋,植入U形箍筋,安裝抗剪鋼托座并采用對拉螺栓固定。

2.框架柱加固

(1)可根據現場實際情況和施工條件在原柱四周加包鋼筋混凝土,增強區域框架柱承載能力。

(2)框架柱軸壓比超過規范規定可根據碳纖維布試驗結果纏繞加固,增加柱混凝土側向約束,并提高構件在地震荷載作用下的變形性能。

(3)留用原結構柱,在柱周包型鋼骨架,并在二者之間灌注結構膠,隨后對加固后的柱外包鋼絲網抹高強砂漿。

3. 框架其他結構加固

(1)獨立基礎加固:可部分留用老獨立基礎,加大長、寬和高度,澆筑加寬部位混凝土墊層,且避免破壞底板鋼筋。然后對原基礎進行鋼筋阻銹處理并涂刷新舊混凝土界面劑。

(2)樓板部位:在原有樓面板和屋面板粘貼碳布加固,對原樓板底進行鋼筋阻銹處理。

(3)柱根部位:在柱周植入柱墩主筋并綁扎柱墩鋼筋,此部位新澆筑混凝土時也應涂刷新舊混凝土界面膠。澆筑混凝土后支模、拆模、養護澆筑混凝土。

(4)結構連接:對于原結構梁與新增梁體連接時,應將次梁下部主筋植入原梁體,并補澆混凝土以保證次梁的抗剪強度,隨后進行拆模及養護等工序。

4.加固方案比較

(1)粘鋼或粘碳布:采用該加固方式進行施工處理,可以加快施工速度,在不影響結構外形的前提下直接完成抗震目的的加固;單以膠粘接鋼板或碳纖維布對梁進行加固,其長期抗老化性能還有待考察。

(2)加大梁橫截面:梁是建筑物的重要重力支持,對梁的截面進行加大,可以大大提高構件的承載力;與此同時,對梁的截面進行增加相應會增加結構的自重,促進樓層凈空的減少;若全采用梁加大橫截面法,需要做好混凝土、鋼筋、模板等各個工序的施工配合,施工的工程量相應加大。

(3)框架結構梁底加固:對結合面及鋼板結合面進行加固處理是整個加固施工過程的關鍵。干式加固施工方法可以更好地使角鋼緊貼構件的表面,需要注意的是要做好混凝土表面的平整工作,確?;炷帘砻鏌o雜物及塵土;加固過程中使用濕式加固方法施工時,需要做好角鋼筋及混凝土表面的清理工作,做好鋼板的除銹工作。

框架柱施工方案

參考框架柱加固施工方案

地下室框架柱及墻梁模板專項施工方案

一.工程概況:

本工程地下室外墻高為4.7m,分人防地下室和普通地下室兩部分,外墻墻厚400mm。地下室框柱為1.0m×1.0m斷面。頂板為現澆井字梁板,板厚為200m??蛄褐髁焊?.4m.

二.支模方案:

按地下室總體施工方案,將地下室分兩部分施工,第一次從-8.3m至-5.8m處為第一次支模,第二次從-5.8m至-1.1m處為第二次支模,并且同頂板同時完成。

三.支模前的準備工作:

1.技術準備:

①熟悉圖紙,明確柱、墻、板的各部分尺寸及標高,明確預留洞口、預埋件、預埋管位置、尺寸及各部位軸線尺寸。

②對支模的木工進行安全技術交底,并對圖紙支模要點進行全面細致地進行講解,使木工理解領會圖紙的意圖和施工規范的基本要求、工藝標準、允許偏差,以及模板制作、安裝、拆除的一些基本常識。

③操作木工應持證上崗,經過培訓。

2.材料及工具準備:

①支模的模板應選用多層膠合板,板厚為18mm,或采用竹膠板、鋼模亦可。本工程首選散裝木模板即多層板或竹膠板。木方采用10cm×10cm、5cm×10cm材料符合支模標準。

②支撐鋼管采用φ48×3.5mm,扣件框架柱加固施工方案;螺旋采用φ14、φ12的螺旋和塑料穿柱管、模板墊塊、支撐馬凳、隔離劑等均要符合要求。

③木工工具、機械平刨、圓鋸、膠條等,以及工地用電、照明等設施滿足工作需要,且安全可靠。

四.對模板的基本要求:

要求模板必須堅固、耐用,具有可靠強度、剛度和穩定性。同時要求模板光滑,接縫嚴密不漏漿、不吸水,滿足周轉使用的要求,安拆方便要求,搬運輕便要求。

五.模板制作安裝工藝要求:

1.外墻模板的工藝要求:

①制作工藝:選料→劃線→鋸料→拼對成型→檢查歸垛。

②安裝工藝:彈內外墻模板邊線→鉆孔插模板控制筋→立模調整→支撐加固成型→檢查各部尺寸→交工驗收。

③外墻模板支撐成型掛圖如下:

剪力墻和地下室外墻模板制作 掛圖

④外墻模板的計算:

計算簡圖:

荷載計算:

①水平荷載:γC—砼容重取25KN/m3框架柱加固施工方案;澆注速度v=2.5m/h框架柱加固施工方案;澆筑入模溫度T=20oC;砼坍落度120mm C30砼。

to—砼初凝時間按照下式計算,故取to=200/(T+15)(ξ/0無法實測)

β1—外加劑影響修正系數,本工程因摻有外加劑,故取1.2;

β2—砼坍落度影響修正系數,本工程取120mm,故取1.15。

據此按下式計算所澆砼對模板的最大側壓力。(KN/m2)

(1)——F=0.22γC× to×β1×β2×v1/2

(2)——F=H×γC

(兩式求得最大側壓力取二式中最小值)。

所用:F=0.22γC× to×β1×β2×v1/2將數據帶入

=0.22×25KN/m3×(200/35)×1.2×1.15×2.51/2

=68.48KN/m2

F=25 KN/m3×4.7m=117.5 KN/m2

二者取較小者,故取F=68.48 KN/m2為所澆砼最大側壓力。

計算有效壓邊高度由下式得:

h=F/γC=68.48/25=2.74m

傾倒砼時對側模產生的水平荷載標準值取4 KN/m2,分項系數分別取1.2和1.4,則其設計強度荷載為:q1=68.48 KN/m2×12+4KN/m×1.4=87.78KN/m。

按剛度要求,采用標準荷載,同時不考慮傾倒砼荷載。

q1=68.48×1=68.48 KN/m。

按強度要求需要內楞間距,由式(h—側模板厚度取18mm)

l=147.1h×(1/ q1)1/2=147.1×18×(1/87.78)1/2=283mm

按剛度要求需要內楞間距,由式

l=66.7×h×(1/ q1)1/3=66.7×18×(1/68.48)1/3=292.95=292mm

二者比較取小值,所以取280mm,使用l=260mm。

穿墻螺栓采用φ14止水螺栓:間距:上、下0.4m,左、右0.6m。

2.框架柱模板制作安裝工藝

①制作工藝:選料 劃線 鋸料 拼對成型 檢查歸垛。

②安裝工藝:彈線定位 拼接對角 鉆孔插內模擋筋 立模調整 支撐加固 檢查對角尺寸 交工驗收。

③框架柱支模掛圖:

柱模制作建議做成“L”形,便于對角安裝、找正。

柱箍按0.3m支護,沿柱垂直高度布設。

回答人的補充 2010-01-14 17:41

④柱子模板計算

條件:本工程底層地下室柱子斷面尺寸為1.0×1.0m,柱子為4.5m采用木模板并采取一節模板到板底,一次澆注成型,澆注高度為4.5m。澆注速度v=2m/h,澆注氣溫T=25oC。計算柱箍尺寸和間距:

柱模板計算簡圖如下:

a)柱模所受砼的側壓力:有公式:(因為采用摻加劑,坍落度系數β2取1.15,β1取1.2)γC=25 KN/m3,to=200/(T+15)

F=0.22γC× to×β1×β2×v1/2

=0.22×25×200/(40)×1.2×1.15×21/2

=53.66 KN/m2

F= H×γC=25×4.5=112.5 KN/m2

二者取較小者,即F=53.66 KN/m2,并考慮傾倒砼的水平荷載標準值取4 KN/m2,分項系數取1.2和1.4。則設計荷載:q總=53.66 KN/m2×1.2+4 KN/m2×4=70 KN/m2

b)柱箍間距S計算,采用木模板,模板厚度18mm,每塊板寬150mm,則側壓力的線布荷載:

qm=70×0.15=10.5 KN/m,柱箍需要間距按照下式計算:

S=[Et×I/(4×Kw×q)]1/3=[9.5×103×150×183×(1/12)/(4×0.521×10.5)]1/3

=(692550000/21.882)1/3=316=30cm

Et—木材彈性模取9.5×103N/mm2;

I—柱模板的慣性距b×h3/12(mm4)(b—柱模板寬度;h—柱模厚度);

Kw—系數,按兩跨連澆梁取,Kw=0.521。

c)柱箍截面計算:

柱箍受到線分布荷載:

qm=q總×S=70×0.3=21KN/m

因為本工程柱為正方形柱:計算簡圖如下:柱箍選用鋼拉桿,每側兩根:

正方形每邊需要截面抵抗距為:

W=(d2-4a2)×qm/104=(6002-4×2002)×21/104=40385mm3

柱箍選用80×80mm(b×h)截面W=85333 mm3,正方形柱每根配2根雙向螺栓固定,其每根拉力為:N=q×l×(1/2)=21×1.0×(1/2)=10.5KN

螺栓需要凈截面積Ao=N/fbt=10500/170=61.76mm2(fbt=170)

選用φ12mm螺栓,Ao=113.04mm2,滿足要求。

d)模板計算:

柱模板受到線布荷載:qm=70×0.3×0.15=3.15KN/m

按強度考慮:h=S×(qm/b)1/2/4.2=300×(3.15/150)1/2/4.2=10.35mm<18mm

按剛度考慮:計算qm=53.660.3×0.15=2.42 KN/m

h=S×(qm/b)1/3/5.3=300×(3.15/150)1/3/5.3=14.30mm<18mm

故采用18mm厚板滿足要求。

3.地下室頂板框架梁模板制作,安裝工藝

①制作工藝:選料 劃線 鋸料 拼對成型 檢查歸垛。

②安裝工藝:綁扎梁底模鋼腳手架支撐 拉通柱間梁底板軸線(中線)并找正 鋪梁底模板 梁鋼筋綁扎 安裝側模并加固 檢查梁各部尺寸 交驗。

③梁支模掛圖

梁側模制作掛圖

④模板計算

本工程框梁模板采用木模板側模、底模三片式組合,δ=18mm底板楞木采用50×100木方,間距0.3m,計算確定底板厚度。

a)計算梁模線荷載qm

γC砼自重取25KN/m3,計算簡圖如下:

梁截面為:600×1400mm;

梁所澆砼自重傳重梁底模均布荷載q1=0.6×1.4×1.0×25KN/m3=21 KN/m

按強度要求:h=L×(q1/b)1/2/4.65=300×(21/600)1/2/4.65=12.07mm<18mm

按剛度要求:h=L×(q1/b)1/3/6.67=300×(21/600)1/3/6.67=14.71mm<18mm

二者取較大值,故采用18mm板滿足要求。

梁底模下部采用鋼管架支撐,具體計算如下:

⑤鋼管小楞間距計算:

選用φ48×3.5mm鋼管,Wx=5.08×103mm3;Ix=12.18×104mm4。

作用在小楞上的均布荷載為:q=0.6×1.4×0.3×25KN/m3×1.2=7.56KN/0.6=12.6KN/m

(1.2為系數;P1=126×0.3=3.78KN)

按強度要求:L=860×W/P+b/2=860×[5.08×103/(3.78×

103)]+600/2=1156+300=1456mm

按剛度要求:

L=158.7×(I/P)1/2=158.7×[12.18×104/(3.78×103)]=90mm

二者取較小者,故取L=800mm。

⑥鋼管木楞間距計算:

作用在大楞上的均布荷載為:

q2=12.6KN×0.5=6.3KN/m

按強度要求:

L=3305×(1/q2)1/2=3305×(1/6.3)1/2=1317mm

按剛度要求:

L=2124.7×(1/q2)1/3=2124.7×(1/6.3)1/3=1150mm

二者取較小者,故取L=1000mm。

⑦鋼管主柱計算:因為φ48×3.5mm的鋼管,凈截面積為:Ao=489mm2

鋼管使用長度為:L=3300mm(按4000mm)在中間設一道水平橫桿,故取Lo=L/2=4000/2=2000mm。

i=0.25×(482+412)1/2=15.78mm;λ=Lo/i=2000/15.78=126.7

查表得穩定系數ψ=0.453,由式得容許荷載為:

N=105135×ψ=105135×0.453=47626N=47.6KN

則鋼管承受荷載為:

N=0.5×21×1.0=10.5KN<47.6KN

故立柱承載力滿足要求。

梁側面模板計算,梁側模最大側壓力為:

a) F=0.22γC× to×β1×β2×v1/2

=0.22×25×200/(40)×1.2×1.15×2.51/2

=60KN/m2

F=H×γC=25×1.4=35KN/m2

[取v=2.5m/h;β1=1.2;β2=1.15;to=200/(T+15);T=25oC;γC=25KN/m3]

二者取較小者,即F=35KN/m2,傾倒砼產生的水平荷載為2KN/m2

計Fmax=35+2=37 KN/m2

側模計算簡圖:

按強度要求確定板厚:

h=L×(q/b)1/2/4.65=300×(51.8/600)1/2/4.65=18.96mm

按剛度要求:

h=L×(q/b)1/3/6.67=300×(51.8/600)1/3/6.67=19.88mm

故側板采用18mm板不能滿足要求,故木楞間距調整為0.25m既可滿足要求。

b)梁側面支撐采用φ48×3.5mm鋼管。其間距計算如下:

按強度要求:

L=860×W/P+b/2=860×[5.08×103/(15.54×103)]+600/2=581mm

作用在側面橫鋼管上的截面積為:P=q×0.3=51.8×0.3=15.54KN/m

按剛度要求:L=158.7(I/P)1/2=158.7×[12.8×104/(15.54×103)]1/2=456mm

兩者比較取小者 L=450mm,可以滿組要求。

c)梁側面中間一排螺栓固定,每根螺栓受到的拉力為:

N=0.5×l×q=0.5×15.54×1.2(取梁高)=9.32KN

螺栓需要凈截面積Ao=N/fbt=9320/170=54.82mm2選用φ12mm螺栓,Ao=113.04mm2>54.82mm2,滿足要求。

五、模板加固和拆模的技術性關鍵要求

①梁高大于700mm時,所有支撐梁的橫桿與連接處的立桿上必須加雙扣件,支設梁底模、側模時必須從梁柱接頭的位置往梁中間支設,中間對不符合模數的

用木模補齊。

②易脹模的邊梁加固時,在保證梁寬度不變的情況下,上部應適當內收。梁與柱的節點處要做精密處理。

③梁當跨度大于8米時,拆模時砼應達到設計強度的100﹪以上,小于8米時,應達到75﹪以上。

④拆模時需要做砼強度試壓。(按拆模試塊確定是否拆模。)

⑤按《模板安裝、拆除》技術規范施工。

⑥做好模板安裝、拆除的安全技術交底,并做好記錄。

⑦注意模板采用多層板時,要做包邊處理,防止浸水,產生毛刺,影響砼表面光滑和平整度。

注:①梁側螺栓采用φ12@450mm。

②梁側鋼管支撐間距不大于@450mm。

大截面框架柱加固方法及案例分?

1引言

工程質量是關系國家財產和人民生命安全的一件大事。今年來,我國連續發生了幾起重大的工程質量事故,引起了全國上下極大的關注。1996年10月。建設部組織召開了全國建設工程質量工作會議,對工程質量狀況進行了全面分析,提出了關注工程質量綜合治理的措施。鋼筋混凝土結構是當前應用最多的結構型式,若鋼筋混凝土結構由于種種原因不能滿足安全性、適用性、耐久性的要求,且經過建筑物可靠性鑒定為c級或d級的,必須進行補強加固處理[1]。

柱是建筑結構中的基本受力構件之一,氣承載力的大小對結構的俺去昂適用起著至關重要的作用。柱是壓彎構件,受很大的軸力,這種受力狀態決定了柱的延性較小,而作為結構的主要承載部分,柱子破壞將引起嚴重后果,不易修復甚至引起結構倒塌。為此,在鋼筋混凝土框架設計中,要控制梁柱的相對強度,使塑性鉸先在梁端出現,盡量避免或減少柱子中的塑性鉸【2】。國內歷次大地震中,有鋼筋混凝土柱失效造成的震害是很多的。我國也是個多地震國家,許多地區都處在地震區,在這些地區中,對建筑結構進行抗震加固,一級對震損結構的修補常常是結構工程師的主要工作內容。在抗震設計和加固中,尤其要求對鋼筋混凝土柱這一主要承重構件進行局部加強,使其滿足有關承載力和延性要求,這就需要有一些行之有效的加固措施。今年來隨著高層超高建筑的興起,大截面柱應用越來越多,本文結合鋼筋混凝土大截面柱加固的工程實例,將其較為常用的加固方法進行對比分析,為今后這種構件加固及其進一步的研究提供參考【3】。

2框架柱加固的特點及常用方法

我國從50年代就開始了結構的加固處理,及時年來,國內許多混凝土結構的加固工程實例,積累了豐富的實踐經驗。90年代初我國即頒布了《混凝土結構加固技術規范》(CECS25;9),總結了我國成熟的加固技術,適用于多種原因造成的結構、構件的補強加固處理,對推動加固技術的發展起到很大作用。而無論從工廠應用還是從接結構理論上來看,柱的加固,近年來尤其是框架結構柱的加固,都是結構加固工程中一個十分重要的組成部分。

造成鋼筋混凝土柱承載力不夠的原因大致有設計錯誤,施工粗糙,使用不當,變更用途徑和遭遇自然災害等??蚣芙Y構柱加固與新建工程框架結構的設計不盡相同,主要針對已建的工程,受客觀條件所約束,針對具體現存條件進行加固設計與施工。往往是在不停產或盡量少停產的條件下施工,要求施工速度快、工期短。且施工現場狹窄、擁擠,常受生產設備、管道和原有結構的制約,大型施工機械難以發揮作用,還往往對原有的和相鄰的結構、構件有不良影響??蚣芙Y構柱加固施工常分段、分期進行,還會因各種干擾而中斷,施工較繁瑣復雜,并常常存在許多不安全因素??蚣芙Y構柱加固設計包括原結構的驗算和加固設計計算,要求考慮新、舊接哦股強度、剛度、適用壽命的均衡,以及新、舊結構的協調工作。

有框架結構柱加固工程的特點,根據幾十年來建筑物加固的實踐經驗,當前常用的鋼筋混凝土框架結構柱加固方法有:改變結構傳力途徑加固法、預應力加固法、加大截面加固法、外包鋼加固法以及粘貼碳纖維加固法等。各種加固方法都有其各自的優缺點及適用范圍,應根據實際情況加以選用【4】。

改變結構傳力途徑加固法是指通過增設支點(柱或托架)的辦法,使結構受力體系(即計算簡圖)得以改變,從而改善框架柱受載及內力情況的加固方法。由于增加了支點,減小了計算跨度,因而能夠較大幅度的提高柱的承載能力,減小和限制柱的變形。此種方法主要有增設支點赫爾托梁撥柱法兩種形式。此方法對框架結構柱的補強加固效果較好,但對建筑物的空間使用影響較大,且施工復雜程度也較高。

預應力加固法即用預應力型鋼撐桿對框架結構柱進行加固的方法??煞譃閱蝹阮A應力撐桿加固(適用于偏心受壓柱加固)和雙側預應力撐桿加固(適用于軸心受壓柱加固)。這種加固方法具有可預制、減少凈空很少、基本不要求停產進行及施工簡便的優點。但此種方法不適用于高溫環境下的混凝土結構,另外需要特別注意盡量減少預應力的損失。

加大截面加固法即通過增大框架結構柱的截面面積和配筋,提高其強度、剛度、穩定性及抗裂性,滿足正常適用要求。這種加固方法的缺點也是比較顯著,主要是現場作業工作量 大,等于生產生活影響較大及影響房屋外觀凈空等。、

外包鋼加固法即在框架結構柱四周以型鋼以提高其承載力。又可分為干式和濕式兩種。干式外包鋼加固即將型鋼直接外包于被加固構件四周,型鋼于構件間無任何連接,或雖塞填水泥砂漿但仍不能滿足結合面剪力傳遞要求。以乳膠水泥或環氧樹脂化學灌漿等方法粘貼型鋼時,稱為濕式外包鋼加固。此種加固方法優點是可大幅度提高柱承載能力,施工簡便,工期短。但外包鋼必須進行防腐處理,防止高溫環境,以提高其耐久性。

近年來,土木工程領域出現了各式各樣的新型材料,如各種高強度混凝土,纖維增強材料等。其中碳纖維布由于其強度高、重量輕、耐腐蝕、耐久性好等諸多優點,在混凝土結構補強加固領域的應用發展尤為迅速。碳纖維加固法是指用碳纖維布配套用膠將碳纖維布粘貼于混凝土構件表面的補強方法。碳纖維布加固鋼筋混凝土框架結構柱具有如下很多的優點:適用面廣;高強高效;具有極佳的耐腐蝕性、抗滲性及耐久性能;抗疲勞性能和減震性能好;施工便捷、質量易于保證等。當然,此種方法的理論研究目前還不是很成熟,但無疑具有較為廣闊的應用前景。

3大截面柱加固工程實例分析

下面我們通過一工程實例,來對框架結構鋼筋混凝土大截面柱的加固方法進行對比分析。某鋼筋混凝土框架結構住宅樓,開始擬建15層,設計施工亦照此進行。后欲加建兩層,改為17層,因而需采取牟宗加固措施來提高結構的承載能力。本文主要介紹一層柱的加固,一層柱高3.8米,700*600mm矩形截面,受力縱筋為20根直徑為25mm的鋼筋,箍筋采用間距為100mm直徑為10mm的鋼筋,混凝土強度等級為C30.

考慮本工程的實際情況,由于此樓一層為門面房,故改變結構傳力途徑加固法、加大截面加固法這類影響房屋凈空及外觀的方法就不太實用??紤]到新舊兩部分共同工作的因素,本工程采用預應力撐桿加固法

由L0/b=6.3,查表可得: =1,則原柱承載力N0為【5】:

(1)

加層后,設計荷載N共為10576KN,則需由撐桿承受的受壓承載力N2為:

(2)

則角鋼截面積計算為:

(3)

選擇4L110 8,其截面積為 =6896mm2。實際提高值為:

(4)

另外,選用軸心間距為200mm寬為60mm厚為6mm的綴板,經驗符合要求[6].采用橫向張拉,預壓應力控制值確定為80Mpa。

施工時為了保證上述壓應力控制值,在進行橫向張力的同時對型鋼撐桿的應變進行實時觀測,至應變如下數值時結束張拉:

(5)

按照上述加固方案進行施工,基本不影響結構的凈空及外觀,且施工不簡潔,不要求停工,還可以使新舊部分能較好地共同工作,可其不失為此類工程加固的一種較為實用的方法。

但是,我們可以看到,對于此類工程這樣的大截面柱,加固前柱的設計荷載就比較大,而采用預應力撐桿加固法加固的幅度相對來說就顯得較低,撐桿的承載力與整個加固后的柱子承載力之比為1303/(1303+9343)=0.12。各種研究和實驗表明,混凝土的力學性能與所處的應力狀態相關,對靜水壓力較為敏感,在兩向或三向受壓作用下強度和延伸性有大幅度提高,可考慮減小綴板間距,處理好原柱于綴板間局部剪力傳遞,發揮綴板約束混凝土橫向變形的作用??筛鶕痘炷两Y構設計》(GBJ10-89)中如下公式進行計算:

(6)

其中, 為混凝土軸心抗壓強度,Acor為柱的核心截面面積, 為所配縱筋強度, 為所配縱筋截面面積, 為間接鋼筋的截面面積,Asso為間接鋼筋的換算截面面積,由下式計算:

(7)

其中,dcor為柱的核心直徑,Assl為單根間接鋼筋的截面面積,s為沿柱軸線方向間接鋼筋的間距。

另外,可根據建筑使用要求,纏繞鋼絲網,分層抹灰高強度水泥砂漿。這樣不但利用了撐桿直接承受軸向力,而且挖掘了撐桿結構約束混凝土柱橫向變形能力,充分利用了加固材料的作用。鋼絲網筒殼即可解決撐桿防銹蝕和防火的問題,又能起到箍緊混凝土柱子的作用。通過約束混凝土柱橫向變形,提高了核芯混凝土的受壓強度,充分發揮了原有大截面框架柱混凝土的軸心抗壓強度,這樣可以增加柱的受壓承載能力二到三 倍。這是預應力撐桿結構法的改進,也是其應用在大截面框架柱中優于其他加固方法的地方。

但是,預應力撐桿加固法容易導致預應力受損,且較難控制撐桿的預應力值,易使被加固構件的上端產生應力集中而出現局部破壞。通常為防止鋼材因環境潮濕而腐蝕導致承載力下降的問題,還要進行定期的維護,從而加大了加固的費用。

前面提到,適用碳纖維布加固有許多獨特的優點,在約束混凝土方面也能夠收到很好的效果。碳纖維布加固加固鋼筋混凝土柱的原理是用粘貼劑把碳纖維布粘貼在柱構件的表面,約束混凝土的橫向變形,從而達到對柱構件補強加固及改善構件受力性能的目的,其受力機理累死螺旋箍筋混凝土與鋼管混凝土等約束混凝土。螺旋箍筋混凝土和鋼管混凝土的受力特點、破壞過程及計算公式等的研究已經較為成熟,而碳纖維布加固鋼筋混凝土柱在正截面受荷載時的力、變形與約束混凝土的情況是一致的,可以引用已有的約束混凝土的分析方法來討論碳纖維布對鋼筋混凝土柱的約束作用。而且粘貼碳纖維布加固法除了具有預應力撐桿加固法的各種優點外,還可避免預應力撐桿加固法的前述弊端,無疑是框架機構鋼筋混凝土大截面柱加固的一種很有應用前景的方法。

碳纖維布就柱承載力的初步計算可找下式進行:

(8)

其中, 為含有纖維特征,為反映碳纖維相對用量的一個與箍筋特征值相似的無量綱量, , 為碳纖維布與約束混凝土的體積比, 為實測混凝土立方體強度, 為碳纖維的折剪抗拉強度, =2 /3其中2/3為考慮到約束混凝土在達到極限強度時,實測碳纖維布的應變僅為其極限應變的2/3左右而引入的折剪系數。 為柱的穩定系數, 、Ac分別為混凝土的抗壓強度設計值及柱的截面積, 、 分別為鋼筋的抗壓強度設計值及所配縱筋的面積。

當然,粘貼纖維布加固方法還只是一種新興的尚不成熟的加固方式,其受力原理,尤其是界面的受力情況研究還不是很完善。另外,一定要采取足夠的錨固措施,防止碳纖維布與混凝土的粘貼面發生剝離破壞,只有這樣,才能高中碳纖維布加固能取得預期的效果【7】

4結語

本文結合工程實例,針對框架結構鋼筋混凝土大截面柱,對傳統的常用的結構加固方法進行了分析對比,指出了各種加固方法的優缺點及適用情況,為今后此類結構柱的加固提供了參考。此外,本文還介紹了碳纖維布這種新型高強高效材料,對框架結構鋼筋混凝土大截面柱進行補強加固這種應用前景十分廣闊的新型加固方法,為工程加固設計提供了新的思路。

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