某工程地下车库结构构件加固补强临时支撑架设计

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

某工程地下车库结构构件加固补强临时支撑架设计

龚文璞，张庆明，向鹏

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

该文以某工程地下车库结构构件加固处理为例，介绍了结构加固时，为保证已完结构的安全，搭设临时支架的设计与施工要点。

：临时支撑；置换；加固；监测

1 工程概况

某工程地下车库为地下单层框架结构，该项目于2012年12月动工建设，于2014年8月完成地下室主体施工。地下车库顶板上为公园第二期景观项目，项目主体完工并验收后，上部景观项目进行全面施工。

景观施工过程中，由于效果需要，进行了局部景观调整，地下车库顶板上覆土厚度发生了较大变化，局部区域覆土比原设计允许厚度增加了0.50～2.0m，仅恒荷载（尚不包括施工材料临时超载堆码以及重载车辆行驶等）每平方米就较原设计允许值增加了10～40 kN(按20 kN/m3）。

地下室顶板荷载变化后，经现场调查及分析，发现顶板上因覆土厚度增加而出现顶板框架梁有裂缝开展，当其跨中有次梁时，裂缝主要呈倾斜走向；在车库出入口处的梁上则既有斜裂缝也有跨中竖向裂缝开展；梁上裂缝宽度为0.2～0.3mm左右，个别板底也有裂缝出现。

设计院按已施工的景观恒载及5.0 kN/m2（与原设计相同）活荷载，对地下车库结构构件进行了校核和加固补强设计，加固设计按地下室结构出现裂缝、缺陷及承载力不足的情况采用如下方法进行处理：

（1）裂缝修补，对于凡是产生裂缝的梁、板构件，无论采取下述何种加固方法，均应先对裂缝进行修补。

（2）增设支点，在尽可能不影响或少影响原建筑使用功能的情况下，在梁跨中采用增设框架柱及基础。

（3）增大梁截面及粘贴碳纤维，根据实际情况分别采取增大梁截面及纵筋、粘贴梁底碳纤维布及支座U型碳纤维套箍进行加固。

（4）地下室顶梁出现裂缝在现浇板，先对裂缝进行结构胶修补，再粘贴碳纤维布进行处理。

（5）临时支撑现状：部分框架梁下已用Φ159×6及Φ159×8钢管（用于裂缝明显者）支撑，或用14#槽钢（用于裂缝不明显者）进行了临时支撑。

2 总体加固施工顺序

该地下车库加固内容主要包括：混凝土梁板裂缝灌浆处理、梁板碳纤维粘贴、增设混凝土柱和梁截面加大四个部分，由于在发现开裂后采用Φ159钢管对开裂处进行了临时支撑处理，同时考虑超载原因对未开裂部分采用14#槽钢进行了支撑。这部分支撑对地下车库超载后的安全起到了重要保障，但这些支撑的存在对梁的碳纤维粘贴和截面加大的施工均造成极大的不便，因此该工程的加固施工难点同时也是需首先解决的问题是对这些支撑进行置换。

加固工程的总体施工顺序为：新增混凝土柱基础-新增混凝土柱-临时支撑架及原临时支撑置换-梁板裂缝灌浆-碳纤维粘贴-纵轴主梁增大截面施工-横轴主梁增大截面施工-次梁碳纤维施工-支撑拆除。

3 临时支架设计与施工

根据加固设计，梁板处理需搭设临时支撑架。由于在梁板粘贴碳纤维和加大截面施工时需将原有的临时钢管支撑拆除，所以本支撑架除考虑操作外，还要考虑分担原临时钢管支撑架拆除后的荷载，具体施工工艺如图1。

3.1 临时支架设计

梁处理时的临时支撑架方案是加固能否进行的关键，考虑到目前因超载已经造成部分梁板开裂，主梁和次梁都需加固，为安全起见，支撑设计思路为：主梁按纵横分两个批次进行，连续梁间隔施工。纵向加固时，对横轴方向主梁和周边次梁和板（250 mm厚）进行支撑；上部荷载由该三部分的临时支撑承担；同理，加固横轴主梁时，荷载由纵轴主梁、周边次梁和板的支撑分担；主梁加固完成后，拆除次梁支撑，保留板支撑，对次梁进行加固，最后拆除板支撑进行碳纤维粘贴。

图1施工工艺图

按设计原理梁板加固分三个批次进行，第一批是纵轴方向的主梁，第二批是横轴方向的主梁，第三批是次梁碳纤维粘贴。相应的支撑架也分三个部分设计。典型加固单元加固顺序示意如下（图2-图4）：

第一次：横向主梁临时支撑拆除，加固横轴主梁。

第二次：纵向主梁临时支撑拆除，加固纵轴主梁。

第三次：拆除次梁临时支撑，加固次梁。

图2梁板加固（1）

图3梁板加固（2）

图4梁板加固（3）

布置原则：

（1）支架采用满堂钢管支架加型钢支撑柱相结合方式进行。次梁支撑按0.6 m×0.6 m搭设，梁底增设一根立柱，周边板的支撑按不大于0.6 m×0.6 m搭设。其中未新增混凝土柱的次梁交叉处增设140槽钢焊接而成的T型型钢支撑柱支撑。

（2）横轴方向主梁周边支撑距梁边200 mm（坡道处wkl梁为400 mm）梁搭设，间距0.6 m，梁底增设两根可单独拆除的立柱。施工到该主梁时拆除，移至纵轴主梁处。

（3）纵轴方向主梁周边支撑距梁边200mm搭设，间距0.6m，梁底支撑待该梁加固施工完成，横轴主梁加固前。

3.2 支架搭设施工

（1）钢管支撑架均采用碗口式脚手架，步距为1.2m，钢管上部均加可调顶托，顶托上部垫木枋；支撑架顶部自由端高度不超过500 mm。支撑架U托(外伸长度不超过200 mm）必须严格拧紧，确保每根钢管都充分发挥支撑作用。支架底部铺16#槽钢，槽钢下顺搭设长度方向通长铺垫50×100方木脚手板（见图5）。

图5钢管支架图

（2）纵横向杆须与立杆连接牢固，使支架架体形成整体，以保持支架整体稳定性。水平横杆必须纵横两个方向设置，不得间隔。

（3）支架安装严格按照布置位置安装，安装时先确定起始安装位置，并根据地面标高确定立杆起始高度安装垫木，再利用可调底托将标高调平，避免局部不平导致立杆不平悬空或受力不均，安装可采取先测量所安装节段地面标高，根据所测数据计算出立杆底面标高，再用可调底托将四个角标立杆高调平后挂线安装其它底托，后安装立杆。

（4）剪刀撑：为保证支架稳定性，在与地面呈45°～60°的角度内全高连续设置剪刀撑，纵向两边外侧从地面至架顶设置连续剪刀撑，横向每隔4.8～5m设置从地面至架顶横向连续剪刀撑；在水平杆平面内中间设置一道水平剪刀撑，斜杆角度控制在45°～60°范围。

（5）剪刀撑搭接长度不小于1m，采用不少于3个扣件固定。

（6）在立杆15～30cm范围设置扫地杆。

（7）支架的垂直度必须严格控制，确保整体稳定性，垂直度偏差严格加以控制（1/200），且全高的垂直偏差应不大于1 cm。

（8）在支架搭设过程中，应加强对柱与梁的变形观测。

（9）立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应错开布置，至顶层再用不同长度的顶杆找平。

（10）脚手架拼装完成应检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调底座和使用薄钢板调整垫实。

（11）斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大，应按规定要求设置，不应随意拆除。

3.3 变形观测

对于需进行置换原临时支撑的梁，在置换以前需搭设相对独立的架体以便对结构在置换过程中进行变形观测，架体在距原支撑点300 mm的位置搭设独立的支撑架，并在周边架体上设置百分表派专人定时检测其变形情况。出现超过0.05 mm变形的范围，观测变形超过0.05 mm时须报告技术负责人并采取相应措施，使结构变形控制在规定的范围之内。

3.4 支架搭设质量保证措施

（1）应对使用的钢管、扣件等配件进行入场前验收，支架应符合现行多功能脚手架构件厂家标准，钢管应符合现行《碳素结构钢》（GB700）中Q235A钢的标准，扣件应符合现行《钢管脚手架扣件》（JGJ22）标准，并有质量合格证、质检报告、准用证等证明材料，对反复使用的钢管应检测其壁厚，壁厚误差为－0.5 mm，不得使用不合格的产品。

（2）支架搭设前应对现场施工人员进行施工方案交底，基础必须按施工方案的要求进行施工。

（3）对支架连接销和立杆的焊接质量进行检查，不得有脱焊、裂缝、变形等现象，经过验收合格后才能使用。

（4）模板支撑系统的开工、搭设程序应严格按施工方案执行。

3.5 支架搭设安全保证措施

主要分为危险源和操作技术方面的监控：

（1）危险源的监控

主要是对支架的构配件材料的材质、使用的机械、工具、用具进行监控；对支架的构架和防护设施承载力可靠性和使用安全性进行监控；对支架的搭设、使用和拆除进行监控，坚决制止乱搭、乱改和乱用情况进行监控；加强安全管理，对施工环境和施工条件进行监控。

（2）操作技术管理措施

操作人员在入场前必须进行安全教育，并经过专业技术培训及专业考试合格后上岗；搭设区域应设置安全警戒线；施工现场必须有专人负责安全管理，在施工前必须将技术、安全交底落实到每个参与现场操作的工人；作业人员必须戴安全帽，不得穿硬底鞋及拖鞋作业；夜间施工照明要充足；支架支撑系统搭设后至拆除的使用全过程，支架底部不得有松动；不得在支架基础及其邻近处进行挖掘作业，否则应采取安全措施；支架支撑系统的拆除必须等到梁柱混凝土达到100%强度后拆除；模板支撑系统的拆除前应对拆除方案进行技术交底，应有专人操作人员作业；不得使用有弯曲变形、锈蚀严重的钢管作承重的立杆；如发现支架垫层有下沉，须用木枋等加固垫实；浇筑混凝土时必须有专人在现场观察，发现支架下沉或其他不正常情况应立即停止浇筑，待排除异常情况并经安全责任人检查同意后方可复工。

4 临时支撑搭设的计算

临时支撑架相关尺寸为，碗口式脚手架纵横向600mm，步距1200mm，荷载按30kN/m2时，有剪刀撑框架式支撑结构，应按下式对单元框架进行立杆稳定性验算：

N／φA≤f

N为立杆轴向力设计值，经过荷载组合按照最不利计算取较大值，经计算取N=16.614 kN；φ为轴心受压构件的稳定系数，根据长细比λ=Lo/i查规范[1]附录A取值；λ为计算长细比，λ=Lo/i=2840/15.90=179，查表[1]φ=0.223；Lo为立杆计算长度，取2840mm，i为杆件截面回转半径，取15.90mm；A为杆件截面积，取424mm2；f为钢材抗压强度设计值，取205N/mm2；立柱稳定性验算结果为：

N／φA=16.614×103/0.223×424=175.713 N/mm2＜f=205 N/mm2

立柱承载力尚留有余地，加上梁下增设的立柱，足以承担上部景观所增加的荷载。

另外，用300×300组成的格构柱，根据计算结果，单根立柱的承载力为22.5kN。设置在次梁交叉处的格构柱和先施工的新增混凝土柱提高了原顶板的承载能力，可分担剩余荷载。综上所述，支撑架施工能保证加固期间的结构安全。

5 结语

该工程地下车库改造加固的成功实践证明，对于已完结构构件（地下室顶板）施工期间和施工过程中出现裂缝和承载力不足的加固改造工程，通过对加固时的临时支撑设计，结合超载原因对结构部分采用槽钢进行了支撑和荷载置换，是一种行之有效的加固改造方法，同时该加固方法施工周期短，可靠性高，工程造价低，对同类工程具有重要的参考借鉴意义。

[1]GB 50017-2003.钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[2]GB 50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.

责任编辑：孙苏，李红

Temporary Bracket Design for Structural Element Reinforcement of an Underground Garage in a Project

This paper takes structural element reinforcement of an underground garage in a project as an example,introduces the key design and construction points of establishing temporary brackets to assure the safety of the finished structure.

temporary bracket;replacement;reinforcement;monitoring

U448.11

：A

：1671-9107（2016）11-0040-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.040

基金论文：该论文为重庆市建筑科学研究院“既有建筑抗震加固技术规程”（项目编号：建标字[2014]第2-1-7号）项目论文之一。

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.044

2016-08-31

龚文璞（1962-），男，重庆人，本科，教授级高级工程师，主要从事建筑工程的施工与管理。