既有柱与新增梁节点锚固技术的研究及应用

王 征

(河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000)

既有柱与新增梁节点锚固技术的研究及应用

王 征

(河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000)

充分利用既有建筑，在保证安全的同时增加新的使用功能，建筑结构加固发挥着越来越重要的作用。本文针对混凝土结构的加固特点，结合工程实例，着重分析研究既有柱的加固方法，新增梁柱节点的锚固技术及受力问题，以期寻求一种较为可靠、经济、合理的加固方式。

混凝土结构；加固方法；梁柱节点

1 工程概况

该项目为某集团钢铁有限公司高炉出铁系统改造工程，该项目本质上是一个新增平台工程，新增平台标高+4500 mm。需新增平台的平面布置如图1所示。

图1 新增平台平面布置图(单位:mm)

该改造工程项目中，新增加的平台整体荷载为1000 kN，在加固改造过程中首先应对原基础进行检测及承载力验算，检测后发现其原基础状况良好，没有明显的不均匀沉降；且经验算，原基础的承载能力可满足结构改造后的要求，因此对于原基础不再进行加固。

原柱子采用C30混凝土浇筑，Z-1截面尺寸为600 mm×700 mm，Z-2截面尺寸为600 mm×600 mm，且经过计算及相关专业检测，原柱子的承载力同样能够满足加固后的要求，但仍需对其进行质量鉴定。凿开柱子部分抹灰层后发现原混凝土柱子施工质量较差，有较多蜂窝、麻面缺陷，局部位置有露筋且已锈蚀，柱子的整体密实度比较松散。因此，应对柱子采取加固措施。

2 原混凝土柱加固方案

图2 需加固柱子平面布置图(单位：mm)

随着新材料、新工艺、新技术在加固领域的广泛应用，加固的方法也越来越多样化。但是，针对不同的工程条件和技术要求，要尽可能地选择最适宜的加固方案。在柱子加固的过程中，常会遇到新旧混凝土的界面处理、新旧混凝土共同受力以及如何有效提高新旧混凝土界面的抗剪强度等问题。需加固柱子平面布置图如图2所示。

对于加固的柱子而言，其本质上属于二次组合结构，新旧两部分混凝土受力存在着应力、应变不同步的问题。对于既有柱子，其在加固前已经载荷受力(即第一次受力)，当结构因承载能力不足而进行加固时截面应力水平一般都很高。然而，新增部分结构在加固后并不立即分摊荷载，而是在二次受力情况下，才开始受力。这样，就使得加固后的柱子在其后的第二次载荷受力过程中，存在着新加固部分的应变始终滞后于原柱子的应变。因此，在无卸荷措施的情况下，新加固部分一般都难于充分发挥其承载能力。混凝土加固结构新旧两部分能否共同工作，关键在于结合面能否有效的传递剪应力。相关试验研究表明，如果对新旧混凝土界面的处理不恰当，二次浇筑混凝土的粘结抗剪强度将会远远低于整体现浇混凝土的抗剪强度。对于新旧混凝土界面的处理，采取了凿毛、涂抹结构胶措施，以此来保证其界面的强度。

图3 柱子加固示意图(单位:mm)

在处理原混凝土柱子时，首先应凿除疏松混凝土，将老混凝土表面凿毛并刻槽，且沟槽之间的距离小于5 mm，槽沟深度大于3 mm。用清水冲洗构件表面，用钢刷或钢丝球对钢筋表面进行除锈处理。同时，为有效保证柱子的轴心抗压强度，并使其具有良好的整体性，对新增的箍筋采用焊接处理。加固柱子的纵筋采用植筋的方法锚入基础，其锚入深度满足规范要求。然后，在原混凝土柱表面均匀涂刷结构胶，支设模板，并注意模板和钢筋之间的距离，保证钢筋保护层厚度满足规范要求。支模完毕后，浇筑灌浆料，拆模后，应及时洒水养护。柱子加固示意图如图3所示。

3 梁柱节点的锚固技术

该工程本质上属于增层项目，新增梁与既有柱之间的锚固既是难点也是重点。对于新增的梁柱节点，主要采用两种锚固方案，并以此进行对比分析。

图4 新增梁柱节点锚固示意图

方案1：新增平台梁的钢筋穿入柱子时，首先采用探测仪探测出柱子内钢筋的位置，然后在没有钢筋的位置打孔，穿入新增平台梁的钢筋。植筋的过程是将钢筋穿入已注入结构胶的钻孔中，而胶的两侧则分别是钢筋和粗糙的混凝土孔壁。在钢筋埋植前应清除孔内杂物，同时要对埋入部位做到规范的除锈处理，这有利于钢筋结构性能的充分发挥。在钢筋的插入过程中要进行反复地旋转，必要时要采用重复插拔的方法，以使得钢筋和结构胶能够迅速全面结合，避免钢筋和结构胶之间出现气泡和缝隙。当钢筋埋植完毕和相关细节处理就位后，对钢筋的位置进行扶正处理，对容易出现位置偏差的部位进行固定。详图如图4所示。

图5 新增梁柱节点锚固示意详图(单位:mm)

方案2：新增平台梁的钢筋穿过柱子时，首先在没有钢筋的位置钻孔，并打穿柱子，然后穿入新增平台梁的钢筋。并对穿过柱子的钢筋另一侧进行锚板塞焊，当钢筋锚板塞焊和相关细节进行就位后，对钢筋的位置进行扶正处理，并对容易出现位置偏差的部位进行固定，同样应采取措施避免扰动，然后对柱子中穿筋的孔压入灌浆料，并保证填充质量。锚固节点详图如图5所示。

对于既有柱与新增梁的节点处理，植筋锚固是较为常用的施工方法，其技术比较成熟，施工速度快，操作简便，且施工成本较为经济。随着新型结构胶材料及其配套施工工具的广泛应用，植筋技术已比较成熟，且该法对原混凝土柱的破坏相对较小。因此本文采用植筋的方法处理新增梁柱的节点。

4 结 语

混凝土结构作为一种被普遍采用的建筑结构形式，越来越广泛的应用于各种建筑物中。但是在长期的使用过程中，由于其施工质量不满足要求或建筑使用功能的改变的原因，需要对原有结构进行加固、改造、维护。对于结构加固改造过程中所遇到的相关问题，要根据需加固建筑的具体特点，综合考虑安全、质量、经济、环境等因素，最终选择一种切实可行的加固方案。通过结构加固系列性试验和相关工程实例逐渐积累经验，形成可被广泛认同并应用的理论，最终推动建筑行业加固改造领域的健康发展。

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Research on Node Anchorage Technology of Column and Beam and Application

WANG Zheng

(Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000,China)

Nowadays a large number of buildings needed to be reinforced and reconstructed. First, existing buildings should be made full use of. Second, new features should be taken in buildings reconstruction based on security. It is no denying that building structure reinforcement is playing an increasingly important role. Characteristics of reinforced concrete structure are considered. Reinforcement method of column, new beam-column joints of anchoring technology and mechanical problems in project example are studied in order to seek best way.

concrete structure; strengthening methods; beam-column joints

2016-11-10

王征(1988-)，男，河南南阳人，在读硕士研究生，主要从事结构加固改造方面的研究.

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.01.013

TU74

A

1674-5403(2017)01-0045-03