某环境监测执法大楼拔柱技术处理
2018-06-01曾耀广
曾耀广
(江西省建筑设计研究总院)
1 工程概况
某环境监测执法大楼为混凝土框架结构,6度,Ⅱ场地,地上6层,地下一层。原设计首层及地下一层局部平面如图1、2所示,施工已完成首层底板养护及首层框架柱模板时,临时修改设计,为获得较大的门厅空间取消⑦A处框架柱(见附图)。
根据修改意见,对结构进行调整后确定新设计方案。在首层A轴和⑤-⑦及A和⑦-⑨轴之间增设两根新框架柱,承担被取消框架柱的荷载。新增两框架柱截面尺寸300mm×700mm,向下延伸至地下一层,地下一层A轴已有地下室外墙,厚250mm。因此在外墙对应位置处增加扶壁柱100mm×700mm,比新增柱宽50mm,保证内力传递连续。新增两根柱向上延伸至屋面(见附图)。
2 设计计算
工程已完成正负零标高,上部结构未施工,因此可根据修改设计方案重新计算上部结构构件截面配筋。地下部分增设扶壁柱,需考虑新增柱与扶壁柱的连接,扶壁柱与基础的连接,采用植筋技术完成。具体工作如下:
2.1 整体分析
在SETWE建模进行整体分析,新增柱正负零以上截面尺寸300mm×700mm,正负零以下增加柱截面尺寸为 350mm×700mm,嵌入地下室外墙中。由于正负零处为上部结构嵌固层,整体分析得到内力可知,新增柱下部梁刚度较大,分担了绝大部分弯矩,传入下部扶壁柱的内力以轴力为主,弯矩很小。
2.2 新增柱的连接问题
新增柱与其下方的扶壁柱通过植筋技术连接,具体做法见附图所示,新增框架柱需向下植入纵筋,扶壁柱是在已有外墙处增加宽度得到,采用U形箍筋植筋增强扶壁柱与外墙的连接。具体施工时应注意新旧混凝土表面的处理及植筋要求:
混凝土要求:
(1)新浇筑部分:±0.000以上采用C30混凝土;±0.000以下采用C30微膨胀混凝土。
(2)新旧混凝土交界面处,原混凝土表面应凿毛,并用清水洗净,且需充分湿润(洒水湿润时间不少于24小时)
(3)浇筑混凝土前,在新旧混凝土结合面上先涂刷一层M15水泥砂浆,随抹随浇。
植筋要求:
(1)植筋时,其钢筋宜先焊后种植;若有困难而必须后焊,其焊点距基材混凝土表面应大于15d,且应采用冰水浸渍的湿毛巾包裹植筋外露部分的根部,且此处的胶粘剂必须提供可焊接报告。
(2)焊条:采用手工焊时,HRB400钢筋可采用E50XX焊条;HRB335钢筋可采用E50XX焊条。采用埋弧自动焊时,选用的焊丝焊剂应与主体金属的强度相匹配;焊丝应符合现行标准《熔化焊用钢丝》(GB/T 14957-94)[1]的规定,具体可由施工单位根据具体焊机选用。
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(3)植筋采用A级植筋胶,潮湿环境下采用适用于潮湿环境的植筋胶,并由厂家提供证明文件。植筋胶应满足焊接、抗震性能等要求并应提供相关测试报告。
(4)植筋验收事宜详见《混凝土结构加固工程施工质量验收规范》(GB 50550-2010)[2]中的相关规定。
2.3 地下室侧墙强度复核计算、基础承载力复核计算
新增框架柱落在地下室侧墙顶部,应验算墙下基础及原有外墙的抗剪,抗弯承载力。外墙相对于新增框架柱类似于深梁模型,因此根据整体分析得到内力后,按深梁模型验算。
(1)地下室侧墙承载力验算
1)抗剪承载力验算
根据混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)[3]中公式G.0.4-2的规定:
抗剪满足设计要求
地下室外墙受力类似深梁,通过 PKPM建模,采用梁支撑柱模型计算,得到内力:
集中荷载作用下M正=3604kN·m;M负=2680kN·m。
支座负筋验算:根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)[3]公式G.0.2-1~3
跨中底筋验算:同样计算均满足设计要求。
(2)基础承载力验算
根据SATWE柱底反力计算结果,基础承载力满足要求,不必加固。
工程已完成2年,后续观察未发现异常现象。
3 小结
拔柱与新增柱设计涉及整体计算和植筋加固问题,必须分步考虑结构整体分析、加固、施工各个过程。根据上述工程处理方法可得到如下结论:
根据整体分析得到修改后模型的内力,以此为基础进行后续设计。
尽量简化加固施工程序,充分利用原有梁、柱、墙分担荷载,减小新增构件内力。
做好后续观测,保证工程安全。
[1]GB/T 14957-94《熔化焊用钢丝》[S].北京.中国标准出版社.1994.
[2]GB 50550-2010《混凝土结构加固工程施工质量验收规范》[S].北京.中国建筑工业出版社.2010.
[3]GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》[S].北京.中国建筑工业出版社.2010.