某商业建筑因接层需求对梁柱加固改造工程细节分析

郭 佳 伟

(建研凯勃建设工程咨询有限公司，北京 100000)

1 工程背景

某商业建筑地上4层，地下1层，建筑总高度为20 m，结构形式为混凝土框架结构，基础形式为静压PHC管桩，因功能需求需要在4层顶接建1层，新增部分采用钢框架架构体系。通过委托某工程质量检测站进行检测，发现1层～4层梁、柱混凝土因没做砂浆抹灰，导致碳化明显，混凝土强度没有达到原设计C40强度等级要求，不足以支撑接建层荷载，故需对原建筑梁、柱部分进行加固改造处理，地基及基础承载力足够，不必加固基础。

2 加固方案

2.1 柱加固方案

柱加固方案为：对轴压比超过限值较多及配筋明显不足的柱，采用增大截面法进行加固；对轴压比和配筋略有不足的柱，采用碳纤维布环向围束法进行加固。其中，增大截面加固法如图1所示，碳纤维布环向围束法如图2所示。

2.2 梁加固方案

梁的加固方案为：在梁底或支座位置粘贴碳纤维布或粘贴钢板的方式进行加固，两种做法中，后者施工更加方便，应优先考虑。对斜截面承载力不足的梁采用粘贴U型钢板或碳纤维布的方式进行加固。对抗扭承载力不足的框架梁，采用对垂直支承于该框架梁上的井字梁边支座进行调幅的方法进行处理。将井字梁支承于框架梁的边支座简化为铰支，并按调幅后的井字梁边跨跨中和离端第二支座弯矩进行井字梁的加固设计。

3 加固细节

3.1 柱加大截面加固细节

箍筋加密区和非加密区采用不同的植筋方式，加密区植筋做法如图3所示，非加密区如图4所示，纵横向植筋均错开30 mm，尽量减小对原柱的损伤。柱箍筋放在纵筋压区，因此要重视箍筋加密区的箍筋植筋。

对于边柱的处理为：新旧箍筋互焊，如遇到有外墙处，将柱与外墙接触部位凿开，箍筋焊在侧边，做法如图5所示。

对于角柱的处理为：将新箍筋与原箍筋沿角柱内侧双面焊接，并在角柱内侧横向植入钢筋，不同柱面所植入的钢筋沿柱高度错开30 mm，减轻对原柱的伤害。

对于壁柱的处理为：将新增箍筋植入剪力墙，植入深度不小于10箍筋直径，横向植筋做法与角柱一致。

3.2 环向围束碳纤维布加固细节

采用环向围束碳纤维布进行加固的适用范围为：承载力及轴压比略有不足的小偏心受压柱。所运用的原理为：通过环向围束，使混凝土三向受压，从而提高混凝土的抗压强度。但此种做法的缺点为：造价较高。环向围束碳纤维布做法如图6所示。

3.3 梁正截面粘贴碳纤维布加固细节

采用梁正截面粘贴碳纤维布做法的适用范围为：预期承载力提高幅度在40%以内，且管线较多，采用其他方法不方便施工的情况。

3.4 梁正截面粘贴钢板加固细节

梁正截面粘贴钢板进行加固的适用范围为：承载力提高幅度在40%以内，缺点为梁底需设支撑，施工不如粘布方便。其中，在端部设置U型箍，满足锚固要求；在集中力处设U型箍，相当于附加箍筋。钢板宜与梁同宽，否则U型箍角部受力集中容易破坏。宜做成双条钢板，与梁同宽，做法如图7所示。

3.5 梁斜截面粘贴碳纤维布加固细节

若采用粘贴纤维布进行加固，折减系数比较大，只能少量提高梁的抗剪承载力，一般U100@200只能提高剪力30 kN～40 kN，而采用U型钢板箍效果明显，粘钢可以提高剪力300 kN～400 kN。

4 计算细节

4.1 边跨梁支座的“抗”与“放”

对边跨梁一味的进行抵抗加固，不如将梁柱节点由刚接转换为铰接，从而更好的将力的作用效果在节点处进行释放。

4.2 双筋矩形截面梁

双筋矩形截面梁的计算公式是建立在受压钢筋能够屈服的假定之下而运用的，见图8，图9。

受压钢筋能够屈服的条件x≥2a′。对公式Mu=fyAs(h0-a′)的解读为，此公式相当于对受压钢筋的合力作用点取矩，相当于取x=2a′，这个偏于安全的过程，有可能使得按双筋算出来的As比单筋算出来的As还大，所以当x≤2a′时，取Mu=fyAs(h0-a′)和单筋计算结果中的较小值更为合理。

5 结语

本文通过对某建筑梁、柱进行加固改造的工程案例，详细介绍了工程背景，明确提出了加固方案，并从施工细节及计算细节进行了详细的分析，以此为同类加固改造工程起到了参考作用。