某办公大楼外结构加固改造方案的优选

郑良淼

【摘  要】建筑工程施工中的加固技术改造是一项复杂的技术，加固的效果不仅取决于设计方案，只要与施工过程中的技术优劣有很大关系。本文主要对钢筋混凝土框架结构的某大楼的外结构修改方案的优选与加固施工工艺进行论述。

【关键词】外结构加固方案施工工艺

混凝土构筑物因出现功能性改变，如接建、增加荷载等，或在出现质量问题，如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等，都需要进行加固。其加固施工及加固方案的制定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样，加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。

1工程概况

某大楼是地面9层、地下1层的钢筋混凝土框架结构。平面为圆弧曲线形，圆弧曲率半径R=67.5m，南北方向宽15m。X轴线距离7.5m，Y轴线距离为8m。层高4.5～5.8m。采用玻璃幕墙外装饰。结构完工后，因建筑方案局部调整，即10a轴（3-3剖面）、18轴与19轴（5-5剖面）及其对称位置外增加挑梁，其中10a轴及其对称位置，从第3层至第8层，每层2处，挑梁长1.4m;18轴与19轴及其对称位置，从第2层至第9层，每层8处，挑梁长0.6m。因此，外结构需进行局部修改，接长原挑梁。外结构局部修改如图1所示。外结构修改后，增加荷载250kN/m，经过计算发现，18轴与19轴及其对称位置连结梁（4-4剖面）配筋不够，需加固处理。

2建筑物外结构修改与加固方案

2.1外结构修改

10a轴、18轴与19轴及其对称位置增加外挑梁，最直接、最简单的方法是直接将原梁接长，这需解决钢筋如何搭接、锚固力等方面的问题。我们采用植筋新技术就很方便地解决了这一问题，可直接在原梁位置植筋做挑梁即可。

3-3剖面和5-5剖面新增挑梁长度分别为1.4m和0.6m，挑梁规格分别为：250mm×500mm和200mm×500mm。3-3剖面上部植3Φ20mmⅡ级钢筋，下部植2Φ14mmⅡ级钢筋。5-5剖面上部植2Φ20mmⅡ级钢筋，下部植2Φ14mmⅡ级钢筋。箍筋均为Φ8@100mm，浇C35混凝土。植Φ20mm钢筋钻孔直径为Φ28mm，锚固深度为400mm;植Φ14mm钢筋钻孔直径为Φ20mm，锚固深度为150mm。锚固力不小于钢筋屈服荷载。3-3剖面和5-5剖面植筋布置如图1所示。

2.2结构加固

2.2.1材料的选择

结构胶必须具有强度高、粘结力大、韧性好、收缩率低、耐久性好的性能，并且能满足以下要求：当粘结基层材料为钢材时，应在胶层发生内聚破坏，粘结强度接近于胶本身的强度;当粘结基层材料为混凝土时，破坏发生在混凝土。4-4梁为C30钢筋混凝土，其抗剪强度试验值fcv=2.1MPa。经过对多种结构胶的力学性能、价格等因素综合考虑后，选用某工程公司研制的KZ-1型建筑结构胶，该胶属于环氧结构胶系列，经过国家建筑材料测试中心检测，其主要力学性能如下：（1）韧性好：180°平均剥离强度52kN/m。KZ-1型建筑结构胶粘结强度远大于4-4梁C30混凝土的抗剪强度，采用KZ-1型建筑结构胶粘钢是可靠的。（2）粘结力大：钢—钢拉伸剪切强度2.1MPa（内聚破坏）;钢—钢接头对接拉伸强度32.4MPa（内聚破坏）;（3）强度高：平均抗压强度82.4MPa。

2.2.2加固方案选择

目前，混凝土结构加固常用的方法有：粘钢法、外包钢法、截面加大法等。我们综合考虑了各种方法的技术性能、所占空间大小、材料消耗、施工工艺等因素，粘钢法比较适合于4-4梁补强加固。该方法通过选用性能好的结构胶，将A3钢板粘贴于4-4梁的上表面，不仅能保证钢筋混凝土和钢板作为一个新的整体，共同受力，充分发挥粘钢的强度，约束混凝土变形，从而有效地提高4-4梁的刚度与抗裂性以及抗弯与抗剪性能;而且该方法具有施工周期短、不占空间、材料消耗小，施工工艺简单等优点。因此，粘钢法比较适合于4-4梁补强加固，结构胶性能非常关键，且要采用专业施工队伍施工。

2.2.3结构加固方案

4-4梁粘钢参数为：梁上表面凿两条12mm深的槽，粘贴两块厚6mm的A3钢板条，钢板条尺寸为1400mm×80mm。钢板条和立柱上的植筋焊接连结，植筋为2Φ20Ⅱ级钢筋，锚固深度400mm，钻孔直径Φ28mm。钢板条用KZ-1型建筑结构胶粘贴，梁粘钢做法如图3所示。

1—嵌在梁表面12mm深的沟槽内;2—2-80×6用KZ-1环氧结构胶粘贴，根部处用Φ20L=550植筋锚入400并与其焊接。

3植筋与粘钢参数验算

植筋：钻孔直径Φ1=28mm，锚固长度Lb=400;混凝土C30，τf=319MPa，Φ20mmⅡ级钢筋;σs=340MPa，植筋选用HILTI结构胶，粘结强度远大于混凝土抗剪强度τf。

锚固力T=πΦ1Lb·τf=137.22kN。

Φ20mm钢筋屈服荷载F=106.7kN。锚固和T>钢筋屈服荷载F，说明植筋设计参数是可靠的。

粘钢：18轴与19轴及其对称位置新增挑梁016m，挑梁新增荷载250kN/m，与18轴、19轴及其对称位置相连结的4-4梁外挑1.5m。4-4梁新增的最大弯矩M=0.6×250×1.5=225kN/m。

由正截面受弯构件承载能力计算方法，令钢板的抗拉强度为340MPa，计算得需补充的钢板面积Aa=880mm2。已知每块钢板条有效宽L=80mm，则钢板厚t≥5.5mm，所以，选用6mm厚钢板是安全可靠的。

3外结构修改与加固施工工艺

3.1外结构修改

外结构修改施工工艺：凿除原梁端部鋼筋混凝土保护层并清洗干净→钻孔→清孔→植筋Φ20mm和Φ14mmⅡ级钢筋→拉拔抽检试验→绑箍筋→支模浇C35混凝土。

3.2粘钢加固施工

粘钢施工工艺：凿两条深为12mm、长1400mm×宽900mm的槽，并清洗干净→钢板条除锈打磨露出金属光泽，并用化学试剂清洗金属表面→将KZ-1型建筑结构胶A、B组分按比例配好→用括刀将结构胶均匀地抹到混凝土槽内和钢板面上→钢板粘贴到混凝土槽中→加压并检查密实情况。

4施工检测

植筋与粘钢是该工程外结构修改与加固的最关键技术，为确保工程质量，我们对植筋与粘钢进行了现场检测，检测结果如下：

（1）随机抽查12根Φ20mm钢筋和10根Φ14mm的钢筋分别拉拔到钢筋屈服荷载的85%，即92kN和42kN。植筋胶层和混凝土基层均未发生任何破坏，说明植筋效果是完全可靠的，满足了设计要求。

（2）对粘钢胶层的密实性进行逐一现场检测，所有粘钢胶层的密实性均为100%。检测结果表明：该工程采用植筋进行外结构修改和粘钢进行补强加固的方案是可行的。

5结束语

就目前来看，混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索，随着建筑科学技术的不断进步，新型建筑材料不断出现，更好的加固施工方法将会有更大拓展，因此，外结构加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。

（身份证号码：440106198306074419）