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框架柱核心区补强外包钢加固技术的整体施工做法

2020-03-08贾学彬

工程技术研究 2020年21期
关键词:刻痕包钢锚栓

贾学彬

(吉林省中星建筑工程有限公司,吉林 长春 130052)

随着建筑工程施工技术的创新发展,大跨度、大空间框架结构已成为建筑领域结构构件发展趋势。在该类型结构中,一旦所用的胶结材料强度出现问题,混凝土楼板、混凝土梁、混凝土柱自身均需单件补强。但在联体梁板强度严重不足的情况下,柱核心区部位补强工作将十分困难。保障框架柱核心区不受二次损坏,是框架柱核心区补强的重要环节,而外包钢补强方法一般应用于强度偏低的混凝土框架结构中。基于此,文章结合具体工程,就框架柱核心区补强外包钢加固的整体施工方法进行论述和总结,以供同类工程参考。

1 工程概述

某省试验中学新建综合教学楼1#为四层(局部两层)现浇混凝土框架结构,三层顶标高11.63m。梁、板、柱节点混凝土强度较低,设计混凝土强度等级为C30,实际混凝土强度等级为C17。现将该层梁板混凝土拆除并重新浇筑,对三层顶(标高11.63m)梁柱节点依据设计图纸进行外包钢板补强加固施工。该楼层长45m,宽24.9m,跨度为9.6m×9m。

2 外包钢加固的技术要求

(1)原有的梁板构件混凝土拆除后,将梁纵向钢筋抗扭筋分别从梁端500mm开始分批截断,每个截面截断钢筋数量不大于总钢筋数的1/4,截断位置之间的间距≥900mm。

(2)将梁柱原构件结构的截面棱角打磨成圆角,保证型钢与混凝土间注胶后能够紧密粘接。

(3)所有钢件在施工前需除锈。

(4)现场测量梁内纵向钢筋实际位置,并按测量后所标注的位置在钢板上钻孔,同时钻取锚筋孔。

(5)用钢丝刷将原构件表面松散浮渣刷去并吹净,将钢板除锈打磨出金属光泽,刻痕角度设计为45°,深度约0.5mm,间距≤500mm,在节点区域,其间距应适当加宽。然后用丙酮擦洗干净,将钢板孔与相应钢筋对准后,贴附于构件表面,用夹具卡紧焊牢。

(6)将钢筋和锚筋与钢板开展穿孔空塞焊接。

(7)在梁柱节点上钻孔前,应先探测钢筋,钻孔时应避免损伤原有钢筋。

(8)所有焊接工作完工后再注胶,采用改性环氧树脂胶灌注。

(9)重新浇筑梁板混凝土前,应在钢板表面涂刷混凝土界面剂。

3 梁、板拆除及外包钢加固施工

3.1 三层顶(标高11.63m)梁、板拆除方案

拆除的总体施工顺序:拆除四层新砌墙体→弹出钢支撑柱上预安连接板的定位线→楼层外围45°防护板→外立面双层防护网→加工钢支撑连接板→柱面钢支撑连接板安装化锚安装→拆除板→拆除梁→截断纵筋→凿除混凝土块外运。

具体步骤:

(1)拆除四层新砌墙体及妨碍施工的各种管道、管线及烟道。

(2)柱间钢梁支撑施工,为保证整体结构的安全性,根据框架结构柱的长细比值并结合9m的跨度,选用HN150mm×300mm的工字钢做水平支撑结构。与框架柱相连钢件结构为13mm厚的钢板,其高度为480mm,宽度为300mm。钢件与混凝土柱之间的连接选用的是6M26化学拴锚结构,准备相关焊接、切割等机械设备。

(3)在二层外柱外围沿要凿除的界面外做45°防护板,板面应搭接严密,不得有孔隙,以防凿除物坠落伤人。

(4)三四层外立面均做好外防护优质防护网,以保证施工人员的安全和阻挡凿除物飞溅。

(5)在三层北侧全楼的1/2偏东部分搭设一处出料口,方便两侧的运输。

(6)拆除时注意防护下层混凝土结构。具体措施:在地面铺设2层50mm厚的草苫,最上部做一道防护板,拆除时注意不能有大块混凝土下落。

(7)拆除由西向东进行,从板心向外围拆。为避免对原结构的震动,拆除时宜采用小型电镐。板心拆除后按顺序拆除梁,梁的拆除由梁中向两端进行。

(8)按设计的要求将梁纵向钢筋筋分别从梁端500mm开始分批截断,每个截面截断钢筋数量不大于总数的1/4,截断位置之间的间距>900mm。所截断钢筋的长度分别为500mm、1400mm、2300mm、3200mm。

(9)为保证三层地面楼板不被上部堆放荷载所损伤,将所凿的混凝土碎块随凿随人工外运。

3.2 外包钢加固施工

外包钢加固的总体施工顺序:施工准备→选购优质钢板→见证取样、送检→框架柱核心区外包钢板定位放线→钻孔植锚栓→锚栓拉拔试验→钢板面除锈、刻痕、钻孔→外包钢板穿筋定位→紧固螺栓→焊接外包钢板、封闭外包钢板下口→灌注粘钢胶。

具体步骤:

(1)施工准备。快装门式移动脚手架,移动脚手架下配转轮及强制制动设施。准备手动滑轮及拉紧绳,长度总计18m。准备20.6kW、1.8m3空气压缩机6台,风镐及管线15套,中型大电镐10把,手提钢筋切断机5台,大锤2把。

(2)选购优质钢板。按要求选购优质Q235B 10-14钢板,钢板必须有出厂合格证及相应检验报告。按结构柱面的实际尺寸切割成块,保证平面尺寸偏差控制在1~3mm,平面平整度为0,厚度偏差不超过0.2mm。

(3)见证取样。主材进场后由监理工程师见证取样送检,复检合格后进行分选规格并按规格分堆编号。

(4)框架柱核心外包钢板定位放线。按图纸要求,所有外包钢板上边线均高出三层顶(标高11.63m)0.1m。在原三层柱的500mm控制线处定出外包钢板边线的点位。按图纸要求将所要植的锚栓点位全部点画到柱面相应位置,并全部通检核对。

(5)钻孔植锚栓。按所画锚栓点位钻孔,深度按设计要求15d(d为钢筋直径),孔径比所植锚栓大4mm,所用胶结料为环氧型专用料,经检验合格。植锚栓后固化时间为24h,此时间内在相对区间做任何工作,都必须保证锚栓杆不位移、不松动,固化完整。

(6)锚栓拉拔试验。当所植锚栓固化24h后做柱体本位下部预植锚栓杆拉拔试验,锚栓杆锚固承载力检验值为32.5kN。依据规范标准现场检测,锚栓非破坏锚固承载力检验合格。

(7)钢板面除锈、刻痕、钻孔。钢板见证取样送检,复检合格后进行分选规格用专用磨片全部人工细致除锈,检查无锈后用丙酮全面擦洗,然后采用角么机专用划片做45°刻痕,刻痕深度约0.5mm,刻痕的纹理均匀深浅一致,检查后用丙酮全面擦洗。按规格将刻痕处理完的钢板料钻孔,钻孔的位置及个数均依据柱面植完的锚栓而定,孔径比所植锚栓大2mm。孔径处理完后立即画面并编号,以便安装选料,防止错安。

(8)外包钢板穿筋定位。将准备好的快装门式移动脚手架固定在梁端柱旁,在柱间钢支撑上系好滑轮及绳子。将柱核心区外混凝土表面处理平整,用滑轮将钻完孔的钢板拉到工作高度(与原有梁纵筋高度平齐),由远向近将原梁截断钢筋全部穿过钢板(包括后植锚栓)。

(9)紧固螺栓。钢板紧靠柱面后拧紧锚栓螺母,由中间向外围对称紧固。柱的四面钢板安装紧固后办理报验手续,待全面检验合格后,从四角开始焊接板缝。

(10)焊接外包钢板、封闭外包钢板下口。现场割取焊件(焊缝厚度≥8mm)送检,为防止焊接产生板应力,采用分层施焊、对称施焊、分段施焊三种控制方法确保钢板面与相邻钢板面无应力、无变形。各钢板面组焊接完工后,各纵向主筋与钢板连接,并将锚栓螺母外侧多出部分切除,电焊点牢。对配有梁端加劲板块的钢板定位焊接,劲板块间的空隙按图要求≥150mm,与纵筋相碰时可加大宽度,保证纵向筋及后植锚栓不受碰创和焊伤。焊接工作完成后,要办理报验手续且全面检验合格后,再撤离所有的焊接机具。清理外包钢板的下口周边,用环环氧型专用料植筋料将下边口全部封严,不得有一丝孔隙,并在无振动的环境下固化24h。

(11)注粘钢胶。封口植筋料经24h固化后,全面检查是否有收缩孔隙,如有孔隙立则用52.5R高强速凝水泥封堵。检查确认无孔隙后准备灌注粘钢胶,所用灌注粘钢胶材料经现场监理工程师见证取样送检,复验结果I类胶A级正拉黏结合强度符合《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB 50550—2010)标准要求。将粘钢胶按比例调配均匀,控制好稠密度,通过高压注胶罐的专用管,将粘钢胶输送到柱核心区外混凝土与外包钢板的上口孔隙内。四面均匀灌注一次成型,同时四面用橡胶锤轻轻敲打,灌注高度与外包钢板的上口平齐。

3.3 施工难点

(1)拆除混凝土废料,并及时清运出楼。若堆积过多超过混凝土楼板承载力,则会对结构造成二次损伤,但若及时清运,边拆凿、边清运,则下部清运工人安全无法保障。

(2)钢板的钻孔位置不易控制。孔位处的钢筋及后植锚栓每一根一个坐标并且孔径不同,一旦有一根筋的位置或直径偏差,则此板无法穿筋就位。

3.4 检查验收

(1)依据《混凝土结构加固设计规》(GB 50367—2013)、《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB 50550—2010)、《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18—2012)规范进行检查验收。

(2)检验。外包钢板的灌注工作完成后36h,所截断钢筋全部连接并支模重新浇筑混凝土。拆模后全面检查所有框架柱核心区补强外包钢无开裂,四层柱梁无变形开裂,三层顶(标高11.63m)框架柱核心区补强外包钢加固检验合格。

4 总结

通过以上对框架柱核心区补强外包钢加固技术整体施工做法的论述,针对施工中遇到的难点,可采取以下解决措施:(1)分区拆除、交叉清运,确保下部清运工人安全;(2)框架结构柱间水平型钢支撑焊接产生水平应力,多点位施焊按编号顺序进行操作。希望文章能为类似加固工程提供参考,以便安全高效地做好加固工程。

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