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鋼筋混凝土柱置換改造技術

發布時間：2014-08-05

　　[摘要] 當柱的強度降低較大時，采用常規的加固措施其費用非常高且加固效果明顯。本文結合某地下車庫加固改造工程，詳細介紹了混凝土柱的置換改造技術。

　　[關鍵詞] 框架柱改造置換

　　1 工程概況

　　某地下車庫平面總投影面積為16044m2，邊柱和中柱的截面尺寸分別為500mm ×500mm和550mm 550mm，主梁的截面尺寸為500mm ×900mm（b×h ），頂板厚度為250mm。梁、板、柱的混凝土設計強度均為C35，主要采用商品混凝土澆筑，部分柱采用現場攪拌的混凝土澆筑。然而，由于管理和操作失誤，采用現場攪拌混凝土澆筑的柱中，有4根柱的強度未達到C15，強度降低非常嚴重。謹慎起見，對強度低于C15的混凝土柱，采用了置換改造處理方案。所謂置換改造，即將原來柱的混凝土完全鑿除，保留鋼筋，用高于設計強度一個等級的混凝土（C40）重新進行澆筑。

　　2 混凝土柱置換改造方案

　　拆除已經形成整體的框架結構柱，可謂"牽一發而動全身"之舉。方案從總體的高度把握了以下幾個的關鍵點：（1）對原有結構的卸載；（2）梁柱節點核心區和柱腳的處理；（3）梁端新老混凝土結合面的處理。

　　2.1 對原有結構的卸載

　　結構柱在梁、板等自重作用下，已經產生內力，如果直接拆除結構柱，結構有垮塌的危險。因此，必須對柱進行卸載處理，即采用臨時支承體系代替柱受力。卸載方式采用腳手架和千斤頂配合的方法進行。腳手架在需要拆除的結構柱相鄰區格內滿堂布置，腳手架的搭設參數通過計算確定。在需要拆除的結構柱旁邊，設置千斤頂進行卸載有兩個作用：一是提供一個剛性支點，二是可以控制梁端與柱連接位置的標高。腳手架和千斤頂的布置示意圖見圖1所示。

　　滿堂腳手架采用的扣件式鋼管腳手架，其搭設參數為：縱橫向間距均為1.2m，局部0.8m～1.0m；腳手架步距為1.5m；橫向剪刀撐每隔4跨布置以加強滿堂架的整體性；梁底保險起見，腳手架立桿采用雙立桿。滿堂腳手架的穩定性主要通過保證立桿的穩定性和加強構造實現。

　　腳手架立桿的穩定性驗算如下：

　　1）荷載

　　梁、板和腳手架自重和施工活荷載（），所以腳手架立桿軸力設計值為：

　　腳手架立桿按軸心受壓構件驗算其穩定性。腳手架鋼管按截面參數為：，。經計算， ,查表《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》[1]附錄C得：。立桿穩定性驗算：

　　2.2 梁、柱節點核心區和柱腳的處理

　　如果只將柱鑿除并重新澆筑，柱與梁及柱與基礎的連接部位將是結構的一個薄弱環節，兩者均并不能實現剛性連接，而是改變了原有結構體系的受力特點，結構的承載力和安全性都降低了。所以，應將梁、柱節點核心區及柱與基礎連接部位的部分混凝土清除，將其與結構柱一起重新澆筑，以保證結構的整體性能。

　　節點核心區的置換范圍對結構重新澆筑后的受力性能有著極大的影響，如果不能合理確定，不僅節點附近的抗剪能力下降，而且即使柱與節點一起重新澆筑，卻不能形成剛接。參照裝配整體式混凝土結構[2]的特點，一般預制梁在柱上均有一定的擱置范圍，所以，不宜將混凝土柱外包尺寸范圍內的梁柱節點核心區混凝土全部清除。本工程核心區混凝土置換范圍為400mm400mm，梁在柱外包尺寸投影范圍內每邊均有75mm的擱置長度(圖1和圖2)。這樣處理，不僅解決了新老混凝土粘結面的抗剪問題，而且保證了梁柱節點的剛性連接。

　　對于柱與基礎連接節點，鑿除了50mm厚混凝土底板混凝土，清理干凈后，與混凝土柱一起重新澆筑。

　　2.3新老混凝土結合面的處理

　　新老混凝土結合面進行鑿毛處理，以增加粘結力。同時在新澆筑的C40混凝土中摻入了適量的減水劑和膨脹劑，一方面減少了混凝土的收縮，另一方面增加了咬合作用。

　　3合理的施工組織

　　為保證工程順利實施，合理的施工組織是至關重要的：

　　（1）搭設腳手架和布置千斤頂

　　腳手架的搭設應當留出清除混凝土柱的作業空間，一邊不宜小于800mm，但也不宜過大，以防梁端懸挑過長。腳手架立桿與梁或板接觸可采用用可調托支撐，以保證軸心受力或接近軸心受力。

　　（2）鑿除柱、節點核心區及柱腳部分的混凝土

　　在梁柱節點核心區彈出混凝土置換范圍邊線，作業時嚴格控制不得超過該范圍。混凝土清除采用機械和人工配合工作，施工中注意保護梁、板、柱的鋼筋。鑿除的混凝土運出過程中，應嚴格控制不得碰撞腳手架鋼管。

　　（3）清理梁、板的結合部位

　　待混凝土清除完工后，需要仔細將結合面鑿毛，然后用鋼絲刷將結合面清理干凈，并用鼓風機吹除結合面的灰塵。

　　（4）立模、混凝土及養護