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2008-08-26 11:10 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
摘要:結(jié)合北京某鍋爐房結(jié)構(gòu)改造工程,介紹了混凝土結(jié)構(gòu)加層,加固設(shè)計方法和施工技術(shù)。在加層方法,樁基礎(chǔ)地基加固處理理,混凝土柱增大截面加固處理等方面作了論述。
關(guān)鍵詞:混凝土加層 加固改造
我院于2005年1月承攬設(shè)計了北京某地鍋爐房加層加固改造工程。該工程始建于1994年,主體為框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為擴底灌筑樁,梁、柱、基礎(chǔ)均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。一層~二層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。三層為預(yù)制混凝土空心樓板。由于擴建要求需對該樓局部加高兩層,為此對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。該工程主要技術(shù)難點是保證新舊混凝土結(jié)構(gòu)共同作用和減少鍋爐附屬管溝的開挖對樁基礎(chǔ)的影響。
一、結(jié)構(gòu)計算及加固方案的設(shè)計
根據(jù)原有設(shè)計圖紙,本樓原初設(shè)計采用的是擴孔灌注樁,樁基礎(chǔ)考慮樁側(cè)摩擦力,樁身長度9.5米。地質(zhì)勘察報告顯示,樁端持力層為粉砂層,容許端承載力400Kpa.主體為框架結(jié)構(gòu)空心磚墻填充,層高分別為4.5m,3.5m,3.5m,原有結(jié)構(gòu)混凝土強度等級C25,抗震設(shè)防烈度為8度。
根據(jù)工藝要求,原二層附加鋼制設(shè)備需要移動位置。因為此鋼制設(shè)備重量較大,將近35噸,利用原有屋面無法固定,所以必須重新澆筑混凝土梁,預(yù)埋埋件才能固定。因此設(shè)計小組商議決定將原有屋面整體揭除,重新澆筑梁板。
我們采用了中國建筑科學(xué)研究院編制的satwet三維空間結(jié)構(gòu)計算軟件對加層加荷后結(jié)構(gòu)整體計算。(計算時根據(jù)規(guī)范我們將混凝土和鋼筋的強度乘以0.9的折減系數(shù))。結(jié)果顯示自震周期、層間位移均、底層柱軸壓比均達(dá)不到設(shè)計要求,說明加層,加荷后建筑物整體的承載力,抗震能力不能滿足要求,必須處理。
因此我們對底層柱采用加大截面,外包鋼處理,并在4.5米柱中部增植混凝土梁(原設(shè)計4.5米柱內(nèi)側(cè)無梁拉接),以此增加結(jié)構(gòu)整體性。并將整體加固模型用三維空間結(jié)構(gòu)軟件分析計算,計算結(jié)果顯示各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。通過核算,本建筑物雖然局部加高了兩層,附加設(shè)備荷載增大了,樁頂附加內(nèi)力卻沒有顯著的變化。工程小組分析,原有工程中附加設(shè)備荷載校大,受力分布點距離單柱較近,所以大部分荷載通過單柱傳遞到基礎(chǔ)上。新增兩層后,附加設(shè)備荷載受力點進(jìn)行了調(diào)整,改變了荷載分布狀況、傳力途徑,使力均勻傳遞到周圍的基礎(chǔ),所以樁頂附加外力沒有顯著變化。原有樁基礎(chǔ)滿足使用要求,不需要處理。
總結(jié)分析結(jié)果我們確定了加層加固整體方案:
1、將原有屋面揭除,重新澆注梁板,預(yù)埋埋件。
2、從基礎(chǔ)頂?shù)灼饘⒌讓又孛婕哟螅溆嘀孛嫱獍摷庸。整個工程采取減輕結(jié)構(gòu)體系自重,加層不加荷的原則,采取相應(yīng)措施。我們更換了墻體材料采用較輕的加氣混凝土塊砌筑,屋面采用輕鋼屋面。新澆筑的混凝土,比原有混凝土高一個標(biāo)號。
二、地基土的加固處理
根據(jù)工藝要求,將在樁基礎(chǔ)之間挖一條深3米寬一米的除灰混凝土水溝。樁中心間距6.6米,根據(jù)規(guī)范要求水溝底部水平連線與樁頂側(cè)壁連線必須小于土壤內(nèi)摩擦角。而且本工程的樁是考慮樁側(cè)壁摩擦阻力的,水溝的開挖必然影響到粉土對樁的摩擦力。我們考慮受水溝影響的此排樁所承擔(dān)的軸力較小,水溝中心距樁中心距離滿足3倍樁徑要求,如果注意施工工藝,對樁周圍土壤進(jìn)行固化加固處理,可以開挖。針對水溝開挖我們設(shè)計了施工方案如下:首先我們對受影響的樁基周圍土壤進(jìn)行加固處理。我們采用化學(xué)漿液注入法處理樁周圍3米深度4.5米范圍內(nèi)地基。根據(jù)地質(zhì)勘察報告,此區(qū)間內(nèi)土壤為粉砂,所以采用水玻璃系或硅酸鈉化學(xué)漿液注入土壤中,化學(xué)反應(yīng)形成硅酸凝膠,短期內(nèi)土壤強度可以達(dá)到1-1.4兆帕,且具有不透水性。水溝的施工采取垂直開挖,側(cè)壁加固支護(hù),分段開挖澆筑,每段長度不大于2米。
三、柱加固加層施工方法
根據(jù)計算我們將底層邊柱,原500×500柱加大為800×800.柱采用濕式包角鋼加固法,加固配筋見1-1剖面圖。施工方法:
(1)先將有裂縫部位和酥松混凝土剔除,抹成原形,不需剔除的柱表面應(yīng)先鑿毛增糙,四角磨出圓角,并用鋼絲刷刷毛,用壓縮空氣吹凈,然后在處理好的原有柱外表面涂刷結(jié)合界面劑。
。2) 綁扎新鋼筋,澆注混凝土。
。3)柱四角外包75×6角鋼,角鋼之間用75×6鋼板連接,沿柱縱向間距750mm加固處理。
為了加層并重新澆筑掛設(shè)備的大梁,我們沒有采取一般混凝土結(jié)構(gòu)的加層法,將屋蓋揭除植筋柱加高,而是從頂層柱中部計算彎距最小處截斷。為了使減小施工對原有柱強度產(chǎn)生的不利影響,我們將所以加高柱分三批從不同地方截斷加高,柱截斷時采用無損靜力機械截斷。新老柱混凝土澆注前,界面用鋼絲刷刷毛,用壓縮空氣吹凈,然后涂刷界面結(jié)合劑。鋼筋連接采用與原有鋼筋直徑相同的鋼筋機械擠壓套筒連接,滿足接頭錯開的要求。混凝土澆注完畢后,柱相應(yīng)外包750mm長,10mm厚鋼板加固處理。這種方法可以有效的提高截斷處混凝土柱抗剪切力。
在整個加固,加層工程施工前,必須拆除所以墻體,設(shè)備,和屋蓋。這樣可以減輕結(jié)構(gòu)自身重力。我們的設(shè)計思想是揭除屋蓋梁板-卸載-柱加固-加層-輕屋蓋代換。
通過此項工程,我們設(shè)計小組在加層加固方面做了一些有益的探索。總結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)加層加固我們認(rèn)為:
1、加層工程必須仔細(xì)核算原有建筑物的地基,主體結(jié)構(gòu)才能實施。
2、舊有建筑物,通過先進(jìn)的設(shè)計計算理論,有效改變力的傳遞體系,減輕結(jié)構(gòu)自重,采用輕質(zhì)高強材料可以為加層創(chuàng)造實施的可能性。
3、在混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中,盡可能使新增結(jié)構(gòu)和原混凝土結(jié)構(gòu)融為一體,共同發(fā)揮作用。
4、結(jié)構(gòu)的保護(hù)性拆除是改造工程的難點,風(fēng)險極大,需反復(fù)斟酌設(shè)計和施工方案,綜合運用現(xiàn)場一切手段,如動態(tài)監(jiān)測、臨時支撐等技術(shù)措施,避免突然加載和卸荷沖擊結(jié)構(gòu)。
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