李彥輝 張志偉 李東勤 王少軍

(1.河北省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司，河北 石家莊 050021；2.河北省建筑科學(xué)研究院有限公司，河北 石家莊 050021；3.河北建研工程技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050021；4.秦皇島市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066000)

0 引 言

當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)最常用的加固方法有增大截面加固法、置換混凝土加固法、外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維復(fù)合材加固法[1]，加固方法應(yīng)該根據(jù)建筑物的使用功能、結(jié)構(gòu)實際的質(zhì)量現(xiàn)狀、工期的要求、成本控制要求、加固后對業(yè)主的影響等方面選擇合理的加固方法.許多學(xué)者和工程技術(shù)對于工程中遇到的各種問題進(jìn)行了研究分析，并將常用的加固方法在工程中加以應(yīng)用[2-7].某住宅剪力墻在施工過程中，剪力墻和部分現(xiàn)澆板區(qū)域拆除模板后，混凝土顏色呈米黃色，與正常混凝土顏色差異較大，經(jīng)檢測，剪力墻和現(xiàn)澆樓板混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度，存在安全隱患，需進(jìn)行加固處理，經(jīng)過比較分析，最終確定采用置換混凝土方法對剪力墻和現(xiàn)澆樓板進(jìn)行加固處理，加固前對剪力墻和相關(guān)區(qū)域進(jìn)行支頂，并制定了置換加固的工藝流程，為類似的工程提供了參考.

1 工程概況

某住宅樓為地下3層地上31層剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積26514 m2，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土樁承臺梁基礎(chǔ)，地上一層高4.5 m，二層高4.2 m，其余層高均為2.9 m，主體結(jié)構(gòu)總高度93.10 m.所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15 g，設(shè)計地震分組為第二組，場地類別Ⅲ類，特征周期0.55s.施工過程中，28層18～22×C-G區(qū)域內(nèi)部分剪力墻、現(xiàn)澆梁板局部混凝土顏色呈現(xiàn)米黃色，剪力墻、梁見圖1，與普通混凝土顏色差異較大.28層局部平面圖見圖2，其中陰影部分區(qū)域為混凝土顏色異常區(qū)域.

圖1 剪力墻、現(xiàn)澆板混凝土顏色異常 圖2 18～22×C-G區(qū)域平面圖

2 現(xiàn)場檢測

28層剪力墻、梁、板設(shè)計強(qiáng)度等級均為C30.依據(jù)CECS03:2007《鉆芯法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》[8]，采用鉆芯法對28層18～22×C-G區(qū)域內(nèi)剪力墻、梁、現(xiàn)澆板混凝土進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果表明：所檢剪力墻混凝土強(qiáng)度換算值最小值為11.71 MPa，所檢現(xiàn)澆梁板混凝土強(qiáng)度換算值最小值為7.31MPa.依據(jù)JGJ/T152-2008《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)程》[9]，對該區(qū)域內(nèi)剪力墻、梁、現(xiàn)澆板鋼筋及混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，所檢測構(gòu)件鋼筋配置及混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求.

3 加固方案

表1 常用加固方法對混凝土強(qiáng)度等級的要求

所檢構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度明顯低于GB50010-2010(2015年版)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《混規(guī)》[10])規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不低于C20的要求.根據(jù)GB50367-2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《加固規(guī)范》[1])的規(guī)定，對于混凝土強(qiáng)度小于中對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土等級進(jìn)行了規(guī)定，見表1.對于住宅建筑，加固方法應(yīng)還應(yīng)該考慮到加固以后能夠不影響業(yè)主的使用，由表1可以看出，剪力墻、梁、現(xiàn)澆板的加固，置換混凝土加固法為最合理的加固方法.

4 加固設(shè)計

4.1 剪力墻置換加固

根據(jù)現(xiàn)場的狀況，對剪力墻分三批進(jìn)行置換，每批置換剪力墻寬度800 mm,具體置換圖見圖3、圖4.

圖3 剪力墻分批置換平面圖 圖4 剪力墻分批置換立面圖

4.2 現(xiàn)澆梁板加固

根據(jù)現(xiàn)場檢測的結(jié)果，對混凝土強(qiáng)度低于20 MPa的梁、現(xiàn)澆樓板采用置換混凝土法進(jìn)行加固處理，加固范圍和加固節(jié)點見圖5.

4.3 置換施工工藝流程

首先分批置換剪力墻，然后再置換梁、板，進(jìn)行置換前應(yīng)首先拆除二十八層及二十九層置換區(qū)域內(nèi)所有填充墻.置換流程如下：

(1)按照圖紙要求測量放線，確定第一批次需要拆除的剪力墻位置；

(2)按照圖紙要求進(jìn)行有效支頂；

(3)拆除第一批次需要置換的剪力墻；

圖5 現(xiàn)澆梁板加固平面及做法圖

(4)查看剪力墻拆除后鋼筋的變形情況，若變形較大時應(yīng)補(bǔ)充相同直徑的鋼筋，鋼筋兩端采用植筋方式錨固.在新舊混凝土結(jié)合面植筋φ12@400；

(5)清除混凝土表面的灰塵及雜質(zhì)，涂刷界面劑，支模，澆筑混凝土.

(6)混凝土養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30 MPa時，拆除第二批需要置換的剪力墻；

(7)采用相同方法澆筑第二批混凝土，拆除并澆筑第三批剪力墻；

(8)混凝土養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30 MPa時，拆除梁、板；

(9)清除混凝土表面的灰塵及雜質(zhì)，涂刷界面劑，支模，澆筑混凝土；

(10)混凝土養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30 MPa時，拆除模板、支頂鋼管.

4.4 支頂措施

(1)剪力墻拆除時梁端支頂.

圖6 剪力墻軸壓比計算結(jié)果

進(jìn)行剪力墻置換時，應(yīng)對支撐在置換剪力墻上的梁端部進(jìn)行臨時支頂，經(jīng)計算，梁端最大剪力為180 kN,臨時支頂鋼管φ102×5(Q235)，截面面積A=1524 mm2，回轉(zhuǎn)半徑i=34.3 mm，鋼管計算高度H=2800 mm，則鋼管長細(xì)比λ=H/i=81.63.依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017[11]對支撐鋼管進(jìn)行設(shè)計計算.圓鋼管b類截面，穩(wěn)定系數(shù)φ=0.677.

強(qiáng)度計算：

N=fA=215×1524×10-3=327.66 kN>180 kN

穩(wěn)定計算：

N=φfA=0.677×215×1524×10-3=221.8 kN>180 kN

支撐鋼管柱軸向受壓承載力滿足規(guī)范要求.

(2)剪力墻置換時樓板支頂.

置換前，采用PKPM軟件，對置換段剪力墻的軸壓比進(jìn)行計算，混凝土強(qiáng)度采用C10，軸壓比計算結(jié)果見圖6.

JGJ/3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[12]規(guī)定，剪力墻抗震等級二級，剪力墻軸壓比限值為0.6，由圖6可以看到，剪力墻計算軸壓比僅為軸壓比限值的61.7%，分三批置換，軸壓比能夠滿足規(guī)范限制的要求，不需要支頂.為避免剪力墻置換過程樓板受力不均勻?qū)е麻_裂，在距離剪力墻兩側(cè)1000 mm位置，采用48 mm×3.0 mm鋼管雙排進(jìn)行支頂，鋼管間距1000 mm.

5 結(jié) 論

(1)高層住宅結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)施工過程中，剪力墻、梁、板局部混凝土強(qiáng)度實測值遠(yuǎn)低于設(shè)計強(qiáng)度值時，特別是低于規(guī)范規(guī)定的最低值時，置換混凝土法是最合理的方法.

(2)置換混凝土施工前應(yīng)對置換構(gòu)件周圍進(jìn)行臨時支頂，確保施工過程中的結(jié)構(gòu)安全.待被加固構(gòu)件加固完成后，再拆除臨時支頂.剪力墻置換時應(yīng)能夠采取分批置換.置換流程應(yīng)按照首先分批置換剪力墻，然后再置換梁、板的順序施工.