某砖混结构挑梁加固案例分析 1.doc

某砖混结构阳台挑梁加固方法及案例分析周晓英（河南省建筑科学研究院，郑州 450053）摘要：针对某多层砖混结构阳台挑梁混凝土强度偏低，通过几种加固方案的比较采用增加钢拉杆和粘贴碳纤维布的方法进行加固处理，加固后进行荷载试验，试验表明构件满足承载力使用要求，投入使用多年，使用状况良好，表明所采用的加固方案有效，可供类似工程加固设计参考。关键词：砌体结构; 阳台挑梁; 加固; 钢拉杆;近年来，随着经济的迅猛发展，城市建设日新月异，在大规模新城建设同时，部分在建建筑及新建成工程因种种原因导致工程质量存在一定缺陷，需进行加固处理后方能满足结构安全及使用要求，而且此类加固工程呈现逐年增长现象。加固工程，作为一项较为特殊的技术处理工作，有其自身特殊性，并应综合考虑其技术经济效果。经过近50年的发展，特别是最近20年来加固及改造技术的迅猛发展，一大批加固及修缮类规范陆续编制完成，但是，我国的工程结构鉴定与加固处理类规范、技术规程等发展水平与工程实际需要存在严重的滞后。很多规范及技术规程编制水平及条件还停留在几十年前，一些较为先进的技术没有及时纳入此类技术规范中。本文提出了一种砖混结构阳台挑梁加固方法，可作为此类工程加固参考。1 工程概况某砖混住宅楼建于2007年，六层砖混结构，建筑面积为4400m2，楼面除卫生间和厨房为现浇楼板外，其余卧室、客厅、阳台等均为预应力钢筋混凝土空心板，每层设圈梁，基础为钢筋混凝土条形基础，混凝土构件强度设计等级均为C20，2007年封顶。在主体结构验收时，发现混凝土质量存在问题，经当地质量监督站回弹测试，部分阳台挑梁混凝土强度等级达不到设计要求，所抽检的混凝土构件的强度等级均大于10MPa，个别混凝土强度等级低于C15，最低的混凝土强度仅为11.2MPa，实际强度只达到设计强度的56%，存在安全隐患，经过计算，混凝土强度达不到设计要求的挑梁不满足承载力要求。因此为保证结构安全，需对挑梁采用其它方法进行加固处理。2 加固设计方案的选用 根据加固设计经验及计算，提出了几类加固方案： （1）凿掉重浇1。该方法要将挑梁凿掉重新浇筑，支模复杂，无法解决挑梁根部的问题，而且施工缝留在弯矩和剪力都最大的挑梁根部对受力也不利。（2）增设支柱法加固2，即在阳台悬挑梁端部由下至上层层设置支柱，达到减小挑梁内力，提高挑梁结构承载能力的目的。该种方法简单可靠，但由于混凝土强度等级达不到设计要求的构件只是一部分，层数及位置分布没有规律，如果每个挑梁端均增加支柱，增设的柱需要单独做基础，而且由于挑梁增加支柱后变为简支梁，经过结构复核，挑梁底部钢筋不满足承载力的要求也需要加固，加固费用比较高。 （3）增设支架法加固2，即在阳台悬挑梁底部设置三角形型钢支架，型钢支架用螺栓分别锚固生根于挑梁、外纵墙及混凝土圈梁，达到减小挑梁内力，提高挑梁结构负荷能力的目的。此加固方法节点比较多，三角形型钢支架生根不容易处理，钢构件暴露在空气中容易发生锈蚀，影响结构的耐久性从而降低结构的使用年限，而且此阳台为非封闭阳台，建筑效果不理想。 （4）增设钢拉杆加固法，即在阳台悬挑梁端与外墙间设置钢拉杆，利用施加于拉杆的收紧力来改变和减小梁的内力，以达到提高结构承载能力的目的；新增加钢拉杆用50mm后的灌浆料浇筑包裹，隔绝钢拉杆和空气接触而发生锈蚀，而且不影响外观使用；同时对距离支座处1/2L处梁采用粘贴碳纤维布的方法进行加固处理3，如图1及图2。此加固方案受力明确、构造简单、施工方便，不影响建筑效果，灌浆料养护期比较短，不影响其它工序，造价低，是比较理想的加固方案。图1 增设钢拉杆加固图Fig1. the reinforcement of the additional steel rod图2 粘碳纤维加固图Fig.2 the figure of CFRP reinforcement通过上述加固方案的分析比较，并考虑了施工工艺、节点连接等方面的技术要求及建筑效果，最终选择了增加钢拉杆及粘贴碳纤维布的加固方案。3 加固设计及结构演算 此工程最大的阳台开间为2.4m，进深为1.8m，该阳台挑梁承受的弯矩和剪力均最大，以此为例进行加固设计及结构验算，阳台平立面图见图3。加固后阳台挑梁承受均布荷载（包括板传来的均布荷载，挑梁阳台栏板荷载、新增加灌浆料重量及挑梁自重）和集中荷载（挑梁端部阳台栏板传来荷载及钢拉杆拉力），采用结构计算软件PK进行超静定结构内力分析，结果表明，斜拉杆采用两根直径为12的二级钢可以满足挑梁结构承载力的要求，计算中考虑到混凝土强度比较低，钢筋不可能充分发挥作用，故强度计算时，钢筋的强度设计值乘以0.9的折减系数。图3 阳台平立面图Fig.3 th plan and elevation drawing of the terrace4 施工中的注意点 （1）对混凝土疏松碳化层要清理彻底至密实层。 （2）新加灌浆料与原有结构结合面上，采用凿毛法使表面产生一定的粗糙程度，并且浇水湿润至少3d，然后在表面无明水的条件下浇注灌浆料。 （3）因为挑梁和纵向墙体连接处没有构造柱，上下墙体各取出1-2皮砖，用高效灌浆料填实，如果挑梁和纵向墙体连接处有构造柱，可以把钢筋直接植入构造柱中。 （4）钢拉杆花篮螺栓要拧紧达到设计值，植筋的抗拉拔力要做拉拔试验。 （5）所有加固均应有专业操作工按照操作规程进行，注意安全。5 结构加固检测为了测试加固后新加构件与原构件的协同工作情况及结构的安全性，选取混凝土强度较低的挑梁构件进行承载力检验4。检验时采用堆重均布加载，堆载重量为阳台活荷载设计值，用位移传感器测试梁主要截面的变形位移，同时在板上布置仪表观测板的变形以确保安全，梁板试验测点布置见图4，图5为其中一根梁的荷载-挠度曲线。在试验过程中，梁板均没有发现大的变形、损伤及断裂现象，曲线总的变化趋势是：加载时随着荷载的增加，其挠度值增大，卸载时随着荷载的减小挠度值减小，加卸载荷载-变形曲线基本为线性关系，最大挠度值未超过规范要求的最大挠度值，卸载后残余变形不超过最大变形值的20，结构满足正常使用要求。图4 梁板试验点布置图Fig.4 the test point layout of the beam and slab图5 梁的荷载-挠度曲线Fig.5 the load - deflection curves of the cantilever beam6 结语本工程加固于2008年完成，为确保结构安全，加固完成后进行承载力检验，未见异常，结构满足正常使用要求。目前该工程已投入使用3年多，目前使用状况良好，证明加固方法正确有效。此次加固没有破坏阳台的功能，建筑立面也丝毫未改变，并且只对个别楼层的阳台进行加固处理，施工简单，造价便宜，影响小，得到了房产开发商和施工单位的好评。参考文献1 王赫.建筑工程事故处理手册（2版）M.北京：中国建筑工业出版社，2004.2 中华人民共和国建设部. 03SG611砖混结构加固与修复S.北京：国家建筑标准设计图集，2003.3 中华人民共和国建设部. GB50367-2006混凝土加固技术规范S.北京：中国建筑工业出版社，2006.4 中华人民共和国建设部.GB/T 50344-2004 建筑结构检测技术标准S.北京：中国建筑工业出版社，2004.The Strengthening Method and Case Study of the Terrace Cantilever Beam for a Brick BuildingsZhou Xiaoying 1 Mi Shuifeng 2(1. Henan Provincial Academy of Building Rseearch, zhengzhou 450053,china;2. Henan Yabao Estate Co., LTD，zhengzhou 450000，china)Abstract: For the low concrete strength of the multi-storey brick buildings, the strengthening methods of the additional steel rod and paste the CFRP is used through comparing several reinforced methods. The loading test is performed after the reinforcement, the loading test show the carrying capacity of the terrace cantilever beam meet the requirements. The good condition in use for many years indicate that the Strengthening method is effective