建筑结构加固补强在扩建工程中应用

建筑结构加固补强在扩建工程中应用

罗伟全

东莞市大乘建筑工程技术有限公司

摘要：越来越多的工程实践证明，钢结构补强完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。本文对建筑结构在扩建工程中加固补强的应用中作了分析，以供参考。

关键词：建筑结构；加固补强；扩建

前言

我国建筑业安全生产方针是：“安全第一，预防为主，综合治理”；管理模式为：企业负责、行业管理、国家监察、群众监督；企业具体做法是：设置安全机构，配置专职安全生产人员，进行安全生产教育（三级教育），制定岗位责任制及各项安全技术措施和应急预案等。建筑结构加固补强具有施工工艺较简便，造价不高，可避免盲目拆除，减小能源消耗，使受损不严重及使用功能发生变化的建筑物在较短时间内达到使用要求，所以广泛用于工业、民用建筑、桥梁修复及危房改造。

一、扩建工程概述

在建筑技术改造项目中，我们经常遇到单层、多层厂房的改建和扩建工程。

某工程原为安装两台1500KW汽轮发电机组和两台20t/h锅炉的热电联供电站。投产使用后，经过几年运行。发现需要增加一台20t/h锅炉。而原设计又未予留扩建端。本工程典型的三段式平面布置。即由锅炉间，除氧煤间和汽轮机发电机房所组成。按常规作法，可以在新旧柱列间加扦入距。靠原端距列布置一排新柱列，两者留沉降缝，各自建立独立的承重结构体系。但根据场地总平面布置，为满足与毗邻建筑的防火间距，有效利用原管道的连接和新旧设备的紧凑布置。使道路畅通，运输简捷，必须利用原端柱列采取结构加固补强的方法进行扩建。除了能够较好地满足工艺平面布置以外，还可以节省混凝土用量、减少一榀钢屋架。更重要的是有效地控制了占地面积。

二、结构补强施工

1、方案选择

加固方案有两种，一种采用加大柱混凝土截面，另一种采用柱外加粘型钢加固。由于第一种方案会导致大楼使用面积的减少，综合考虑各方因素最后决定采取第二种方案。

2、进场准备工作

构件、材料进场后，按设计图纸和国家规范对材料按下列方法进行检验：

（1）钢材质量证明书应符合设计的要求，并按国家现行有关标准的规定进行抽样检验，不符合国家标准和设计文件的均不得采用；（2）钢材表面有锈蚀、麻点和划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负差值的1/2；（3）钢材表面锈蚀等应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的规定；（4）连接材料（焊条、焊丝、焊剂）、高强度螺栓、普通螺栓及涂料（底漆和面漆）等均应具有出厂质量证明书，并应符合设计的要求和国家现行有关标准的规定。

3、加固施工效果

根据现场有关资料，推断出现质量事故的混凝土柱强度回弹推定值偏低的原因，可能与商品混凝土强度离散性及施工现场混凝土浇筑作业不规范等因素有关。粘钢加固后的三根主体的结构强度和刚度经检测都能满足设计的要求。原结构尺寸增加极微，保证了建筑使用空间。

三、端框架的加固

1、在施工阶段减少荷载

减少或限制荷载虽并不能说是一种加固方法，但在结构加固施工期间，临时性减少荷载是保证使用和施工安全的有效措施之一。减荷处理的具体方法是把原端柱列填充墙拆除，这样在进行原刚架柱剔露的两根角部钢筋和新绕柱钢箍施焊时，由于对原柱每侧纵向主筋，只有一根在焊接时失去承载能力。剩余的钢筋完全满足原结构在施工期间的承载能力的要求。扩建完成后，该填充墙无需再进行恢复。

2、增大构件断面和配筋

增大构件断面和配筋，可用于增大构件强度、刚度、稳定性和抗裂性能等目的的各种加固。加固的具体方法有单侧，二侧或三侧的加固，四面包套的加固，它们的选用主要取决于使用要求对几何尺寸的限制。施工的方便性，加固的目的和要求等。

增大断面配筋的加固；对于受弯构件来说，应通过加配受拉钢筋来达到补强的目的。本工程选择单侧加固。这就需要保证新旧混凝土的结合，并将附加受力钢筋和钢箍与旧有钢筋加以焊接。这里的关键是如何确保新旧混凝土的结合。如果把新旧混凝土的粘结力忽略不计，而分别按新老结构独立工作来设计的话，不但新补的构件需加大，而且还需要增加钢筋用量。这样做显然是不经济的。因此新旧混凝土的可靠结合是加固设计必须慎重考虑的。实践证明：新旧混凝土结合面往往是一个薄弱的环节，如结合面上抗拉、抗剪、抗弯强度降低。新旧混凝土凝缩、弹性变形、塑性变形等与原有混凝土存在差异，甚至出现裂缝，结合面上抗渗、抗冻性能降低。为了确保新旧结构共同工作的可靠性及耐久性、需要从施工工艺上采取适当的措施。

（1）对旧混凝土结合面进行处理，旧混凝土表面抹灰层均应铲去，将结合面做凿糙处理。以露出石子颗粒一半为度。

（2）在结合面上涂抹环氧树脂。也可以涂抹1∶0.4水泥浆，并掺4%水泥重量的CPS外加剂。

（3）新混凝土的等级提高一等级，水灰比0.4，坍落度6cm。

（4）注意结合体混凝土的养护，防止早期脱水，过早地经受振动、温度、应力等因素影响，以免降低粘结强度和结合缝的开裂。

四、基础加固处理

原基础为柱下条形基础，且室内一侧已安装有设备不能挖开，故只能扩建一侧，进行单侧拓宽，需要加宽的宽度经过地基承载能力和变形计算来确定，具体操作步骤如下：

1、基础补强注浆加固法

1.1基础补强注浆加固法适用于基础因受不均匀沉降冻胀或其他原因引起的基础裂损时的加固；

1.2注浆施工时，先在原基础裂损处钻孔，注浆管直径可为25mm，钻孔与水平面的倾角不应小于30度，钻孔孔径应比注浆管的直径大2~-3mm，孔距可为0.5~1.0m。

1.3浆液材料可采用水泥浆等，注浆压力可取0.1~0.3MPa。如果浆液不下沉，则可逐渐加大压力至0.6MPa，浆液在10~15min内再不下沉则可停止注浆。注浆的有效直径为0.6~1.2m。

1.4对单独基础每边钻孔不应少于2个；对条形基础应沿基础纵向分段施工，每段长度可取1.5~2.0m。

2、加大基础底面积法

2.1加大基础底面积法适用于当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固，可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积加大基础底面积的设计和施工应符合下列规定：

1）当基础承受偏心受压时，可采用不对称加宽，当承受中心受压时，可采用对称加宽。

2）在灌注混凝土前应将原基础凿毛和刷洗干净后，铺一层高强度等级水泥浆或涂混凝土界面剂，以增加新老混凝土基础的粘结力。

3）对加宽部分，地基上应铺设厚度和材料均与原基础垫层相同的夯实垫层。

4）当采用混凝土套加固时，基础每边加宽的宽度其外形尺寸应符合国家现行标准建筑地基基础设计规范中有关刚性基础台阶宽高比允许值的规定沿基础高度隔一定距离应设置锚固钢筋。

5）当采用钢筋混凝土套加固时，加宽部分的主筋应与原基础内主筋相焊接。

6）对条形基础加宽时，应按长度1.5~2.0m划分成单独区段，分批、分段、间隔进行施工。

2.2当不宜采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积时，可将原独立基础改成条形基础；将原条形基础改成十字交叉条形基础或筏形基础；将原筏形基础改成箱形基础。

结语

本工程通过上述加固补强，解决了加固框架的刚度，强度和稳定性的问题。工程建成投产以后，经回访观测，新旧混凝土结合质量良好。

参考文献：

[1]赵雁.浅谈建筑物结构加固施工方法与安全生产技术[J].建筑安全，2007，（4）.

[2]赵雁.做好结构加固施工中的安全生产工作[A].第九届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集（上册）[C].北京：中国建材工业出版社，2008.

[3]张强.四论我国建筑安全生产法规体系[J].建筑安全，2006，（10）.

[4]朱民，吴晓军.高处坠落事故的预防[J].建筑安全，2008，（3）.

[5]戎希杰，等.浅议结构改造加固中的几个问题[A].第九届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集（上册）[C].北京：中国建材工业出版社，2008.