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  蔣炳亮   

 

摘要：通過對柱正截面強(qiáng)度不足破壞特征分析，介紹某商貿(mào)城三層柱KZ₄₀截面尺寸和混凝土強(qiáng)度不足的加固處理方法，并對質(zhì)量效果檢測，得出加固后能達(dá)到結(jié)構(gòu)安全使用的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：柱正截面；強(qiáng)度不足；加固處理

 

   當(dāng)前，房屋建筑以多層、高層建筑為主導(dǎo)潮流。建筑結(jié)構(gòu)廣泛地運(yùn)用框架結(jié)構(gòu)受力體系，框架由梁、柱組成，柱是最重要的受力構(gòu)件。柱正截面強(qiáng)度，即是偏心受壓承載力的大小，不僅取決于軸力和彎矩的最不利組合，同時(shí)還取決于截面尺寸和材料強(qiáng)度，材料強(qiáng)度包含鋼筋與混凝土強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)和施工過程中，當(dāng)出現(xiàn)柱正截面強(qiáng)度不足情況，則正確運(yùn)用加固處理方法，保證建筑結(jié)構(gòu)體系的安全性、適用性與耐久性，具有十分重要意義。

  鋼筋混凝土框架柱主要承受縱向壓力，其他還承受剪力和彎矩。柱的最終破壞是由于受壓區(qū)混凝土的壓碎所造成的，破壞形態(tài)有大偏心和小偏心受壓破壞兩類。

1.1 大偏心受壓破壞

   柱正截面大偏心受壓破壞特征與適筋受彎構(gòu)件完全相同，即是受拉破壞。在偏心壓力作用下，較遠(yuǎn)的一側(cè)截面受拉，較近的一側(cè)截面受壓。首先隨著荷載的增加，受拉區(qū)出現(xiàn)橫向小裂縫，裂縫不斷發(fā)展和加寬，裂縫處的拉力由鋼筋完全承擔(dān)，受拉鋼筋達(dá)到屈服，形成明顯加寬的主裂縫向受壓一側(cè)截面延伸，受壓區(qū)高度減小，受壓邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變而出現(xiàn)縱向裂縫，導(dǎo)致柱截面受壓混凝土被壓碎而遭到破壞。這時(shí)，受壓鋼筋一般能達(dá)到屈服。

1.2 小偏心受壓破壞

   柱正截面小偏心受壓破壞，是從受壓區(qū)混凝土壓碎引起開始的，故也稱受壓破壞。離縱向壓力較近一側(cè)的鋼筋受壓屈服，而另一側(cè)的鋼筋無論是受拉還是受壓，均達(dá)不到屈服強(qiáng)度，破壞無明顯預(yù)兆，混凝土強(qiáng)度越高，破壞就越突然，危害極大，應(yīng)當(dāng)引起十分重視。

  某商貿(mào)城，位于桂林市中山北路，平面呈矩形，框架結(jié)構(gòu)，地上六層，地下一層，高31.2m。一至三層層高5.5m，四至六層層高4.8m，建筑面積62229.6m²。在三層6交J軸的柱KZ₄₀，設(shè)計(jì)截面尺寸750×750mm，C₃₀混凝土。主體結(jié)構(gòu)施工至第五層時(shí)，三層柱模板拆除后檢查，發(fā)現(xiàn)柱KZ₄₀截面尺寸600×600mm，每邊比設(shè)計(jì)截面尺寸少150mm，并且在距三層樓面起1.0～1.5m區(qū)段內(nèi)混凝土較松散，敲擊會脫落。經(jīng)用回彈儀對該區(qū)段混凝土進(jìn)行回彈檢測，強(qiáng)度代表值是16.3MPa。表明該柱KZ₄₀截面尺寸和局部區(qū)段（高500mm）混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，引起柱KZ₄₀正截面強(qiáng)度不足，存在建筑結(jié)構(gòu)安全隱患，必須進(jìn)行加固處理。

2.1 引起柱正截面強(qiáng)度不足原因分析

2.1.1 柱截面尺寸不足原因分析

   由于四層以上柱KZ₄₀的截面尺寸為600×600mm，三層以下為750×750mm。施工人員一時(shí)粗心大意，對設(shè)計(jì)圖紙未完全理解，誤以為在三層樓面柱KZ₄₀的截面開始變小為600×600mm，柱鋼筋安裝后，只檢查驗(yàn)收了鋼筋質(zhì)量，而未檢查柱KZ₄₀的截面尺寸，從而導(dǎo)致了該柱截面尺寸不足。

2.1.2 柱局部區(qū)段混凝土強(qiáng)度不足原因分析

   在結(jié)構(gòu)平面布置的柱數(shù)量、規(guī)格較多，并且柱與樓面梁板混凝土標(biāo)號不同，分別為C₃₀和C₂₅混凝土。在已經(jīng)安裝好四層樓面模板上澆注三層柱混凝土，是泵送商品混凝土。柱子較高，為了保證混凝土不產(chǎn)生離析現(xiàn)象，就按每2.0m的高度進(jìn)行澆注。操作工人誤以為每個(gè)柱每次每段澆注的混凝土均已用振動棒振實(shí)了，一時(shí)大意，而恰好遺漏了柱KZ₄₀自三層樓面起1.0～1.5m區(qū)段內(nèi)混凝土，未進(jìn)行振搗密實(shí)，使該柱局部區(qū)段混凝土強(qiáng)度不足。

2.2 柱正截面強(qiáng)度不足的加固處理

2.2.1 加固處理方法

   針對柱KZ₄₀正截面強(qiáng)度不足的情況，必須進(jìn)行加固處理，即增大柱的截面尺寸至750×750mm，在截面四角新增加三級鋼筋直徑為25 mm、提高混凝土標(biāo)號C₄₀（見圖1）。

 

 

 

 

 

 

 

鋼筋下部采用化學(xué)植筋方法，植入舊混凝土長度不小于700mm；上部鋼筋穿過四層樓板并直彎錨固長度為700mm。

2.2.1 加固處理工藝技術(shù)要求

   1) 舊混凝土面鑿毛。使用磨尖的短鋼釬、鐵錘，對柱截面四周舊混凝土面進(jìn)行鑿毛，要求露出全部粗糙的新鮮混凝土面和碎石，并用水沖洗干凈，利于新增混凝土與舊混凝土結(jié)合成一體，加強(qiáng)新舊混凝土的粘結(jié)力。

2）化學(xué)植筋。在柱截面四角處，標(biāo)出新加縱向受力鋼筋位置，然后用電動打孔鉆機(jī)正對其位置，進(jìn)行打孔到下面二層柱內(nèi)，孔深不小于700mm。將孔內(nèi)粉塵風(fēng)吹干凈，灌入化學(xué)固結(jié)膠，再插入縱向受力鋼筋到孔底。鋼筋要求垂直、不偏移。植筋完成檢測合格后，就可以綁扎新加柱箍筋。

3）柱模板安裝。柱模板安裝尺寸為750×750mm，要求安裝模板垂直牢固、穩(wěn)定，上下部封口與模板拼縫嚴(yán)密，模板應(yīng)刷隔離劑，并保證縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。在模板每間距2.0m處，開一小孔洞安裝混凝土溜槽，便于混凝土的澆注和避免混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象。

4）混凝土的澆注。新增C₄₀混凝土嚴(yán)格按施工配合比進(jìn)行配料攪拌，從柱模板上安裝的溜槽口灌入混凝土，并用附著式震動器進(jìn)行振搗，振搗要密實(shí)，還應(yīng)做混凝土抗壓試塊一組。混凝土凝結(jié)后才能拆除柱模板，及時(shí)對新澆注的混凝土灑水養(yǎng)護(hù)。

新加柱縱向受力鋼筋化學(xué)植筋完成后，現(xiàn)場抽取一組三根鋼筋進(jìn)行抗拔承載力檢測，結(jié)果為合格；現(xiàn)場制作一組三件的C₄₀混凝土試塊，經(jīng)抗壓強(qiáng)度檢測試驗(yàn)，其代表強(qiáng)度值為54.2MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

   在工程施工過程中，由于施工管理方面不完善，會發(fā)生上述柱正截面強(qiáng)度不足的情況，通過運(yùn)用正確的加固處理方法，還是能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)的安全性要求。目前該柱加固處理完后，使用了較長一段時(shí)間，未發(fā)生裂縫等異常現(xiàn)象，效果較好。

 

 

 

 

[1] 熊丹安  鄢利華  熊海燕  建筑結(jié)構(gòu)  華南理工大學(xué)出版社式  2003.4

[2] GB50367-2006            混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范

 

 

 

姓名：蔣炳亮

出生日期：1971年12月

性別：男

職稱：高級工程師、全國注冊監(jiān)理工程師、建造師

工作單位：廣西嘉華建設(shè)項(xiàng)目管理咨詢有限公司

通訊地址：廣西桂林市西鳳路4號廣西嘉華建設(shè)項(xiàng)目管理咨詢有限公司

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