多層框架結構梁板柱的加固補強技術

【摘要】某多層商業大樓為混凝土框架式結構，由于質量問題需進行結構加固，分別對梁、板、柱等結構體進行裂縫處理、粘鋼、防碳化處理等，為類似工程提供了借鑒。

【關鍵詞】粘鋼；防碳化

【中圖分類號】TV52

【文獻標識碼】A

混凝土（框架）結構在工業與民用建筑中已經普遍使用，由于各種原因，需要對某些混凝土結構進行加固，以保證其使用安全，延長使用年限或改變用途。結構加固處理方法很多，產生的加固效果也不一樣，經濟效益也不相同。我公司在鄭州某商業大樓框架結構的加固補強工程中采用系列技術取得了良好的效果，也積累了寶貴的經驗。

1、工程簡介

某商業大樓位于鄭州市人民路，截止結構加固時已投入使用五年，框架結構[1]，地下一層，地上七層，建筑面積約4.5萬m2，主要使用功能為商場及辦公。由于存在結構砼強度遠低于設計要求、砼表面碳化、梁板柱出現大面積裂縫等嚴重質量問題，經過可靠性鑒定，我公司承接該結構加固補強工程，所有梁、柱的防碳化保護層施工；裝飾層及其它影響補強工程部分的拆除及恢復[2-3]。

2、工程特點

施工場所為營業商場，按業主要求，每層樓分南北兩區域，一半施工，一半營業，且互不影響。該工程工序多、工作量大、工期緊，全部施工材料須靠人工搬運，所用化學材料對環境（溫度、濕度、界面潔凈度）因素敏感，施工現場管理、安全生產與文明施工要求很高。

3、結構加固施工順序及工藝流程

由于項目建筑物使用功能的特殊性，施工工期不允許太長，在商場封閉之前，須將施工機具、人員及主要施工材料全部到位，各工序要求銜接緊湊，充分發揮機具與勞動力效率，以保證工期。應確保施工后續材料的供應，制訂緊急情況預案。

3.1工程總體施工順序：每樓層的南（北）區→北（南）區→該樓層副樓→其它樓層。

3.2施工總工藝流程

4、梁板裂縫處理

4.1當裂縫寬度小于0.3mm時，裂縫的修補采用表面處理法，按下列步驟進行：

4.1.1原結構裂縫處，采用鋼絲及丙酮清理干凈；

4.1.2待結構表面干燥后，在表面涂3層低粘度、低固體含量（21%左右）的環氧樹脂溶液用以封閉裂縫。

4.2當裂縫寬度大于0.3mm時，裂縫的修補采用高壓灌漿法處理，按下列步驟進行：

4.2.1先清理混凝土表面，然后在裂縫端部，裂縫交叉處和裂縫較寬處用環氧膠泥埋設灌漿嘴；

4.2.2封縫：在裂縫兩側（寬20-30mm）涂一層環氧樹脂基液，后抹一層厚1mm左右、寬20-30mm的環氧樹脂膠泥封縫；

4.2.3用空壓機進行試壓，檢查密封性；

4.2.4配制漿液：漿液配比：環氧樹脂：丙酮：T31固化劑=100：30：10

4.2.5灌漿：灌漿前先用空壓機將孔道及裂縫吹干凈，灌漿壓力為0.2-0.4Mpa，灌漿順序為自下而上，漿液由下面灌漿嘴灌入，上面灌漿嘴出漿為止；

4.2.6漿液初凝不外流時，拆除灌漿嘴，用摻入水泥的灌漿液將灌漿嘴處抹平封口。

5、粘鋼加固施工

5.1粘貼面處理

5.1.1混凝土面應鑿除粉飾層、油垢及污物，然后用角磨機打磨去1-2mm厚表層，較大凹陷處用結構膠（可加10%-30%的425#普通硅酸鹽水泥）修補平整，打磨完畢用壓縮空氣吹凈浮塵，最后用脫脂棉布沾丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

5.1.2選取厚度為3-4mm的鋼板，鋼板粘貼面用角磨機進行粗糙處理，直至打磨出現金屬光澤，然后用脫脂棉沾丙酮拭凈表面，待完全干燥后備用。

5.2加壓固定及卸荷系統準備

5.2.1商場內貨物及辦公設施搬遷，卸去待加固構件所承受的活荷載，施工時也盡量避免產生臨時荷載。

5.2.2加壓固定采用兩種方法：一部分加固構件采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統，該系統不僅產生較大壓力，且加壓同時卸去了構件承擔的荷載，使后粘鋼板與原構件協同受力，加固效果很好，施工效率較高；另一部分加固構件采用膨脹螺栓、角鋼、墊板所組成的系統，該系統需要在加固構件上合適位置鉆孔固定膨脹螺栓，但產生壓力較小。

5.3粘結劑配制

我們選擇某建科院生產的JGN型結構膠，該膠分為A、B兩組份。配制時將A、B兩組份在各自包裝桶內分別攪拌均勻，按A：B=4：1的配合比各取相應重量組份倒在潔凈容器內混合，用攪拌器攪拌約5-10分鐘至色澤均勻（金屬灰色）為止。攪拌時宜沿同一方向攪拌，避免混入空氣形成氣泡，配置場所要求通風良好。

5.4涂膠和粘貼

膠粘劑配制好后，用膩刀涂抹在已處理好的鋼板面上（或混凝土表面），膠斷面宜成三角形，中間厚約3mm，邊緣厚約2mm，再將鋼板粘貼在已涂敷膠結劑的混凝土表面，用固定加壓系統固定，適當加壓，以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。

5.5固化、卸加壓固定系統

結構膠在常溫、低溫下均可良好固化，施工時環境溫度在20℃左右，我們在48h后撤除加壓固定系統，72h后投入正常使用。

5.6檢驗

結構膠操作性能極好，正常操作可達到100%的飽滿度。檢驗時用小錘輕擊鋼板，從音響判斷粘貼效果，也可采用超聲波檢測。若錨固區有效粘結面積少于90%，非錨固區有效粘結面積少于70%，應剝離鋼板，重新粘貼。施工驗收時，有少數粘鋼質量不好，后經過重新處理，效果顯著。

6、防碳化處理

6.1由于原建筑物混凝土已出現大面積碳化，為阻止其進一步碳化，防止所粘鋼板銹蝕，對所有梁、柱表面（包括粘貼于混凝土面的鋼板表面）均勻刷（噴）涂一遍環氧膠液，再用環氧樹脂粘貼一道耐堿GRC網格布（網眼10mmx10mm）；

6.2在網格布表面噴（刷）涂一層干凈的粗砂，待膠液凝固后，粉刷一道20厚M15水泥砂漿。

7、工藝及質量要求

7.1對粘鋼部位的砼結構進行檢查，若有空鼓、蜂窩、狗洞、酥松剝落及其它缺陷者，應事先將此部分砼鑿除，直至露出堅硬的新鮮的砼面，再采用灌漿方法進行砼面修補。

7.2粘貼表面若有裸露鋼筋，并有銹蝕者，應用鋼刷對鋼筋進行除銹，并用壓縮空氣清除表在浮塵，直至露出金屬光澤。

7.3對于修補梁側可采用吊楔形喇叭口模板、修補梁底可采用吊底部模板進行澆筑灌漿料，澆筑灌漿料時注意預留排氣孔、不得振搗等注意事項（詳見灌漿料施工規程）。

7.4澆筑灌漿料后24h立即拆模板，并將多余部分剔除并以砂輪機將其表面打磨平整待用。

7.5在粘貼面較完好或修補完成后，應對粘貼面進行清洗，用硬毛刷蘸洗滌劑刷除表面油垢污物，再對粘合面進行打磨（或用鋼絲刷洗），之后用壓縮空氣吹掉表面浮塵。

7.6腳手架的搭設采用滿堂紅，四周挑出2m，在工作面下滿鋪跳板，嚴禁有探頭板。工作平臺高度距頂板底面為1.8m。

7.7鋼板粘貼面進行除銹和粗糙處理，如鋼材表面未生銹或輕微生銹，可用砂布或平砂輪打磨，直至出現金屬光澤，打磨越粗糙越好，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。

7.8螺栓位置的確定：根據以往經驗，錨栓設計縱向位置線很可能與砼內鋼筋（梁底縱筋）相碰，因此先應按照施工現場的實際情況測出梁底鋼筋的位置，使錨栓設計縱向位置線避開梁底縱筋。

7.9確定錨栓設計縱向位置線后，在鋼板上以臺鉆打孔，打孔完畢后將鋼板孔周毛邊清理干凈。

7.10按照鋼板尺寸與加固梁尺寸在梁上適當位用沖擊鉆打孔，該孔位應與鋼板上孔位吻合。

7.11將鋼板與砼粘貼面仔細清理一遍，注意做過潔凈處理的粘貼面在粘貼前不要被污染，做好潔凈保護。

7.12在鋼板及砼粘貼面上同時進行涂膠，膠層厚度應盡量均勻，且應兩側薄、中間厚，最薄不應小于2-3mm。將鋼板托起與砼面進行粘貼，保證鋼板上孔位與砼上孔位一致，將錨栓打入錨固孔內，將錨固螺栓擰緊，同時用橡膠錘敲擊鋼板，將膠液擠出。鋼板四周擠出的膠液應隨時清理干凈。

7.13粘貼完畢后不可再進行敲擊。

7.14工程材料應嚴格按設計要求的型號規格尺寸選取，如有變更應有設計依據。

7.15鋼板與混凝土面采用膠粘劑粘貼后，還須用膨脹螺栓加強鋼板與砼的機械錨固。

結論：

（1）對結構加固補強效果的好壞首先取決于選擇合理的加固方法，該工程針對建筑物現狀選取的加固補強方法最終證明是有效的，并且經濟效益明顯；其次，施工時必須嚴格執行設計要求、科學的施工程序以及工藝與質量要求以確保加固工程質量，否則，加固的效果將大打折扣。

（2）由于結構加固工程多數是對已投入使用的建筑物進行的改造，建筑物內的設施及人們在建筑物內進行的一切活動均對加固施工造成不利影響，因此，加固工程施工中輔助措施及協調組織工作顯得尤為重要。

（3）結構加固應考慮工程帶來的綜合經濟效果：一、盡可能做到在建筑物不停產的條件下加固；二、盡量不損傷原結構和減少構件的拆除，經驗計算其承載力基本滿足現行規范要求者，可以保留使用，避免造成不必要時的經濟損失。

（4）該工程較多使用易燃的化工材料，施工時就應密封儲存，遠離火源；在配制與使用現場，必須通風良好，操作人員應穿工作服，戴防護口罩、乳膠手套和眼鏡，嚴禁在現場進食；工作場地應嚴禁煙火，必須配備消防設施。

參考文獻：

[1]GB50204-2002，鋼筋混凝土結構工程施工及驗收規范 [S].

[2]JGJ116-2009，建筑抗震加固技術規程 [S].

[3] GB50367-2013，混凝土結構加固設計規范 [S].

作者簡介：

葉鵬，中冶集團武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢。