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砼强度不足加固方法原理(lǐ)和案例

砼强度不足加固方法原理(lǐ)和案例

第一部分(fēn) 砼强度不足基本知识

1）概述

因施工(gōng)和使用(yòng)不当而引起的混凝土强度不足,将会使结构的承载能(néng)力和刚度下降,挠曲变形加大,同时使结构的抗裂、抗渗和耐久性降低，影响结构使用(yòng)。下图是两例砼强度不足的图片。

2）引起混凝土强度不足的表现

强度不足的表现：混凝土强度不够必将伴随有(yǒu)抗渗能(néng)力降低，耐久性降低，更重要的会影响结构的承载能(néng)力。主要表现为(wèi)三方面：

1 降低结构强度、刚直下降。

2 抗裂性差、产(chǎn)生大量宽裂缝。

3 构件变形，变形大到影响正常使用(yòng)。

3）引起混凝土强度不足的原因

1 原材料质(zhì)量差：

（1）水泥质(zhì)量不良：1.水泥实际活性低；2.水泥安(ān)定性不合格；

（2）骨料（砂、石）质(zhì)量不良：1.石子强度低；2.石子体(tǐ)积稳定性差；3.石子形状与表面状态不良；4.砂、石中(zhōng)有(yǒu)机杂质(zhì)含量高、粉尘含量高，砂中(zhōng)云母含量高；

（3）拌合水质(zhì)量不合格；

（4）外加剂质(zhì)量不合格或组成配比不当

2 混凝土配合比不当：

混凝土配合比是决定强度的重要因素之一，其中(zhōng)水灰比的大少直接影响混凝土强度，其他(tā)如用(yòng)水量、砂率、骨灰比等也影响混凝土的各种性能(néng)，从而造成强度不足事故。

（1）用(yòng)水量加大：较常见的有(yǒu)搅拌机上加水装(zhuāng)置计量不准；不扣除砂、石中(zhōng)的含水量；甚至在浇灌地点任意加水等;

（2）随意套用(yòng)配合比;

（3）外加剂掺量不准;

（4）外加剂使用(yòng)不当；

（5）砂石计量不准和水泥用(yòng)量不足。

3 施工(gōng)工(gōng)艺不正确

（1）搅拌不佳，时间过短或过长(cháng)造成不匀;

（2）浇筑时水泥浆漏失严重；混凝土假凝、初凝；振捣不实;

（3）养护不当；如早期缺水干燥，受冻等.

4 试块未经标准养护或未按规定制作(zuò)

对于混凝土强度不足的补救和处理(lǐ)一般采用(yòng)测定实际强度，利用(yòng)后期强度，减少结构荷载，结构加固、分(fēn)析验算，至拆除重建等。

4）典型加固方法及适用(yòng)范围：

混凝土结构强度不足的加固分(fēn)为(wèi)直接加固与间接加固两类，设计时可(kě)根据实际条件和使用(yòng)要求选择适宜的方法和配套的技(jì )术。

1、直接加固的一般方法有(yǒu)：

（1）加大截面加固法

在钢筋混凝土受弯构件受压区(qū)加混凝土现浇层，可(kě)增加截面有(yǒu)效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能(néng)力和截面刚度，起到加固补强的作(zuò)用(yòng)。

在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可(kě)有(yǒu)效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区(qū)加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新(xīn)加部分(fēn)和原构件共同工(gōng)作(zuò)，可(kě)有(yǒu)效地提高构件承载力，改善正常使用(yòng)性能(néng)。

加大截面加固法施工(gōng)工(gōng)艺简单、适应性强，并具(jù)有(yǒu)成熟的设计和施工(gōng)经验；适用(yòng)于梁、板、柱、墙和一般构造物(wù)的混凝土的加固；但现场施工(gōng)的湿作(zuò)业时间长(cháng)，对生产(chǎn)和生活有(yǒu)一定的影响，且加固后的建筑物(wù)净空有(yǒu)一定的减小(xiǎo)。

（2）置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物(wù)的净空，但同样存在施工(gōng)的湿作(zuò)业时间长(cháng)的缺点；适用(yòng)于受压区(qū)混凝土强度偏低或有(yǒu)严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

（3）有(yǒu)粘结外包型钢加固法

外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用(yòng)湿式外包法，即采用(yòng)环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体(tǐ)，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。

该法也称湿式外包钢加固法，受力可(kě)靠、施工(gōng)简便、现场工(gōng)作(zuò)量较小(xiǎo)，但用(yòng)钢量较大，且不宜在无防护的情况下用(yòng)于600C以上高温场所；适用(yòng)于使用(yòng)上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又(yòu)要求大幅度提高其承载能(néng)力的混凝土结构加固。

（4）粘钢加固法

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区(qū)段（正截面受拉区(qū)、正截面受压区(qū)或斜截面）表面粘贴钢板，这样可(kě)提高被加固构件的承载力，且施工(gōng)方便。

该法施工(gōng)快速、现场无湿作(zuò)业或仅有(yǒu)抹灰等少量湿作(zuò)业，对生产(chǎn)和生活影响小(xiǎo)，且加固后对原结构外观和原有(yǒu)净空无显著影响，但加固效果在很(hěn)大程度上取决于胶粘工(gōng)艺与操作(zuò)水平；适用(yòng)于承受静力作(zuò)用(yòng)且处于正常湿度环境中(zhōng)的受弯或受拉构件的加固。

（5）粘贴纤维增强塑料加固法

外贴纤维加固是用(yòng)胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区(qū)域，使它与被加固截面共同工(gōng)作(zuò)，达到提高构件承载能(néng)力的目的。除具(jù)有(yǒu)粘贴钢板相似的优点外，还具(jù)有(yǒu)耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用(yòng)、维护费用(yòng)较低等优点，但需要专门的防火处理(lǐ)，适用(yòng)于各种受力性质(zhì)的混凝土结构构件和一般构筑物(wù)。

（6）绕丝法

该法的优缺点与加大截面法相近；适用(yòng)于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。

（7）锚栓锚固法

该法适用(yòng)于混凝土强度等级为(wèi)C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用(yòng)于已严重风化的上述结构及轻质(zhì)结构。

2、间接加固的一般方法有(yǒu)：

（1）预应力加固法

（一）预应力水平拉杆固法

预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新(xīn)增外部荷载的共同作(zuò)用(yòng)，拉杆内产(chǎn)生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有(yǒu)一部分(fēn)压力直接传递给构件底面），在构件中(zhōng)产(chǎn)生偏心受压作(zuò)用(yòng)，该作(zuò)用(yòng)克服了部分(fēn)外荷载产(chǎn)生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能(néng)力。同时，由于拉杆传给构件的压力作(zuò)用(yòng)，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。

由于水平提杆的作(zuò)用(yòng)，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。

（二）预应力下撑拉杆加固法

钢筋混凝土构件采用(yòng)预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体(tǐ)系，在外荷载和预应力共同作(zuò)用(yòng)下，拉杆中(zhōng)产(chǎn)生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分(fēn)外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能(néng)力

该法能(néng)降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能(néng)较大幅度地提高结构整体(tǐ)承载力，但加固后对原结构外观有(yǒu)一定影响；适用(yòng)于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能(néng)用(yòng)于温度在600C以上环境中(zhōng)，也不宜用(yòng)于混凝土收缩徐变大的结构。

（2）增加支承加固法

增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作(zuò)用(yòng)在被加固构件上的载载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可(kě)靠，但易损害建筑物(wù)的原貌和使用(yòng)功能(néng)，并可(kě)能(néng)减小(xiǎo)使用(yòng)空间；适用(yòng)于具(jù)体(tǐ)条件许可(kě)的混凝土结构加固。

（3）其它加固法

辅助结构加固法是采用(yòng)另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分(fēn)或全部分(fēn)担被加固梁的荷载。

在支座附近加腋后，支座附近截面的有(yǒu)效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能(néng)力都得到提高。

3、与混凝土结构加固改造配套使用(yòng)的技(jì )术一般有(yǒu)：

（1）托换技(jì )术

系托梁（或桁架）拆柱（或墙）、托梁接柱和托梁换柱等技(jì )术的概称；属于一种综合性技(jì )术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技(jì )术组成；适用(yòng)于已有(yǒu)建筑物(wù)的加固改造；与传统做法相比，具(jù)有(yǒu)施工(gōng)时间短、费用(yòng)低、对生活和生产(chǎn)影响小(xiǎo)等优点，但对技(jì )术要求较高，需由熟练工(gōng)人来完成，才能(néng)确保安(ān)全。

（2）植筋技(jì )术

系一项对混凝土结构较简捷、有(yǒu)效的连接与锚固技(jì )术；可(kě)植入普通钢筋，也可(kě)植入螺栓式锚筋；已广泛应用(yòng)于已有(yǒu)建筑物(wù)的加固改造工(gōng)程，如：施工(gōng)中(zhōng)漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长(cháng)，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。

（3）裂缝修补技(jì )术

根据混凝土裂缝的起因、性状和大小(xiǎo)，采用(yòng)不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用(yòng)功能(néng)和耐久性得以恢复的一种专门技(jì )术；适用(yòng)于已有(yǒu)建筑物(wù)中(zhōng)各类裂缝的处理(lǐ)，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用(yòng)相应的加固措施。内部修补法。

内部修补法是用(yòng)压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中(zhōng)，结硬后起到补缝作(zuò)用(yòng)，并通过其胶结性使原结构恢复整体(tǐ)性，该方法适用(yòng)于裂缝宽度较大，对结构的整体(tǐ)性和安(ān)全性及耐久性等有(yǒu)影响，或有(yǒu)防水防渗等要求的裂缝的修补。

（4）碳化混凝土修复技(jì )术

系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作(zuò)用(yòng)）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技(jì )术。

（5）混凝土表面处理(lǐ)技(jì )术

系指采用(yòng)化学(xué)方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理(lǐ)混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物(wù)的专门技(jì )术。

（6）混凝土表层密封技(jì )术

系指采用(yòng)柔性密封剂充填、聚合物(wù)灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理(lǐ)的技(jì )术。

（7）其它技(jì )术

如结构、构件移位技(jì )术、调整结构自振频率技(jì )术等。

第二部分(fēn) 混凝土强度不足加固工(gōng)程3个案例

1.案例1 某超低强度混凝土现浇框架结构的补强加固

2. 工(gōng)程概况

某纸箱厂为(wèi)单幢建筑( 最大宽度109 m, 最大长(cháng)度159.1m) , 总建筑面积为(wèi)16 860m2, 其中(zhōng): 生产(chǎn)车(chē)间为(wèi)单层, 跨度为(wèi)20m, 钢结构屋面; 成品仓库为(wèi)3层钢筋混凝土框架结构; 原料仓库为(wèi)8m高的单层钢筋混凝土框架结构。基础采用(yòng)高强预应力管桩, 地面为(wèi)结构地面, 框架结构混凝土设计强度等级均为(wèi)C25。

该工(gōng)程于2002年1月份开始开挖基础, 混凝土采用(yòng)现场搅拌站制备和商(shāng)品混凝土。施工(gōng)至2002年2月份( 跨春节) 时, 完成了部分(fēn)结构地面、生产(chǎn)车(chē)间的所有(yǒu)柱、原料仓库的所有(yǒu)结构、成品仓库3层柱后, 发现混凝土强度超低, 后经对承台、地梁、地面钢筋混凝土板、部分(fēn)钢筋混凝土柱、楼盖梁进行补强加固, 于2002年10月末竣工(gōng), 交付正常使用(yòng)至今。

1 混凝土强度检测

为(wèi)摸清混凝土质(zhì)量的准确情况, 委托法定单位对已完成的混凝土构件进行了高频度的现场

钻芯取样检测, 检测结果表明: 除成品仓库二层楼盖( 用(yòng)商(shāng)品混凝土) 及一层楼盖板[1]( 用(yòng)自拌混凝土) , 原料仓库屋盖( 用(yòng)商(shāng)品混凝土) 混凝土强度基本满足验评要求外, 其他(tā)构件的混凝土强度均不符合设计要求, 而不合格的混凝土均为(wèi)现场自拌。经调查分(fēn)析: 该工(gōng)程混凝土强度大面积不合格, 其主要原因是现场搅拌站用(yòng)错了混凝土配合比及所使用(yòng)的砂较细所引起的。

1. 加固设计

2.1 加固原则

加固必须满足现行规范对承载能(néng)力极限状态、正常使用(yòng)极限状态、混凝土结构的耐久性要求; 被加固结构的混凝土强度按C10考虑; 采用(yòng)加大截面方法进行加固。

2.2 加固范围

所有(yǒu)两桩及两桩以上承台; 局部地梁; 局部地面;成品仓库一层楼盖梁; 除生产(chǎn)车(chē)间钢屋架柱外的所有(yǒu)混凝土柱, 即成品仓库的1, 2, 3层混凝土柱, 原料仓库8m高的混凝土柱。

2.3 主要加固工(gōng)艺

钢筋采用(yòng)植筋及焊接, 为(wèi)保证混凝土的耐久性符合要求, 在原混凝土面抹10mm厚FSB- 100防渗宝新(xīn)型材料。加固用(yòng)混凝土均为(wèi)C30。

1. 加固施工(gōng)

3.1 承台加固

利用(yòng)原地梁未嵌入承台, 承台至地面板的空间加厚承台, 承台侧面则加厚100～150 mm, 以确保承台的耐久性。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 挖土→凿毛原承台表面→打孔→安(ān)装(zhuāng)膨胀

螺栓( 起销的作(zuò)用(yòng)) →清洗承台表面→安(ān)放承台的加固钢筋→支承台模板→浇筑承台混凝土→养护→拆模→回填土。

3.2 地梁加固

原设计将地面板与地梁设计成各自独立的构件,便于梁板单独施工(gōng), 即地梁截面为(wèi)矩形。加固设计在板面给地梁再配负筋、箍筋并与板一起整浇, 使原矩形截面地梁变为(wèi)T形截面。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 挖土→凿毛地梁侧表面( 地梁顶应露出箍筋, 外露长(cháng)度不少于12 d) →清洗地梁侧表面→抹防渗宝→柱打孔→植筋及安(ān)装(zhuāng)地梁加固筋→焊接地梁加固筋→焊接地梁箍筋→浇筑混凝土。

施工(gōng)注意事项: 地梁主筋能(néng)直接绕过柱的, 则直通; 不能(néng)绕过柱的, 则用(yòng)植筋办(bàn)法锚固、加固钢筋。

3.3 地面加固

在原混凝土地面, 间距300mm植12钢筋, 再配筋并将板加厚150mm。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 凿毛原地面表面→清洁板面→安(ān)装(zhuāng)板筋→植12钢筋→浇筑混凝土→养护。

施工(gōng)注意事项: 地面的配筋为(wèi)负筋, 为(wèi)保证钢筋的有(yǒu)效高度, 必须安(ān)放足够的马凳筋; 为(wèi)确保地面的平整度达到要求, 采用(yòng)铺道轨滚平施工(gōng)工(gōng)艺。

3.4 柱加固

将原柱截面加宽100～200mm。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 凿毛柱表面→凿出原柱边中(zhōng)部主筋→柱头梁打孔→固定角钢→焊接箍筋及复合箍( 焊于已凿出的原柱中(zhōng)主筋上) →柱头穿楼板打孔→清洗柱面→安(ān)装(zhuāng)柱模板( 2m高翻一次) →浇筑混凝土→拆模→养护。

施工(gōng)注意事项: 柱头加密箍的安(ān)装(zhuāng), 必须首先在与柱头相交的梁上打两个孔, 用(yòng)螺栓固定角钢, 然后再将加密箍焊于角钢上( 图1) ; 由于有(yǒu)些柱高为(wèi)8m, 柱模板必须多(duō)次向上翻, 一般将混凝土的自由落体(tǐ)高度控制在2m以内; 由于柱截面加固厚度较小(xiǎo)( 50～100mm) , 因此浇筑的混凝土必须采用(yòng)流动性较大( 坍落度14cm) 的细石混凝土, 浇筑时必须用(yòng)最小(xiǎo)的振动棒振捣及不断地敲击模板, 以避免出现蜂窝; 已形成楼板的柱头处, 必须将楼板打穿, 通过该洞浇筑柱头混凝土; 两边或三边加大截面的, 将加固箍筋焊于原柱箍筋上。

3.5 楼面梁加固

将原梁加高100～150mm并在梁头加掖, 梁加固筋采用(yòng)在柱上打孔植筋的办(bàn)法锚固。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 凿出梁侧下箍筋且外露12 d→在柱上钻孔→植梁底加固筋→焊接梁底加固筋→焊接加固箍筋→支梁加固模板→浇筑及超浇筑梁加固混凝土→拆模→养护→打掉超捣部分(fēn)混凝土→抹防渗宝。

施工(gōng)注意事项: 由于凿梁表面只破坏钢筋保护层,因此梁一般不用(yòng)临时支护; 为(wèi)了加固箍筋的焊接必须凿出梁下侧的箍筋, 且露出长(cháng)度必须≥12 d( 图2) ; 梁底角必须保证有(yǒu)高

度不小(xiǎo)于30mm的直角, 梁加固模板的顶端必须做成喇叭口( 图3) , 以便于浇筑梁加固混凝土, 加固梁超捣的混凝土, 宜在其强度达到75%时凿掉。

3.6 植筋工(gōng)艺

植筋采用(yòng)国(guó)产(chǎn)JGN.AC建筑结构粘合剂。

施工(gōng)工(gōng)艺流程: 成孔→清洁孔→清洁钢筋表面→配胶→孔内注胶、钢筋表面涂胶→安(ān)放加固钢筋→固化养护→抽检。

施工(gōng)注意事项: 钻孔深度一般比要求超钻20mm,孔径一般比钢筋直径大5 mm; 为(wèi)便于操作(zuò), 植筋用(yòng)材长(cháng)度一般宜为(wèi)3m左右, 然后再焊接加固筋, 但需满足接头规定。

1.结语

随着社会的发展, 建筑加固已不仅局限于事故处理(lǐ), 出现了更多(duō)的使用(yòng)功能(néng)改变的加固, 但我国(guó)在建筑加固的理(lǐ)论研究、产(chǎn)品开发、施工(gōng)工(gōng)艺等方面还不能(néng)满足发展的要求,例如本工(gōng)程钻芯抽检了182个构件, 群体(tǐ)的强度如何评定, 被加固构件的混凝土强度如何取值, 被加固混凝土的超低强度与抗震要求强度等级的不符, 框架梁端部原负筋加固后应力如何取值等, 目前尚无明确的结论。在加固施工(gōng)方面, 我们的国(guó)产(chǎn)结构胶完全可(kě)以与进口胶媲美, 且价格占有(yǒu)优势, 但施工(gōng)成孔工(gōng)具(jù)较差; 结构胶两组份混合, 现场计量难以保证准确; 注胶挤压工(gōng)具(jù)原始等, 有(yǒu)待研究部门、结构胶生产(chǎn)单位、施工(gōng)工(gōng)具(jù)生产(chǎn)等单位加强研究、开发, 以促进我国(guó)建筑结构加固事业的发展。

1. 案例2 某高层混凝土建筑质(zhì)量问题的鉴定与加固处理(lǐ)

2. 工(gōng)程概况

某高层混凝土结构位于东部沿海地区(qū),为(wèi)地下2层、地上 27层的框架－剪力墙结构。主楼建筑面积为(wèi) 22950 m2(不含地下室和裙房 )。1～5层为(wèi)办(bàn)公(gōng)、商(shāng)务(wù)、会议和娱乐用(yòng)房 , 6～24层为(wèi)酒店(diàn)客房 , 25层为(wèi)茶座和观景平台 , 26层为(wèi)机房。1～4层层高为(wèi)412 m, 5～22层层高为(wèi) 313 m, 23～27层层高为(wèi) 412m,室内外高差为(wèi) 0175 m,建筑高度为(wèi) 97195 m,局部高度为(wèi) 110125 m。

根据设计图纸 ,本工(gōng)程抗震设防烈度为(wèi) 7度(第一组 ) ,设计基本加速度值为(wèi) 0115 g,框架抗震等级为(wèi) 3级 ,剪力墙抗震等级为(wèi) 2级;结构安(ān)全等级为(wèi) 2级 ,基本风压为(wèi) 0160 kN /m2,地面粗糙度按 A类取用(yòng)；1～5层为(wèi)底部加强区(qū)。混凝土设计强度:7层以下 (含 7层 )采用(yòng) C40混凝土,8～16层顶采用(yòng)C35混凝土,17层以上均采用(yòng)C30混凝土。设计使用(yòng)年限为(wèi)50年,室外地面以上构件所处的环境条件均为(wèi)室内正常环境。本工(gōng)程场地类别为(wèi) Ⅱ类 ,主楼采用(yòng)桩筏基础 ,采用(yòng) <800 mm的钻孔灌注桩 ,以粉质(zhì)粘土层作(zuò)为(wèi)桩端持力层 ,桩进入持力层不小(xiǎo)于116 m,单桩承载力设计值不小(xiǎo)于 3000 kN,有(yǒu)效桩长(cháng)不小(xiǎo)于 22 m。2005年初 ,建至地上4层时发现 ,主楼 1～4层的混凝土强度远(yuǎn)低于设计强度,经有(yǒu)关单位进行多(duō)次检测,证明主楼 1～4层的混凝土强度确实不满足设计要求,检测结果见表1。

上述楼板和墙体(tǐ)的混凝土实测强度均明显低于设计强度C40,而且混凝土不均匀,离散性较大。立面和平面如图1～3所示。该建筑已建部分(fēn)能(néng)否通过加固补强后继续建造 ,还是需要拆除后重建 ,业主一时无法决断。为(wèi)了帮助业主决策 ,对该建筑进行了整体(tǐ)鉴定分(fēn)析 ,通过鉴定发现 ,不仅施工(gōng)质(zhì)量不满足要求 ,原设计也存在一些问题。

1　构造措施鉴定

1. 1　侧向刚度规则性

通过计算可(kě)知 ,本工(gōng)程 1～25层侧向刚度规则性基本满足要求 ,但 26～27层墙肢长(cháng)度急剧减少 ,部分(fēn)退化成异形柱,存在刚度突变,不利于抗震,地震作(zuò)用(yòng)下楼层最大反应力曲线(xiàn)如图 4所示。

图 4　地震作(zuò)用(yòng)下楼层最大反应力曲线(xiàn)

1. 2　楼层承载力均匀性假设本工(gōng)程 4层以上的混凝土强度满足设计要求 ,由于原设计 1～5层为(wèi)底部加强区(qū) ,其竖向构件配筋相同 ,因为(wèi)施工(gōng)质(zhì)量问题造成 1～4层的混凝土强度明显偏低 ,直接导致 4, 5层的受剪承载力存在突变 ,不利于抗震。1. 3　地下室嵌固本工(gōng)程地下室顶板设计厚度除局部为(wèi) 220 mm

外 ,其余均为(wèi) 160 mm,小(xiǎo)于规范要求的 180 mm;由于施工(gōng)质(zhì)量问题 ,楼板混凝土强度也低于 C30,部分(fēn)楼板未采用(yòng)双层双向配筋 ,与规范要求存在差距。

1. 4 框架和剪力墙的布置本工(gōng)程设计 1轴墙体(tǐ) (从 1层至顶层 )为(wèi)一字墙, 25, 26层也有(yǒu)部分(fēn)横墙为(wèi)一字墙,抗震墙平面外刚度较弱。部分(fēn)横墙长(cháng)度为(wèi) 10 m,未开设结构洞口 ,墙段的高宽比小(xiǎo)于 2,洞口连梁的跨高比小(xiǎo)于 6,使得剪力墙延性较差 ,不满足要求。另外 , G轴和 K轴的竖向构件截面尺寸为(wèi) 1000mm ×500 mm。通过查询设计单位提供 PKPM -SAT WE计算模型发现 ,设计单位将这些构件按照短肢墙进行建模计算 ,其理(lǐ)由为(wèi):按照框架柱建模 ,则框架柱的承载力不能(néng)满足要求 ,而按照短肢墙输入,则计算能(néng)顺利通过。根据规范规定 ,截面高宽比小(xiǎo)于 3的构件按照柱进行设计 ,且箍筋应沿全高加密。这两种模型计算结果的差异 ,主要有(yǒu)两点原因:其一是剪力墙仅考虑平面内的受力 ,平面外的刚度较弱,一般不予考虑 ,而框架柱需要考虑纵横两个方向的作(zuò)用(yòng)。本工(gōng)程 G轴和 K轴上与 2, 3, 4, 5轴相交部位的构件纵横两个方向均有(yǒu)连接 ,而 G轴和 K轴上其余的竖向构件仅与纵向梁连接,横向约束较差;其二 ,规范规定 ,任一楼层框架部分(fēn)承受的地震剪力不应小(xiǎo)于结构底部总地震剪力的 20%和按框架 — 抗震墙结构分(fēn)析的框架部分(fēn)各楼层地震剪力中(zhōng)最大值115倍两者的较小(xiǎo)值。

1. 5　底部加强部位

由于施工(gōng)质(zhì)量的原因 ,底部加强部位在重力荷载代表值作(zuò)用(yòng)下部分(fēn)墙肢的轴压比大于 016,不满足要求。部分(fēn)约束边缘构件沿墙肢的最小(xiǎo)长(cháng)度为(wèi)0155 m,而该墙肢长(cháng)度为(wèi) 715 m (墙肢的最小(xiǎo)长(cháng)度应为(wèi) 11125 m) ,不满足要求。

1. 6　框架柱轴压比

由于施工(gōng)质(zhì)量的原因 ,本工(gōng)程部分(fēn)柱的轴压比大于 0185,不满足要求。

1. 7　连梁

本工(gōng)程内墙连梁的跨高比小(xiǎo)于 2,且墙厚不小(xiǎo)于 200 mm,除普通箍筋外 ,原设计未另设斜向交叉构造钢筋 ,不满足要求;图纸中(zhōng)未要求顶层连梁的纵向钢筋锚固长(cháng)度范围内设置箍筋 ,也不满足要求。

1.承载力验算

根据主楼已建成部分(fēn)的混凝土实测强度和设计图纸 ,利用(yòng)中(zhōng)国(guó)建筑科(kē)学(xué)研究院编制的结构计算软件 PKPM - SAT WE对主楼进行了承载力验算 ,结果表明 ,部分(fēn)梁、板、柱和墙体(tǐ)的承载力不满足要求。

1.结构鉴定结论

根据检测报告、原设计图纸、施工(gōng)资料、地质(zhì)勘查报告 ,对该建筑主楼结构进行了构造鉴定 ,并利用(yòng)结构计算软件 S AT WE对主楼进行了承载力计算 ,发现该建筑设计和施工(gōng)质(zhì)量主要存在以下问题。(1)由于施工(gōng)质(zhì)量问题 ,墙体(tǐ)和楼板、梁的混凝土强度偏低 ,直接导致了底部加强区(qū)部分(fēn)墙肢的轴压比大于 016,部分(fēn)柱的轴压比大于 0185, 1～4层部分(fēn)墙、柱、梁和楼板的承载力不满足规范要求。(2)由于设计图纸问题 ,结构墙肢长(cháng)度在 26层有(yǒu)突变 ,使得结构侧向刚度突变 ,不利于抗震。1轴墙体(tǐ)为(wèi)一字墙 , 26, 27层横墙为(wèi)一字墙 ,平面外联系较弱;少部分(fēn)横墙长(cháng)度为(wèi) 10 m,墙段的高宽比小(xiǎo)于2,洞口连梁的跨高比小(xiǎo)于 6,内墙连梁未另设斜向交叉构造钢筋 ,顶层连梁的纵向钢筋锚固长(cháng)度范围内未设置箍筋 ,结构延性较差 ,不满足连梁的构造要求。(3)由于设计建模的偏差 ,将框架柱按照短肢墙输入 ,使得框架柱的承载力不能(néng)满足要求。

1. 对主楼的加固方案

针对设计和施工(gōng)质(zhì)量存在的问题 ,通过综合计算分(fēn)析 ,建议对主楼采取以下加固和改进方案。(1)对地下室～4层的墙体(tǐ)采用(yòng)钢筋网喷射混凝土进行加固 ,对柱、梁、板采用(yòng)高强不锈钢绞线(xiàn)网 — 渗透性聚合砂浆的方法进行加固 ,确保结构的承载力和楼层受剪承载力的均匀性 ,竖向构件的加固应延伸至地下室。

(2) 将单向布置的剪力墙改为(wèi)双向布置或在端部增加端柱或加强暗柱 ,以利于结构抗震。

(3) 对部分(fēn)较长(cháng)的墙肢 ,应设置或预留结构洞口 ,避免刚度过于集中(zhōng) ,将墙肢设计成延性构件。

(4) 在主楼顶部适当增加墙体(tǐ)数量 ,避免楼层刚度突变。

(5) 顶层连梁的纵向钢筋锚固长(cháng)度范围内设置箍筋 ,确保连梁作(zuò)为(wèi)第一道抗震防线(xiàn)和耗能(néng)构件的构造要求。

(6) 建议设计单位对 5～7层墙体(tǐ)混凝土采用(yòng)C35进行复核 ,避免 4, 5层之间的强度突变。该方案经业主组织的专家委员会审定 ,一致认为(wèi) ,在采取上述加固处理(lǐ)措施后 ,主楼的承载能(néng)力基本是可(kě)以满足结构安(ān)全和 7度抗震设防目标的。

1. 案例3 某高层建筑工(gōng)程质(zhì)量事故实例分(fēn)析与加固处理(lǐ)

2. 工(gōng)程概况

深圳某高层建筑为(wèi)一幢三十二层的现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构，按D度抗震设防，框架抗震等级为(wèi)二级，剪力墙抗震等级为(wèi)二级。该工(gōng)程总建筑面积为(wèi)6万平方米，设三层地下室，四层裙房，总建筑高度为(wèi)99.4m。地下室为(wèi)停车(chē)库，裙房为(wèi)商(shāng)业用(yòng)房，五层以上为(wèi)写字楼。该建筑物(wù)柱网跨度大，双核心筒集中(zhōng)布置，筒体(tǐ)剪力墙是主要抗侧力构件。

1.事故概况与工(gōng)程检测

2.1 事故概况

该工(gōng)程地下三层核心筒剪力墙设计混凝土等级为(wèi)C50，属于高强混凝土，于1997年6月浇筑完毕，并按规范规定的拆模时间（中(zhōng)途进行测温，内外温差相等时）开始拆模。在拆模过程中(zhōng)，发现筒体(tǐ)墙多(duō)处出现蜂窝、孔洞、露筋和墙体(tǐ)裂缝等多(duō)种质(zhì)量问题。本次质(zhì)量事故发生在主楼部分(fēn)的地下三层东、西两个核心筒体(tǐ)剪力墙上，在墙体(tǐ)转角的暗柱、门洞暗柱、暗粱筋密集区(qū)以下。从检查结果发现：蜂窝面积大，孔洞多(duō)处出现且露筋较多(duō)。根据建筑工(gōng)程质(zhì)量检测评定标准，各项指标大大超过标准允许值数倍，对整体(tǐ)结构承载力造成严重影响

2.2 工(gōng)程检测

为(wèi)了查清问题，及时处理(lǐ)，消除隐患，决定对筒体(tǐ)混凝土进行全面回弹，必要时进行抽芯，查出混凝土的实际强度。由于《回弹法检测混凝土抗压强度技(jì )术规程》（JGJ/T23-29）能(néng)查到的最大强度换算值为(wèi)49MPa，且地下室因连日阴雨，墙体(tǐ)潮湿，故筒体(tǐ)（混凝土C50）回弹检测意义不大，且数据离散性也大。最后决定采用(yòng)钻心法对核心筒混凝土进行检测，以进行区(qū)域强度评价。

1997年7月，检测单位对核心筒剪力墙共钻心取样57处，其中(zhōng)东筒钻芯30处，西筒27处。检测结果核心筒混凝土最大换算强度为(wèi)66.9MPa，最小(xiǎo)换算强度为(wèi)21.9MPa，强度变化很(hěn)大，远(yuǎn)远(yuǎn)达不到设计要求。东、西核心筒混凝土检测换算强度区(qū)域代表强度分(fēn)别详见表1和表2。

1.事故原因分(fēn)析

认真分(fēn)析这次质(zhì)量事故，认为(wèi)主要原因如下：

（1）人员状况：现场管理(lǐ)干部素质(zhì)差，组织能(néng)力和管理(lǐ)水平以及领导统筹能(néng)力较差，没有(yǒu)与各有(yǒu)关管理(lǐ)人员和施工(gōng)操作(zuò)员有(yǒu)效沟通。施工(gōng)技(jì )术人员力量薄弱，管理(lǐ)失控，责任不明确。工(gōng)人素质(zhì)低，混凝土浇筑工(gōng)未经培训，又(yòu)没有(yǒu)以往类似工(gōng)程施工(gōng)经验。

（2）技(jì )术原因：不按规范施工(gōng)，质(zhì)量保证体(tǐ)系不健全，技(jì )术措施不贯彻落实，领导和管理(lǐ)人员没有(yǒu)将施工(gōng)方案里的技(jì )术措施向施工(gōng)人员交底，工(gōng)序交接没有(yǒu)记录，没有(yǒu)交底。混凝土浇筑方法不对，一次浇筑超高未设溜槽或串筒，致使混凝土在浇筑时出现离析现象，混凝土浇筑时又(yòu)振捣不足，致使混凝土出现石子与砂浆分(fēn)离，石子多(duō)的地方出现蜂窝、孔洞，砂浆多(duō)的地方强度不足，混凝土体(tǐ)开裂。

（3）设备状况：运送混凝土的车(chē)辆不足，致使浇筑时不能(néng)连续施工(gōng)，施工(gōng)缝又(yòu)没能(néng)进行必要的处理(lǐ)；经常出现混凝土输送泵堵管，维修又(yòu)不及时；振动棒等震动器材质(zhì)量不稳定且数量不足，振动器材经常坏或转动无力，无法使用(yòng)。

1. 加固处理(lǐ)方

4.1 缺陷补强处理(lǐ)

裂缝：清理(lǐ)墙基面的污垢、松散物(wù)体(tǐ)，刷洗干净，用(yòng)改性环氧化学(xué)灌浆液对所有(yǒu)裂缝进行封闭补强。

麻面：用(yòng)钢丝刷清理(lǐ)墙面浮浆，并冲洗干净，充分(fēn)湿润，用(yòng)1：2水泥砂浆抹压平整。

蜂窝：凿除墙面浮浆浮石，并洗刷干净，充分(fēn)湿润，用(yòng)1：2水泥砂浆抹压平整。

孔洞：将孔洞处不密实的混凝土和突出的石子颗粒凿除，直至无空隙为(wèi)止，要凿成斜形，避免死角，已锈蚀的钢筋应除锈。再将凿好的孔洞用(yòng)水冲洗，洗刷干净，充分(fēn)湿润24小(xiǎo)时后，刷水泥浆一道，用(yòng)C50微膨胀细石混凝土浇灌，细石混凝土的水灰比控制在0.5以内，采用(yòng)小(xiǎo)振捣棒仔细振捣密实。混凝土浇灌应超高超宽浇灌，拆模后将多(duō)余混凝土凿除，或采用(yòng)喷射混凝土施工(gōng)。

露筋：将外漏钢筋上的混凝土残渣、浮浆浮石清除，用(yòng)钢丝刷刷除锈皮。

4.2 加固处理(lǐ)

东、西核心筒剪力墙，由于混凝土强度等级不同程度低于设计混凝土强度等级C50的要求（见表1、表2），故需进行加固处理(lǐ)。本设计采取的补强加固措施，是结合实测混凝土缺陷处及强度较弱（小(xiǎo)于C40）处将筒体(tǐ)剪力墙凿成多(duō)条竖向加强带，加强带采用(yòng)微膨胀混凝土，强度等级为(wèi)C50，加强带凿断面要清刷干净，并充分(fēn)湿润12小(xiǎo)时。浇混凝土前，要刷一道水泥浆，混凝土要振捣密实。加强带的具(jù)体(tǐ)位置要求见图2，在层顶处设一道加强暗圈梁，已形成整体(tǐ)加强。

4.3 施工(gōng)要求

（1）所有(yǒu)缺陷定义划分(fēn)，应按照国(guó)家标准“建筑安(ān)装(zhuāng)工(gōng)程质(zhì)量检测评定标准”进行划分(fēn)，分(fēn)别采取补强措施。

（2）所有(yǒu)已锈钢筋均应除锈，当钢筋截面因锈蚀削弱>10%（面积比）时，应绑条焊加强。

（3）所有(yǒu)修补部位的水泥砂浆及细石混凝土均应做好养护，确保砂浆及混凝土强度。

（4）缺陷补强及加强带位置、范围，放线(xiàn)后要经有(yǒu)关单位核实后方可(kě)凿打。

（5）在缺陷补强时，凿除浮浆、浮石、除锈清刷工(gōng)作(zuò)完成后，应通知建设、质(zhì)检、监理(lǐ)、设计检查满足设计要求后，再做下步工(gōng)作(zuò)。

（6）混凝土凿打，不能(néng)采用(yòng)大锤大力撞打，应采用(yòng)钢钎凿打，不得损伤旁边的混凝土，不得打断钢筋。

1.加固处理(lǐ)效果

按照上述要求补强、加固后，确认整体(tǐ)混凝土的强度等级可(kě)达C40。经计算复核：建筑物(wù)层间位移及顶点位移满足规范限值要求；筒体(tǐ)剪力墙轴压比均小(xiǎo)于0.60，满足设计要求，剪力墙仍保证一定的延性，剪压比控制在规范范围内；筒体(tǐ)剪力墙的配筋按原设计满足要求，承载力满足使用(yòng)要求，建筑物(wù)安(ān)全、可(kě)靠。

附录混凝土结构构件加固方法分(fēn)析

采用(yòng)有(yǒu)限元方法，通过对结构构件在加固前、后的应力及位移状态的分(fēn)析，对不同加固方式的作(zuò)用(yòng)效果进行探讨。

一、刚度问题（剪力墙开洞问题）

剪力墙开洞常采用(yòng)洞口周边粘钢板加固。

1 计算模型