框架结构建筑加固技术应用分析

宋明宇 （安徽省特种建筑技术承包有限公司，安徽 合肥 230061）

0 前言

在实际的加固技术应用期间，施工人员主要通过直接加固和间接加固两种方式达到相应的施工目的，在直接加固法中，主要有增大截面加固法、置换混凝土加固法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法，间接加固法中，主要有外加预应力加固法、增设支撑加固法、消能减震等多种加固方法，建筑施工人员应密切关注老旧结构的特点和性能使用情况，对各类结构进行完整的加固分析，达到国家规定的加固抗震要求。

1 工程施工概况

1.1 基本情况

本次施工项目位于安徽省合肥市滨湖新区的附近区域，建设方要求对已经建成的商业办公楼地下二层至七层进行改造加固处理，满足设备机房的荷载和后续厨房的投入使用要求。经过建筑施工企业多方交流后，在合理工期内对此座地下2 层、地上22 层的商业办公楼裙房商业等室内改造工程进行施工，整个加固改造范围在7000m2左右。

1.2 加固方法

由于此次施工工程要实施诸多加固管理措施，建筑施工企业通过合理方式对相关区域顶板进行满堂脚手架顶撑卸载处理后进行梁加大截面施工，此次施工的楼层梁板混凝土等级为C35，楼层顶板整体模板厚度在100mm 左右，在加固设计过程中，经过施工人员的精准测量后，办公楼结构柱网区格大多数为3.5×9m/12.15m 左右，在实际的加固设计过程中，顶板设计及楼板自重恒荷载为12.5kN/m2。整个施工项目以扣件式带支撑顶钢管为主要支撑架构满足整个顶板的安全稳定要求[1]。

其他的加固形式还有对三至七层边柱进行包钢加固处理；梁加大截面混凝土养护结束后进行支撑卸载；在新梁之间架设钢梁（喷涂防火涂料）从而缩短板跨度；板底与板面拆除地面装饰层后粘贴碳布；包钢和碳布做1：2.5 砂浆保护层。

1.3 材料要求

①首先，针对钢管等基础生产材料，采购部门应严格按照施工标准批量引进Φ48×3.5 焊接钢管，在确保钢管表面平整光滑的基础上，适当在其表面涂抹些许防锈漆，避免裂纹、结疤的现象，确保切斜偏差不超过1.7mm，钢管外表面锈蚀深度不超过0.5mm。同时，应按照钢管脚手架扣件管理规定，满足钢管和扣件吻合面完全结合，与此同时，螺栓结构不能出现松动滑丝，当对钢管材料进行加固处理时，应满足开口处最大距离不超过6mm 的条件[2]。当扣件螺栓的拧紧扭力矩达到65N·m 时，可锻铸铁扣件不得破坏。

②钢筋：原材料质量证明书中厂名、生产日期、炉罐号、钢筋级别、直径等信息是否与每捆钢筋上的挂牌一致（重点注意捆数、直径、炉罐号）。

③植筋胶：A 级植筋胶、耐湿热老化及长期应力应满足图纸及设计年限要求。

④混凝土：现场考察有资质的厂家，对其原材料质量和供货能力进行详细了解。

2 梁加大截面施工要求及遇到的难点解决方法

2.1 各荷载区域顶撑钢管材料支撑搭建的施工要求

针对整个综合办公楼的整体框架，建筑设计人员应严格按照施工标准对4-7 层顶板空间结构进行相应处理，例如，建筑设计人员应在顶板底部安设适量的满堂顶撑钢管支撑架，通过合理方式确保钢管支撑架立杆纵向距离0.9m[3]、横向距离1.2m，通过合理的计算方式确保楼层顶板顶撑支撑架的区域高度为5.2m左右。

2.2 顶撑钢管支撑架构造方案

首先，借助先进的机械设备将大量荷载压力传递给加固立杆等结构。施工作业人员应采用统一方式在顶托施加诸多顶力，确保立杆等结构利用顶托、木方板支撑顶板，值得注意的是，应在顶托内加设6×10cm 的木方，整体伸出长度在155-305mm 左右。同时，在安装过程中，应确保扣件螺栓的抗扭力矩在42N·m～68N·m 之间[4]，整个扣件抗滑荷载在12kN左右，在对每个区域进行连接操作时，应用盘扣进行连接；其次，在实际的加固过程中，应设置适量的剪刀撑在外侧结构立面，在支架四周和中间的适当区域设置1-2 道纵向剪刀撑，在整个架构内均匀安设后，应在每个剪刀撑内部设置6-8 根立杆，保证间距不超过6.2m，在立杆与地面形成46°～61°夹角后，通过旋转扣件方式，将相关构件扣在横向水平杆的伸出部位与立杆上，旋转扣件中心部到关键支撑部位的距离应低于155mm，最上端水平拉杆到顶托的距离应小于502mm，最后，应通过加设横向扫地杆，利用顶撑钢管进行加固处理，同样，楼层底板顶应通过顶撑钢管支撑架进行管理，支撑的每根立杆应加设底座，在立杆底部设置方木。具体的钢管支撑架构图详见现场计算书[5]。

2.3 植筋

打孔深度按设计要求≥25d，主筋采用ø22 的，植筋深度为525mm。验孔合格后，植筋前应对原植筋范围内钢筋进行除锈，注胶采用专用胶枪边注边缓慢拔出。将处理好的钢筋旋转缓慢插入孔道内，使植筋胶饱满附着在钢筋表面。植筋时错开原有受力钢筋。

2.4 钢筋绑扎

因植筋深度要求在550mm 左右且底部有两排钢筋，在钻孔时遇到原有钢筋需要避让，造成孔位不对齐。植筋后钢筋不在一个平面，钢筋安装绑扎焊接时就会造成如下困难：

①开口箍筋从下部套入后采用人工弯折时会造成弯折面不平齐、中间和腰部突出，难以封模板和控制梁面标高；

②贯通筋和植筋焊接、箍筋开口处弯折后焊接都会出现错位难焊接。

处理措施：经过摸索在植完筋固化后进行校正，现场自制针对开口箍筋弯折的扳手；对需要弯折的部位在下料时进行标记。工人按照标记的位置采用一个特制扳手固定，另一个专用扳手进行扳弯，立即用扎丝绑扎校正使其平整便于后期焊接。

对于主筋和腰筋与贯通筋的连接主要以控制在上下一个平面，绑扎时先对连接处进行绑扎和焊接，后再进行箍筋与主筋其他部位的连接；这样就能避免绑扎完焊接时发现两个钢筋上下不在一个平面，又因绑扎固定不能调整的问题。

图1 梁增大截面配筋类型

2.5 模板安装

加大截面不方便使用对穿螺杆，通常加固的方式是植螺杆紧固侧模板。但本工程工期紧、工程量大，采用传统的方式需要钻孔、植螺杆还要等植筋胶固化，会造成成本和工期的增加。

考虑到本工程采用满堂架，第一次打半层的时候利用方木顶住满堂架支撑钢管的侧面，在浇筑时出现架体边部钢管被顶弯。针对此问题，总结经验后采用新的加固的方法：对支撑侧模板的方木设置两道斜撑加固，架体上方四周用钢管和方木顶在原有四周梁和剪力墙上使其架体和原结构形成一个整体。

2.6 混凝土浇筑

浇筑时采用从梁的中间（原梁的顶部）向两边进行，避免从梁的一侧浇筑；浇筑时从远至近先浇筑1/3，再回头浇筑剩余部分混凝土。

3 柱外包钢加固的施工要求及遇到的难点解决方法

3.1 柱外包钢加固法

根据图纸及设计要求对柱加固构件的四周包裹角钢、缀板等材料，本工程采用湿式外包钢的加固方式。主要是指在被加固构件和角钢之间留有一定的间距，通过选用一些性能较好的包钢灌浆料将相关结构填满塞实。经过施工建筑人员的不断完善和改进，外包钢加固法被应用于建筑结构中，不会对构件截面的尺寸作出巨大的调整，并且节约大量的施工材料，采用合理方式确保构件承载力、延展性和刚度逐渐增强。与此同时，应用此种加固施工方法也将面临诸多现实应用问题，施工作业人员需要调整好梁柱混凝土的表面处理、角钢及扁钢缀板结合面处理、结合面黏结剂的选择及施工、钢构套的保护和角钢通过楼板的施工等施工环节。在加固过程中，此种加固方法也存在一些困难。

3.2 施工中的具体问题和解决方法

3.2.1 工艺流程

施工准备→搭设排架→界面处理→钢材规格制作→钢材除锈→钢板粘贴→化学锚栓或膨胀螺栓固定加压→保养固化→检查。

凿除加固处的粉刷层至混凝土表面结构，将混凝土表面打磨平整，表面没有浮浆等杂物。

所有钢结构件在制作前按要求1:1施工大样，按现场实际尺寸复核准确后进行下料。

按图纸及现场施工要求在原混凝土结构上打孔，预埋专用化学螺栓。

将已去锈和粗糙处理的角钢骨架贴附于需加固的混凝土表面，用步步紧卡紧后对缀板的粘接面进行紧固处理，再将其与已经固定住的角钢骨架焊牢。

用环氧树脂材料和腻子粉均匀搅拌出来的胶泥将角钢及缀板与周围结构留有的缝隙封闭，留出100mm 排空气塑料管，同时兼做灌浆材料的灌浆嘴，间距为2～3m。

待灌浆嘴粘牢后，用空压机将包钢灌注胶从灌浆嘴压入；当排气孔出现灌胶材料后，停止加压，用扎丝扎紧塑料管口；再以较低压力继续10min 左右方可停止灌浆。

灌注完成后对角钢穿楼板处洞口用混凝土浇实。

图2 柱外包钢加固平面图

包钢表面进行1：2.5 砂浆防护层施工。

3.2.2 遇到的问题

①原柱表面的粉刷层凿除后出现凹凸不平的面；柱结构表面原来留有的油污层、混凝土浇筑质量差，涨模后存在的部分凿出及松散混凝土需要剔除。

②焊接时角钢及钢板材料不好固定。

③柱包钢焊接完成后灌胶时发现灌胶材料因为角钢及钢板与柱贴合过于紧密灌不进去、灌不密实。

3.2.3 处理方法

①钢材与混凝土结合面处理是重中之重，在修复过程中，可以使用钢丝刷等器具将异物清洗干净，针对角钢和扁钢缀板结合面，应将锈垢去除后磨掉金属光泽表面，并借助先进的二甲苯清洗剂完成。对混凝土浇筑质量问题产生的涨模和松散部位凿除后用结构胶修补后再大面积施工。

②焊接前对于角钢及钢板连接处用膨胀螺栓固定。

③角钢及钢板与柱贴合过于紧密灌不进去、灌不密实的处理办法是在组装焊接前，在钢板和角钢背面垫焊一个垫片处理；再去与原结构进行焊接组装后就有间隙能够灌注进去了。

4 结语

总而言之，加固技术应用于此商业框架结构改造加固能够满足使用方贵重设备承载力及使用年限要求。