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摘要：某框架结构工程，在施工过程中发现柱根部的砼强度未能达到设计强度的情况，根据现场实际采用“竖向卸载支撑系统——托梁换柱”加固的卸载方法进行加固处理。
关键词：框架柱，砼强度，格构柱顶撑，竖向卸载支撑系统
某工程项目总用地面积32203 m2，总建筑面积178360M2，为商业、办公及配套设施用房。工程分A、B座。A座为6层商业建筑，结构高度31.500m。为现浇钢筋混凝土框架结构；B座为两幢24层办公建筑，设置6层商业裙房，主楼结构高度99.600m，裙房结构高度31.470m。主楼为钢筋混凝土框架-核心筒结构，裙房为钢筋混凝土框架结构。裙房分为四个区块，区块间连廊采用钢结构，搁置在两侧的钢筋混凝土牛腿上，支承采用铅芯型橡胶隔震支座，单侧设置伸缩缝。A、B座之间设置57.7m长的连廊相连。采用钢框架结构，最大跨度为29.5m。全楼下设置两层地下车库，地下二层为平战结合的核6级甲类人防地下室。
2011年6月16日该工程的A座框架结构已经完成了五层楼面的砼浇筑施工和六层楼面的支模架搭设，在施工单位和监理单位的共同联合检查中发现A-2轴×C轴三层柱的根部存在严重的起砂和麻面现象，进入凿开该部位后发現柱根部的近1000的高度的范围内都是较疏松的水泥砂浆。接下来检查四层该柱也有相同的现象，在离柱根部600的高度范围内都是较疏松的水泥砂浆。后结合实际分析和询问相关的管理人员，发现是由于操作工人失误将浇筑砼作业的第一拌湿润泵管的同标号的砂浆打入该柱内。先将柱表面的保护层凿除至砼密实的部位确定高度后，用回弹仪进行密实部位以上10 cm和柱的中部的密实部位分别进行回弹推定柱砼强度后发现以上2个部位的砼强度的推定值满足设计要求。针对以上存在的情况立即要求停止上部结构的施工，以减小平面荷载的形成，立即停止四层楼面的模板拆除作业，以尽量减少平面荷载的水平向传递给结构框架梁。其平面位置详见下图特殊标注。
根据现场实际情况，按图示斜格线范围对梁、板等平面结构的自重、框架柱的自重、支模架自重及结合1KN/m2的活载进行荷载组合验算，则每层的荷载为500KN左右，经过计算现场决定采用 “竖向卸载支撑系统——托梁换柱”的换撑方法进行加固。
“托梁换柱”加固的关键是如何将出现问题的三层、四层柱所承担的四层、五层梁、板等平面结构及框架柱本身的自重荷载、四层的支模架及一定的施工活荷载传递给二层框架柱三层楼面以下结构体系。
若本案采用“满堂红竖向支撑体系”将上部结构荷载一层一层传递下去直至结构基础底板，不仅经济成本巨大，并且持续的工期较长，对工程的加固进度不利，故采用“竖向卸载支撑系统——托梁换柱”加固方法。
本案中“竖向卸载支撑系统——托梁换柱”加固方法的具体设计思路如下：先对框架柱部位的梁用[18槽钢2支做成500×300的格构柱进行临时加固。具体格构柱的做法为单肢采用[18槽钢，斜缀条采用L50×5的角钢间距600，上、下部采用550×350×20厚的钢板与结构面顶紧，焊缝8 mm。再在柱根部缺陷部位的设置8个18#工字钢的竖向支撑，一面设置2个。具体做法为先将柱缺陷部位的砼凿出深200、宽150、高度为缺陷高度以上100的密实砼，表面应凿平，清理上下界面，计算量取工字钢长度，用180×100×20厚的钢板分别顶住上下界面，在将量取好的工字钢放置进凿好的空余部位，在钢垫板与砼表面之间采用薄钢板楔紧，充分顶紧后用电焊固定，用结构胶将钢垫板与混凝土表面微小缝隙灌实。待所有的竖向工字钢支撑完成后，经相关单位的对“竖向卸载支撑系统”验收合格后才能进行疏松砼的凿除作业。具体详见下图：
在进行凿除柱根砼施工时应注意以下几点要求：凿工的技术应较高为熟练工；凿除是用尖凿小锤精心凿除，严禁使用大锤蛮力凿除，避免对已完成结构的不利影响。在凿除时对柱根部的外围箍筋进行割除，但对柱的内箍进行保留，以最大程度的减小凿除时的施工难度和保证凿除过程中的施工质量，且箍筋为三级钢不利于反复弯曲利用。待框架柱内部需凿除的砼全部凿除后清理干净界面后，将新加工的箍筋采用电焊焊接（充分保证焊缝质量、长度满足规范等有关规定的要求）。进行框架柱根部砼凿除工作是应采取对称原则，以保证在凿除过程中柱的重心不移位，即保证了该框架柱加固完成后其重心仍在轴心位置，满足该柱的轴心受力要求，具体凿除的过程为1—5¬¬—3—7—8—4—2—6的顺序进行施工。凿除至砼界面时应凿成倒“八”字型，经监理单位进行隐蔽工程验收后再进行模板支设，下部1000和600的部位按原框架柱800×800截面和相应高度进行支设，在上口100的部位将模板支撑45度角的倒喇叭口形状，模板支设应满足相应的刚度，防止新浇筑砼在进行振捣时炸模；新浇筑的砼应采用原砼强度高一等级并掺适量微膨胀剂，在进行浇筑前应对界面进行套浆和湿润处理，振捣时应选派施工经验丰富的老师傅进行作业，应细心振捣，防止漏振的同时也防止过振，浇筑完成后应对新浇筑砼进行认真养护从而充分保证新浇筑砼的施工质量。待新浇筑砼达到设计强度后方可对外部的格构柱支撑系统进行拆除，同时用做好相关试块和资料的整理收集。
结束语
经过上述加固方案实施以后其加固方案非常顺利，经济效果十分明显。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：框架柱，砼强度，格构柱顶撑，竖向卸载支撑系统
某工程项目总用地面积32203 m2，总建筑面积178360M2，为商业、办公及配套设施用房。工程分A、B座。A座为6层商业建筑，结构高度31.500m。为现浇钢筋混凝土框架结构；B座为两幢24层办公建筑，设置6层商业裙房，主楼结构高度99.600m，裙房结构高度31.470m。主楼为钢筋混凝土框架-核心筒结构，裙房为钢筋混凝土框架结构。裙房分为四个区块，区块间连廊采用钢结构，搁置在两侧的钢筋混凝土牛腿上，支承采用铅芯型橡胶隔震支座，单侧设置伸缩缝。A、B座之间设置57.7m长的连廊相连。采用钢框架结构，最大跨度为29.5m。全楼下设置两层地下车库，地下二层为平战结合的核6级甲类人防地下室。
2011年6月16日该工程的A座框架结构已经完成了五层楼面的砼浇筑施工和六层楼面的支模架搭设，在施工单位和监理单位的共同联合检查中发现A-2轴×C轴三层柱的根部存在严重的起砂和麻面现象，进入凿开该部位后发現柱根部的近1000的高度的范围内都是较疏松的水泥砂浆。接下来检查四层该柱也有相同的现象，在离柱根部600的高度范围内都是较疏松的水泥砂浆。后结合实际分析和询问相关的管理人员，发现是由于操作工人失误将浇筑砼作业的第一拌湿润泵管的同标号的砂浆打入该柱内。先将柱表面的保护层凿除至砼密实的部位确定高度后，用回弹仪进行密实部位以上10 cm和柱的中部的密实部位分别进行回弹推定柱砼强度后发现以上2个部位的砼强度的推定值满足设计要求。针对以上存在的情况立即要求停止上部结构的施工，以减小平面荷载的形成，立即停止四层楼面的模板拆除作业，以尽量减少平面荷载的水平向传递给结构框架梁。其平面位置详见下图特殊标注。
根据现场实际情况，按图示斜格线范围对梁、板等平面结构的自重、框架柱的自重、支模架自重及结合1KN/m2的活载进行荷载组合验算，则每层的荷载为500KN左右，经过计算现场决定采用 “竖向卸载支撑系统——托梁换柱”的换撑方法进行加固。
“托梁换柱”加固的关键是如何将出现问题的三层、四层柱所承担的四层、五层梁、板等平面结构及框架柱本身的自重荷载、四层的支模架及一定的施工活荷载传递给二层框架柱三层楼面以下结构体系。
若本案采用“满堂红竖向支撑体系”将上部结构荷载一层一层传递下去直至结构基础底板，不仅经济成本巨大，并且持续的工期较长，对工程的加固进度不利，故采用“竖向卸载支撑系统——托梁换柱”加固方法。
本案中“竖向卸载支撑系统——托梁换柱”加固方法的具体设计思路如下：先对框架柱部位的梁用[18槽钢2支做成500×300的格构柱进行临时加固。具体格构柱的做法为单肢采用[18槽钢，斜缀条采用L50×5的角钢间距600，上、下部采用550×350×20厚的钢板与结构面顶紧，焊缝8 mm。再在柱根部缺陷部位的设置8个18#工字钢的竖向支撑，一面设置2个。具体做法为先将柱缺陷部位的砼凿出深200、宽150、高度为缺陷高度以上100的密实砼，表面应凿平，清理上下界面，计算量取工字钢长度，用180×100×20厚的钢板分别顶住上下界面，在将量取好的工字钢放置进凿好的空余部位，在钢垫板与砼表面之间采用薄钢板楔紧，充分顶紧后用电焊固定，用结构胶将钢垫板与混凝土表面微小缝隙灌实。待所有的竖向工字钢支撑完成后，经相关单位的对“竖向卸载支撑系统”验收合格后才能进行疏松砼的凿除作业。具体详见下图：
在进行凿除柱根砼施工时应注意以下几点要求：凿工的技术应较高为熟练工；凿除是用尖凿小锤精心凿除，严禁使用大锤蛮力凿除，避免对已完成结构的不利影响。在凿除时对柱根部的外围箍筋进行割除，但对柱的内箍进行保留，以最大程度的减小凿除时的施工难度和保证凿除过程中的施工质量，且箍筋为三级钢不利于反复弯曲利用。待框架柱内部需凿除的砼全部凿除后清理干净界面后，将新加工的箍筋采用电焊焊接（充分保证焊缝质量、长度满足规范等有关规定的要求）。进行框架柱根部砼凿除工作是应采取对称原则，以保证在凿除过程中柱的重心不移位，即保证了该框架柱加固完成后其重心仍在轴心位置，满足该柱的轴心受力要求，具体凿除的过程为1—5¬¬—3—7—8—4—2—6的顺序进行施工。凿除至砼界面时应凿成倒“八”字型，经监理单位进行隐蔽工程验收后再进行模板支设，下部1000和600的部位按原框架柱800×800截面和相应高度进行支设，在上口100的部位将模板支撑45度角的倒喇叭口形状，模板支设应满足相应的刚度，防止新浇筑砼在进行振捣时炸模；新浇筑的砼应采用原砼强度高一等级并掺适量微膨胀剂，在进行浇筑前应对界面进行套浆和湿润处理，振捣时应选派施工经验丰富的老师傅进行作业，应细心振捣，防止漏振的同时也防止过振，浇筑完成后应对新浇筑砼进行认真养护从而充分保证新浇筑砼的施工质量。待新浇筑砼达到设计强度后方可对外部的格构柱支撑系统进行拆除，同时用做好相关试块和资料的整理收集。
结束语
经过上述加固方案实施以后其加固方案非常顺利，经济效果十分明显。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。