某工程底层柱混凝土置换方案

蒋新川

(四川省第三建筑工程公司,四川成都 610051)

某工程底层柱由于施工原因造成混凝土强度等级低于设计强度等级 C30,为保证工程质量,项目部决定把该柱混凝土全部剔除,重新浇筑,进行置换。

1 现场概况

此工程为地上 4+1层,其中顶层为跃层,建筑高度17.334m,结构形式为框架结构,需置换的底层柱位置见图1。工程主体结构已经封顶,里脚手架拆除完毕,二、三层(8)～(12)轴交(B)～(F)轴砖砌体已砌筑完成。

2 置换方案

2.1 施工前准备

图1 置换柱平面位置示意

(2)选择壁厚 6 mm,直径 300mm的钢管作为底层及地梁与基础间的临时支撑体系,二、三、四层选择壁厚 5mm,直径 200 mm的钢管进行卸载,跃层采用早拆顶撑进行卸载。施工时,上下支撑应层层对齐,置换柱所承担的永久荷载经层层传递由临时支撑体系传至基础。钢管的上下口用 10mm钢板封死,钢板四周与钢管口焊接牢固。钢管同结构构件间用钢楔子楔紧。支撑卸载体系参见图 2～图 4。

(3)支撑体系完成后,先用凿子人工剔除柱子Ⅰ区的混凝土(参见图 6),剔除高度为 2 300mm,即从板面下 800mm至地梁顶面的高度,参见图 2。

2.2 模板支设

(1)支模前将置换柱处杂物全部清理干净。

(2)模板支设:模板采用木模板,背杠采用 50mm×100 mm木枋,柱箍采用 48×3.5的钢管,支撑方式不再详述。支模时柱根部应留置清扫口,上端应留喇叭口,中间留浇筑口。

2.3 钢筋安置

(1)在 I区安置 450mm长两排 10插筋,间距 200mm,参见图 5。

(2)在置换柱上口水平施工缝处植入 4根 12钢筋,I、Ⅱ区内各两根,分别伸入置换柱内 1m长。

2.4 混凝土浇筑

置换的混凝强度等级定为C40膨胀混凝土,比原有混凝土强度等级 C30,提高两个等级。

2.4.1 材料选择

水泥:用 42.5R号普通硅酸盐水泥。砂:采用中砂,施工前应仔细清洗干净。石子:0.5～3.2 cm碎石,施工前应仔细清洗干净。水:用不含杂质的洁净水。外加剂:根据要求选用早强剂、膨胀剂等,掺入量由试验室确定。

图2 支撑卸载体系立面布置

图3 底层钢管支撑平面布置

图4 钢管支撑大样图

2.4.2 作业条件

(1)混凝土配合比经试验室确定,配合比通知单与现场使用材料相符。

(2)450mm长两排 10插筋已按间距 200 mm留设完毕, 12钢筋已植入。

2.4.3 混凝土浇筑、振捣

(1)置换柱根部在浇筑前先铺 50 mm厚与混凝土配合比相同的水泥砂浆或减石子混凝土。

(2)浇筑方法:将混凝土卸在铁盘上,再用铁锹灌入模内。

(3)浇筑置换柱时,先将振捣棒插入置换柱根部,使其振动再灌入混凝土。混凝土应分层浇筑、振捣,每层厚度不超过 600mm,边下料边振捣,一次浇筑完成。

(4)Ⅰ区养护 7 d后(根据现场试块强度达到设计值的80%来确定具体施工时间),即开始施工Ⅱ区,先剔除Ⅱ区原有混凝土,再采取人工凿毛、刷毛的办法处理Ⅰ区已置换混凝土的表面。并剔出预埋的 10插筋,布置好后,再完成12植筋,最后浇筑Ⅱ区混凝土。

2.5 钢管支撑的稳定性计算

本工程底层支撑体系钢管直径 300 mm,壁厚 6 mm。A=5 539mm2,I=59 870 619mm4,i=104mm。

Q 235钢的抗压强度设计值为 205N/mm2。

图5 置换柱施工顺序及插筋留设示意

图6 KL2、KL3、KL19平面位置

根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003,此类钢管截面为 b类截面,钢管支撑按无侧移框架柱计算,由于上下均考虑铰接,计算长度系数取 1,钢管支撑的计算高度 L0取2 400mm。

长细比 λ=L0/i=2 400/104=23.1

查GB 50017-2003附录表C-2 λ=23.1时,φ=0.96

由于只是主体结构荷载,不考虑活载的影响。由设计提供数据,GZC1、GZC2、GZC3所受的恒载标准值分别约为

GZC1=111.78 kN,GZC2=86.73 kN,GZC3=237.33 kN,因此只需计算 GZC3的稳定性即可。竖向力设计值 N=237.33×1.2=284.8 kN

σ =N/(φA)=284 800/(0.96×5 539)=53.56 N/mm2<205N/mm2安全

2.6 底层框架梁的受力复核

由于采取层层卸荷的施工措施,底层框架梁KL2、KL3、KL19(各梁的平面位置参见图 6)梁端主要承担了 KZ6的自身重量。由于 KL2的截面高度最小,只须对 KL2进行受力验算。

KL2截面尺寸为 200 mm×400 mm,上部钢筋为 3根HRB 400级 18,下部钢筋为 2根 HRB400级 16,混凝土强度等级为 C25,箍筋采用 8@200。

KZ6传至 KL2梁端的集中恒载标准值为 21.9 kN

产生弯矩大小为 M1=26.3×(0.5+0.35/2)=17.75 kNm

梁板自重产生的剪力及弯矩大小为:

总剪力及总弯矩为:

2.6.1 KL2的受弯承载力验算

应用规范 GB 50010-2002得:

2.6.2 KL2的斜截面受剪承载力验算

应用规范 GB 50010-2002得

因 26.3/31.2=0.84>0.75集中荷载产生的剪力值大于总剪力值的 75%以上,因此按下式进行计算。

λ=a/h0=675/(400-34)=1.8 >1.5,<3.0 取 λ=1.8计算。

3 结 论

在方案实施过程中,施工方对底层梁进行变形监控,未发现问题,置换完成后效果较好,获得了建设单位的认可,并为这类质量问题的处理,提供了很好的思路。

[1]GB 50010-2002混凝土结构设计规范[S]

[2]GB 50017-2003钢结构设计规范[S]