高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工方法

杨小平+陈晓帆

摘要：受到混凝土原料自身质量以及强度等因素的影响，施工期间所形成的部分混凝土柱在结构上难免出现不合格的问题，故而需要及时进行加固处理。文章研究了高层建筑混凝土整体置换混凝土加固过程中，对支撑卸荷系统加以应用的主要步骤与方法，总结了加固施工期间的几点注意事项。

关键词：高层建筑；混凝土柱；整体置换混凝土

中图分类号：TUT46 ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ；文章编号：1009-2374（2014）18-0066-03

对于高层建筑而言，钢筋混凝土结构是当前技术条件下最为常见的结构表现形式之一。本结构形式下，混凝土的强度会直接对整个建筑的安全性水平产生影响。但相关实践施工经验显示，受到混凝土原料自身质量以及强度等因素的影响，施工期间所形成的部分混凝土柱在结构上难免出现不合格的问题，故而需要及时进行加固处理。本文提出一种建立在整体置换混凝土基础之上的加固方法，认为本方法能够在不对建筑物自身使用性能与外形产生影响的同时，提高混凝土柱整体结构稳固性，提高综合效益，值得重视。

1结构加固中对支撑卸荷系统的应用分析

对于一般意义上的高层建筑而言，下面几层柱体结构所承受的轴向压力取值相当大，受压状态都具有轴心受压的特点。故而，在置换加固方案的作用之下，钢支撑结构的上端、下端均处于铰接状态下，在计算卸荷作用力的过程当中，仅需要计算竖向荷载。

图1梁端卸载支撑结构示意图

图1即为高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固期间所对应的梁端卸载支撑结构示意图。结合图1可知，在高层建筑混凝柱整体置换混凝土加固的过程当中，为确保操作平台的安全可靠，要求在需要进行混凝土置换的框架柱周边梁端结构内设置辅助柱体（可以是边柱，可以是中柱，也可以是角柱）。借助于辅助柱体来承担在施工过程当中，自制螺旋千斤顶的作用力。通过千斤顶对上梁端以及下梁端结构进行顶紧操作，依赖于钢管支撑的方式实现对柱体结构部分荷载作用力的卸除处理。

同样结合图1，考虑到高层建筑柱上已经建设完成了一大部分比例的楼层结构，或受到较大的梁体结构跨度因素影响，在置换混凝土加固操作期间，仅仅依赖于柱体结构边缘钢管所提供的支撑作用力，还无法达到卸除框架柱荷载作用力的目的。出于对加固质量的要求，还需要采取以下的卸载处理方法：

1.1对柱体结构内部第1部分混凝土进行剔除处理

此项操作主要是指，在柱体结构梁端支撑顶升安装完成后，等同于已经对部分柱体结构荷载作用力加以了卸除。此情况下，整个柱体结构可被划分为如下图（见图2）所示的等份状态。由于其中的1/4已经通过人工方式加以了去除，故可同步实现对相应区域箍筋的截断处理，同时对纵向主筋加以保留。

图2对柱体结构内部第1部分混凝土进行剔除操作示意图

在如图2所示的结构作用之下，整个支撑系统所对应的支撑能力主要由两个部分构成：第一部分为柱边钢管支撑状态下所对应的支撑作用力；第二部分为剔除后剩余柱体所对应的支撑作用力。此状态下，整个支撑系统对应的支撑能力明显高于柱体所承受的荷载作用力。

1.2对主体结构型钢支撑的设置

在图3中，需要使用大型角钢制备形成柱体内型钢支撑结构，上端、下端需要同步完成对钢垫板的焊接作业，选择一端安装螺旋千斤顶，并通过焊接的方式加以固定。在此基础之上，还需要使用结构胶砂浆对混凝土柱体结构与钢垫板的接触面进行找平处理，在结构胶砂浆硬化后对上端、下端进行卸荷处理。

图3对主体结构型钢支撑的设置除操作示意图

进而，可按照同样的方法，遵循以下流程进行卸荷处理：对柱体结构内部第2部分混凝土进行剔除处理→在柱体结构内部设置第2根型钢支撑→对柱体结构内部第3部分混凝土进行剔除处理→在柱体结构内部设置第3根型钢支撑→对柱体结构内部第4部分混凝土进行剔除处理→在柱体结构内部设置第4根型钢支撑。在按照以上方法处理后，柱边4根型钢钢管支撑以及柱体内部缀板柱共同构成完整的支撑系统支撑作用力。即便是在最不良的因素（上部结构施工作业持续开展）条件下，荷载作用力增加，该支撑系统的支撑能力也可满足安全性加固要求。

2混凝土柱整体置换混凝土加固期间的技术措施分析

第一，整体置换混凝土加固过程当中，要求严格按照支撑系统的加固设计方案设计并执行施工步骤。同时，施工作业期间，为了确保混凝土结构与钢支撑结构接触面对应混凝土局部抗压承载力水平的稳定与可靠，要求确保钢支撑区域所对应的钢垫板厚度符合要求，取值建议控制在14.0mm以上。同时，在混凝土与型钢支撑接触面的找平处理中，使用的材料应当为A等级结构胶砂浆，在确保其硬化符合标准后，才能够对型钢支撑结构进行顶紧处理。

第二，在每一阶段对柱体结构内部分混凝土进行剔除处理的过程当中，需要最大限度地实现对剔除截面的严格控制，每次剔除部分应当≤1/4柱体结构截面面积。同时，需要以刚好安装下钢支撑结构为衡量标准，合理提高剩余柱体结构是对应的混凝土截面积，确保加固期间整个作业平台的安全性与可靠性。

第三，在混凝土柱整体置换混凝土加固施工作业的开展期间，螺旋千斤顶顶升操作由专人和专用工具进行，顶紧千斤顶。千斤顶顶升支承力要大于钢支撑支承能力，有利于安全，也有利于钢支撑支承能力充分

利用。

第四，在柱体结构内部混凝土剔除作业完成且钢支撑安装完成后，虽此状态下的系统支撑能力明显高于最不利的要求，但为了在确保加固施工质量的同时，达到合理缩短施工周期的目的，需要尽快结合加固需求，设置箍筋，恢复柱体结构钢筋骨架完整性，支撑模板，根据原有浇筑混凝土的强度等级，上调强度标准，同时需要以微膨胀混凝土作为优选原料。浇筑完成后拆模时需要对新浇筑混凝土进行包裹处理，养护持续时间在7d以上，洒水并保障养护湿度维持在100%标准。养护期间由专人负责对所浇筑混凝土的强度进行监测，在满足实际强度≥70%设计强度的条件下，逐步对柱边钢管支撑进行拆除处理。endprint

第五，当需要置换混凝土加固的框架柱为许多根时，绝不能所有的柱同时进行置换加固施工。为保证建筑结构的稳定性和安全性，多根柱的置换顺序按以下原则进行：首先，置换加固过程当中，同一横轴线上一般只能有1根柱在置换，只有当该根柱新浇筑的混凝土强度等级达到C20以上时，才能进行同一横轴线上第2根柱的置换加固施工，以确保加固的安全可靠；其次，纵轴线上可以有2根或2根以上的柱同时置换，但置换处理需要间隔开展。

第六，从安全性的角度上来说，在针对高层建筑混凝土柱进行整体置换混凝土加固的过程当中，要求安排专人对所置换混凝土柱的结构稳固性进行密切监测，施工现场需要引入固定水准仪以及百分表，同时监控，一旦监控中发现柱体结构顶部产生变形问题，则需要立即对问题产生原因进行分析与处理，从而确保施工的质量与效果。

3结语

结构加固是高层建筑施工中最值得关注的问题之一，结构加固方案类型众多，要求结合工程项目的实际情况，对加固方案进行灵活的选取。特别是对于高层建筑而言，应用混凝土柱整体置换混凝土的加固施工方案，能够解决钢筋混凝土柱因巨大荷载影响而可能出现的结构失稳以及变形问题，提高结构加固的整体效益。本文主要研究了高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工中的关键问题，望能够为后续实践工作的开展提供一定的指导与借鉴。

参考文献

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[6] ；戴妙林，张胤，鞠志敏，等.基于FLAC3D和 ；ANSYS的岩质边坡混凝土置换加固效应的组合网 ；格法[J].水利水电科技进展，2013，33（3）： ；72-76.

作者简介：杨小平（1963—），男，四川邛崃人，四川省建筑科学研究院工程师，研究方向：建筑结构加固设计与施工。endprint

第五，当需要置换混凝土加固的框架柱为许多根时，绝不能所有的柱同时进行置换加固施工。为保证建筑结构的稳定性和安全性，多根柱的置换顺序按以下原则进行：首先，置换加固过程当中，同一横轴线上一般只能有1根柱在置换，只有当该根柱新浇筑的混凝土强度等级达到C20以上时，才能进行同一横轴线上第2根柱的置换加固施工，以确保加固的安全可靠；其次，纵轴线上可以有2根或2根以上的柱同时置换，但置换处理需要间隔开展。

第六，从安全性的角度上来说，在针对高层建筑混凝土柱进行整体置换混凝土加固的过程当中，要求安排专人对所置换混凝土柱的结构稳固性进行密切监测，施工现场需要引入固定水准仪以及百分表，同时监控，一旦监控中发现柱体结构顶部产生变形问题，则需要立即对问题产生原因进行分析与处理，从而确保施工的质量与效果。

3结语

结构加固是高层建筑施工中最值得关注的问题之一，结构加固方案类型众多，要求结合工程项目的实际情况，对加固方案进行灵活的选取。特别是对于高层建筑而言，应用混凝土柱整体置换混凝土的加固施工方案，能够解决钢筋混凝土柱因巨大荷载影响而可能出现的结构失稳以及变形问题，提高结构加固的整体效益。本文主要研究了高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工中的关键问题，望能够为后续实践工作的开展提供一定的指导与借鉴。

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作者简介：杨小平（1963—），男，四川邛崃人，四川省建筑科学研究院工程师，研究方向：建筑结构加固设计与施工。endprint

第五，当需要置换混凝土加固的框架柱为许多根时，绝不能所有的柱同时进行置换加固施工。为保证建筑结构的稳定性和安全性，多根柱的置换顺序按以下原则进行：首先，置换加固过程当中，同一横轴线上一般只能有1根柱在置换，只有当该根柱新浇筑的混凝土强度等级达到C20以上时，才能进行同一横轴线上第2根柱的置换加固施工，以确保加固的安全可靠；其次，纵轴线上可以有2根或2根以上的柱同时置换，但置换处理需要间隔开展。

第六，从安全性的角度上来说，在针对高层建筑混凝土柱进行整体置换混凝土加固的过程当中，要求安排专人对所置换混凝土柱的结构稳固性进行密切监测，施工现场需要引入固定水准仪以及百分表，同时监控，一旦监控中发现柱体结构顶部产生变形问题，则需要立即对问题产生原因进行分析与处理，从而确保施工的质量与效果。

3结语

结构加固是高层建筑施工中最值得关注的问题之一，结构加固方案类型众多，要求结合工程项目的实际情况，对加固方案进行灵活的选取。特别是对于高层建筑而言，应用混凝土柱整体置换混凝土的加固施工方案，能够解决钢筋混凝土柱因巨大荷载影响而可能出现的结构失稳以及变形问题，提高结构加固的整体效益。本文主要研究了高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工中的关键问题，望能够为后续实践工作的开展提供一定的指导与借鉴。

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作者简介：杨小平（1963—），男，四川邛崃人，四川省建筑科学研究院工程师，研究方向：建筑结构加固设计与施工。endprint