多层框架结构梁板柱的加固补强技术

文/叶鹏 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 湖北武汉 430080

混凝土（框架）结构在工业与民用建筑中已经普遍使用，由于各种原因，需要对某些混凝土结构进行加固，以保证其使用安全，延长使用年限或改变用途。结构加固处理方法很多,产生的加固效果也不一样，经济效益也不相同。我公司在郑州某商业大楼框架结构的加固补强工程中采用系列技术取得了良好的效果，也积累了宝贵的经验。

1、工程简介

某商业大楼位于郑州市人民路，截止结构加固时已投入使用五年，框架结构[1]，地下一层，地上七层，建筑面积约4.5万m2，主要使用功能为商场及办公。由于存在结构砼强度远低于设计要求、砼表面碳化、梁板柱出现大面积裂缝等严重质量问题，经过可靠性鉴定，我公司承接该结构加固补强工程，所有梁、柱的防碳化保护层施工；装饰层及其它影响补强工程部分的拆除及恢复[2-3]。

2、工程特点

施工场所为营业商场，按业主要求，每层楼分南北两区域，一半施工，一半营业，且互不影响。该工程工序多、工作量大、工期紧，全部施工材料须靠人工搬运，所用化学材料对环境（温度、湿度、界面洁净度）因素敏感，施工现场管理、安全生产与文明施工要求很高。

3、结构加固施工顺序及工艺流程

由于项目建筑物使用功能的特殊性，施工工期不允许太长，在商场封闭之前，须将施工机具、人员及主要施工材料全部到位，各工序要求衔接紧凑，充分发挥机具与劳动力效率，以保证工期。应确保施工后续材料的供应，制订紧急情况预案。

3.1 工程总体施工顺序：每楼层的南（北）区→北（南）区→该楼层副楼→其它楼层。

3.2 施工总工艺流程

4、梁板裂缝处理

4.1 当裂缝宽度小于0.3mm时，裂缝的修补采用表面处理法，按下列步骤进行：

4.1.1 原结构裂缝处，采用钢丝及丙酮清理干净；

4.1.2 待结构表面干燥后，在表面涂3层低粘度、低固体含量（21%左右）的环氧树脂溶液用以封闭裂缝。

4.2 当裂缝宽度大于0.3mm时，裂缝的修补采用高压灌浆法处理，按下列步骤进行：

4.2.1 先清理混凝土表面，然后在裂缝端部，裂缝交叉处和裂缝较宽处用环氧胶泥埋设灌浆嘴；

4.2.2 封缝：在裂缝两侧（宽20-30mm）涂一层环氧树脂基液，后抹一层厚1mm左右、宽20-30mm的环氧树脂胶泥封缝；

4.2.3 用空压机进行试压，检查密封性；

4.2.4 配制浆液:浆液配比:环氧树脂:丙酮:T31固化剂=100:30:10

4.2.5 灌浆：灌浆前先用空压机将孔道及裂缝吹干净，灌浆压力为0.2-0.4Mpa，灌浆顺序为自下而上，浆液由下面灌浆嘴灌入，上面灌浆嘴出浆为止；

4.2.6 浆液初凝不外流时，拆除灌浆嘴，用掺入水泥的灌浆液将灌浆嘴处抹平封口。

5、粘钢加固施工

5.1 粘贴面处理

5.1.1 混凝土面应凿除粉饰层、油垢及污物，然后用角磨机打磨去1-2mm厚表层，较大凹陷处用结构胶（可加10%-30%的425#普通硅酸盐水泥）修补平整，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，最后用脱脂棉布沾丙酮拭净表面，待完全干燥后备用。

5.1.2 选取厚度为3-4mm的钢板，钢板粘贴面用角磨机进行粗糙处理，直至打磨出现金属光泽，然后用脱脂棉沾丙酮拭净表面，待完全干燥后备用。

5.2 加压固定及卸荷系统准备

5.2.1 商场内货物及办公设施搬迁，卸去待加固构件所承受的活荷载，施工时也尽量避免产生临时荷载。

5.2.2 加压固定采用两种方法：一部分加固构件采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅产生较大压力，且加压同时卸去了构件承担的荷载，使后粘钢板与原构件协同受力，加固效果很好，施工效率较高；另一部分加固构件采用膨胀螺栓、角钢、垫板所组成的系统，该系统需要在加固构件上合适位置钻孔固定膨胀螺栓，但产生压力较小。

5.3 粘结剂配制

我们选择某建科院生产的JGN型结构胶，该胶分为A、B两组份。配制时将A、B两组份在各自包装桶内分别搅拌均匀，按A:B=4:1的配合比各取相应重量组份倒在洁净容器内混合，用搅拌器搅拌约5-10分钟至色泽均匀（金属灰色）为止。搅拌时宜沿同一方向搅拌，避免混入空气形成气泡，配置场所要求通风良好。

5.4 涂胶和粘贴

胶粘剂配制好后，用腻刀涂抹在已处理好的钢板面上（或混凝土表面），胶断面宜成三角形，中间厚约3mm，边缘厚约2mm，再将钢板粘贴在已涂敷胶结剂的混凝土表面，用固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。

5.5 固化、卸加压固定系统

结构胶在常温、低温下均可良好固化，施工时环境温度在20℃左右，我们在48h后撤除加压固定系统，72h后投入正常使用。

5.6 检验

结构胶操作性能极好，正常操作可达到100%的饱满度。检验时用小锤轻击钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超声波检测。若锚固区有效粘结面积少于90%，非锚固区有效粘结面积少于70%，应剥离钢板，重新粘贴。施工验收时，有少数粘钢质量不好，后经过重新处理，效果显著。

6、防碳化处理

6.1 由于原建筑物混凝土已出现大面积碳化，为阻止其进一步碳化，防止所粘钢板锈蚀，对所有梁、柱表面（包括粘贴于混凝土面的钢板表面）均匀刷（喷）涂一遍环氧胶液,再用环氧树脂粘贴一道耐碱GRC网格布（网眼10mmx10mm）；

6.2 在网格布表面喷（刷）涂一层干净的粗砂，待胶液凝固后，粉刷一道20厚M15水泥砂浆。

7、工艺及质量要求

7.1 对粘钢部位的砼结构进行检查，若有空鼓、蜂窝、狗洞、酥松剥落及其它缺陷者，应事先将此部分砼凿除，直至露出坚硬的新鲜的砼面，再采用灌浆方法进行砼面修补。

7.2 粘贴表面若有裸露钢筋，并有锈蚀者，应用钢刷对钢筋进行除锈，并用压缩空气清除表在浮尘，直至露出金属光泽。

7.3 对于修补梁侧可采用吊楔形喇叭口模板、修补梁底可采用吊底部模板进行浇筑灌浆料，浇筑灌浆料时注意预留排气孔、不得振捣等注意事项（详见灌浆料施工规程）。

7.4 浇筑灌浆料后24h立即拆模板，并将多余部分剔除并以砂轮机将其表面打磨平整待用。

7.5 在粘贴面较完好或修补完成后，应对粘贴面进行清洗，用硬毛刷蘸洗涤剂刷除表面油垢污物，再对粘合面进行打磨（或用钢丝刷洗），之后用压缩空气吹掉表面浮尘。

7.6 脚手架的搭设采用满堂红，四周挑出2m，在工作面下满铺跳板，严禁有探头板。工作平台高度距顶板底面为1.8m。

7.7 钢板粘贴面进行除锈和粗糙处理，如钢材表面未生锈或轻微生锈，可用砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽，打磨越粗糙越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。

7.8 螺栓位置的确定：根据以往经验，锚栓设计纵向位置线很可能与砼内钢筋（梁底纵筋）相碰，因此先应按照施工现场的实际情况测出梁底钢筋的位置，使锚栓设计纵向位置线避开梁底纵筋。

7.9 确定锚栓设计纵向位置线后，在钢板上以台钻打孔，打孔完毕后将钢板孔周毛边清理干净。

7.10 按照钢板尺寸与加固梁尺寸在梁上适当位用冲击钻打孔，该孔位应与钢板上孔位吻合。

7.11 将钢板与砼粘贴面仔细清理一遍，注意做过洁净处理的粘贴面在粘贴前不要被污染，做好洁净保护。

7.12 在钢板及砼粘贴面上同时进行涂胶，胶层厚度应尽量均匀，且应两侧薄、中间厚，最薄不应小于2-3mm。将钢板托起与砼面进行粘贴，保证钢板上孔位与砼上孔位一致，将锚栓打入锚固孔内，将锚固螺栓拧紧，同时用橡胶锤敲击钢板，将胶液挤出。钢板四周挤出的胶液应随时清理干净。

7.13 粘贴完毕后不可再进行敲击。

7.14 工程材料应严格按设计要求的型号规格尺寸选取，如有变更应有设计依据。

7.15 钢板与混凝土面采用胶粘剂粘贴后，还须用膨胀螺栓加强钢板与砼的机械锚固。

结论：

（1）对结构加固补强效果的好坏首先取决于选择合理的加固方法，该工程针对建筑物现状选取的加固补强方法最终证明是有效的，并且经济效益明显；其次，施工时必须严格执行设计要求、科学的施工程序以及工艺与质量要求以确保加固工程质量，否则，加固的效果将大打折扣。

（2）由于结构加固工程多数是对已投入使用的建筑物进行的改造，建筑物内的设施及人们在建筑物内进行的一切活动均对加固施工造成不利影响，因此，加固工程施工中辅助措施及协调组织工作显得尤为重要。

（3）结构加固应考虑工程带来的综合经济效果：一、尽可能做到在建筑物不停产的条件下加固；二、尽量不损伤原结构和减少构件的拆除，经验计算其承载力基本满足现行规范要求者，可以保留使用，避免造成不必要时的经济损失。

（4）该工程较多使用易燃的化工材料，施工时就应密封储存，远离火源；在配制与使用现场，必须通风良好，操作人员应穿工作服，戴防护口罩、乳胶手套和眼镜，严禁在现场进食；工作场地应严禁烟火，必须配备消防设施。