框架柱核心区补强外包钢加固技术的整体施工做法

贾学彬

（吉林省中星建筑工程有限公司，吉林 长春 130052）

随着建筑工程施工技术的创新发展，大跨度、大空间框架结构已成为建筑领域结构构件发展趋势。在该类型结构中，一旦所用的胶结材料强度出现问题，混凝土楼板、混凝土梁、混凝土柱自身均需单件补强。但在联体梁板强度严重不足的情况下，柱核心区部位补强工作将十分困难。保障框架柱核心区不受二次损坏，是框架柱核心区补强的重要环节，而外包钢补强方法一般应用于强度偏低的混凝土框架结构中。基于此，文章结合具体工程，就框架柱核心区补强外包钢加固的整体施工方法进行论述和总结，以供同类工程参考。

1 工程概述

某省试验中学新建综合教学楼1#为四层（局部两层）现浇混凝土框架结构，三层顶标高11.63m。梁、板、柱节点混凝土强度较低，设计混凝土强度等级为C30，实际混凝土强度等级为C17。现将该层梁板混凝土拆除并重新浇筑，对三层顶（标高11.63m）梁柱节点依据设计图纸进行外包钢板补强加固施工。该楼层长45m，宽24.9m，跨度为9.6m×9m。

2 外包钢加固的技术要求

（1）原有的梁板构件混凝土拆除后，将梁纵向钢筋抗扭筋分别从梁端500mm开始分批截断，每个截面截断钢筋数量不大于总钢筋数的1/4，截断位置之间的间距≥900mm。

（2）将梁柱原构件结构的截面棱角打磨成圆角，保证型钢与混凝土间注胶后能够紧密粘接。

（3）所有钢件在施工前需除锈。

（4）现场测量梁内纵向钢筋实际位置，并按测量后所标注的位置在钢板上钻孔，同时钻取锚筋孔。

（5）用钢丝刷将原构件表面松散浮渣刷去并吹净，将钢板除锈打磨出金属光泽，刻痕角度设计为45°，深度约0.5mm，间距≤500mm，在节点区域，其间距应适当加宽。然后用丙酮擦洗干净，将钢板孔与相应钢筋对准后，贴附于构件表面，用夹具卡紧焊牢。

（6）将钢筋和锚筋与钢板开展穿孔空塞焊接。

（7）在梁柱节点上钻孔前，应先探测钢筋，钻孔时应避免损伤原有钢筋。

（8）所有焊接工作完工后再注胶，采用改性环氧树脂胶灌注。

（9）重新浇筑梁板混凝土前，应在钢板表面涂刷混凝土界面剂。

3 梁、板拆除及外包钢加固施工

3.1 三层顶（标高11.63m）梁、板拆除方案

拆除的总体施工顺序：拆除四层新砌墙体→弹出钢支撑柱上预安连接板的定位线→楼层外围45°防护板→外立面双层防护网→加工钢支撑连接板→柱面钢支撑连接板安装化锚安装→拆除板→拆除梁→截断纵筋→凿除混凝土块外运。

具体步骤：

（1）拆除四层新砌墙体及妨碍施工的各种管道、管线及烟道。

（2）柱间钢梁支撑施工，为保证整体结构的安全性，根据框架结构柱的长细比值并结合9m的跨度，选用HN150mm×300mm的工字钢做水平支撑结构。与框架柱相连钢件结构为13mm厚的钢板，其高度为480mm，宽度为300mm。钢件与混凝土柱之间的连接选用的是6M26化学拴锚结构，准备相关焊接、切割等机械设备。

（3）在二层外柱外围沿要凿除的界面外做45°防护板，板面应搭接严密，不得有孔隙，以防凿除物坠落伤人。

（4）三四层外立面均做好外防护优质防护网，以保证施工人员的安全和阻挡凿除物飞溅。

（5）在三层北侧全楼的1/2偏东部分搭设一处出料口，方便两侧的运输。

（6）拆除时注意防护下层混凝土结构。具体措施：在地面铺设2层50mm厚的草苫，最上部做一道防护板，拆除时注意不能有大块混凝土下落。

（7）拆除由西向东进行，从板心向外围拆。为避免对原结构的震动，拆除时宜采用小型电镐。板心拆除后按顺序拆除梁，梁的拆除由梁中向两端进行。

（8）按设计的要求将梁纵向钢筋筋分别从梁端500mm开始分批截断，每个截面截断钢筋数量不大于总数的1/4，截断位置之间的间距＞900mm。所截断钢筋的长度分别为500mm、1400mm、2300mm、3200mm。

（9）为保证三层地面楼板不被上部堆放荷载所损伤，将所凿的混凝土碎块随凿随人工外运。

3.2 外包钢加固施工

外包钢加固的总体施工顺序：施工准备→选购优质钢板→见证取样、送检→框架柱核心区外包钢板定位放线→钻孔植锚栓→锚栓拉拔试验→钢板面除锈、刻痕、钻孔→外包钢板穿筋定位→紧固螺栓→焊接外包钢板、封闭外包钢板下口→灌注粘钢胶。

具体步骤：

（1）施工准备。快装门式移动脚手架，移动脚手架下配转轮及强制制动设施。准备手动滑轮及拉紧绳，长度总计18m。准备20.6kW、1.8m3空气压缩机6台，风镐及管线15套，中型大电镐10把，手提钢筋切断机5台，大锤2把。

（2）选购优质钢板。按要求选购优质Q235B 10-14钢板，钢板必须有出厂合格证及相应检验报告。按结构柱面的实际尺寸切割成块，保证平面尺寸偏差控制在1～3mm，平面平整度为0，厚度偏差不超过0.2mm。

（3）见证取样。主材进场后由监理工程师见证取样送检，复检合格后进行分选规格并按规格分堆编号。

（4）框架柱核心外包钢板定位放线。按图纸要求，所有外包钢板上边线均高出三层顶（标高11.63m）0.1m。在原三层柱的500mm控制线处定出外包钢板边线的点位。按图纸要求将所要植的锚栓点位全部点画到柱面相应位置，并全部通检核对。

（5）钻孔植锚栓。按所画锚栓点位钻孔，深度按设计要求15d（d为钢筋直径），孔径比所植锚栓大4mm，所用胶结料为环氧型专用料，经检验合格。植锚栓后固化时间为24h，此时间内在相对区间做任何工作，都必须保证锚栓杆不位移、不松动，固化完整。

（6）锚栓拉拔试验。当所植锚栓固化24h后做柱体本位下部预植锚栓杆拉拔试验，锚栓杆锚固承载力检验值为32.5kN。依据规范标准现场检测，锚栓非破坏锚固承载力检验合格。

（7）钢板面除锈、刻痕、钻孔。钢板见证取样送检，复检合格后进行分选规格用专用磨片全部人工细致除锈，检查无锈后用丙酮全面擦洗，然后采用角么机专用划片做45°刻痕，刻痕深度约0.5mm，刻痕的纹理均匀深浅一致，检查后用丙酮全面擦洗。按规格将刻痕处理完的钢板料钻孔，钻孔的位置及个数均依据柱面植完的锚栓而定，孔径比所植锚栓大2mm。孔径处理完后立即画面并编号，以便安装选料，防止错安。

（8）外包钢板穿筋定位。将准备好的快装门式移动脚手架固定在梁端柱旁，在柱间钢支撑上系好滑轮及绳子。将柱核心区外混凝土表面处理平整，用滑轮将钻完孔的钢板拉到工作高度（与原有梁纵筋高度平齐），由远向近将原梁截断钢筋全部穿过钢板（包括后植锚栓）。

（9）紧固螺栓。钢板紧靠柱面后拧紧锚栓螺母，由中间向外围对称紧固。柱的四面钢板安装紧固后办理报验手续，待全面检验合格后，从四角开始焊接板缝。

（10）焊接外包钢板、封闭外包钢板下口。现场割取焊件（焊缝厚度≥8mm）送检，为防止焊接产生板应力，采用分层施焊、对称施焊、分段施焊三种控制方法确保钢板面与相邻钢板面无应力、无变形。各钢板面组焊接完工后，各纵向主筋与钢板连接，并将锚栓螺母外侧多出部分切除，电焊点牢。对配有梁端加劲板块的钢板定位焊接，劲板块间的空隙按图要求≥150mm，与纵筋相碰时可加大宽度，保证纵向筋及后植锚栓不受碰创和焊伤。焊接工作完成后，要办理报验手续且全面检验合格后，再撤离所有的焊接机具。清理外包钢板的下口周边，用环环氧型专用料植筋料将下边口全部封严，不得有一丝孔隙，并在无振动的环境下固化24h。

（11）注粘钢胶。封口植筋料经24h固化后，全面检查是否有收缩孔隙，如有孔隙立则用52.5R高强速凝水泥封堵。检查确认无孔隙后准备灌注粘钢胶，所用灌注粘钢胶材料经现场监理工程师见证取样送检，复验结果I类胶A级正拉黏结合强度符合《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB 50550—2010）标准要求。将粘钢胶按比例调配均匀，控制好稠密度，通过高压注胶罐的专用管，将粘钢胶输送到柱核心区外混凝土与外包钢板的上口孔隙内。四面均匀灌注一次成型，同时四面用橡胶锤轻轻敲打，灌注高度与外包钢板的上口平齐。

3.3 施工难点

（1）拆除混凝土废料，并及时清运出楼。若堆积过多超过混凝土楼板承载力，则会对结构造成二次损伤，但若及时清运，边拆凿、边清运，则下部清运工人安全无法保障。

（2）钢板的钻孔位置不易控制。孔位处的钢筋及后植锚栓每一根一个坐标并且孔径不同，一旦有一根筋的位置或直径偏差，则此板无法穿筋就位。

3.4 检查验收

（1）依据《混凝土结构加固设计规》（GB 50367—2013）、《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB 50550—2010）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ 18—2012）规范进行检查验收。

（2）检验。外包钢板的灌注工作完成后36h，所截断钢筋全部连接并支模重新浇筑混凝土。拆模后全面检查所有框架柱核心区补强外包钢无开裂，四层柱梁无变形开裂，三层顶（标高11.63m）框架柱核心区补强外包钢加固检验合格。

4 总结

通过以上对框架柱核心区补强外包钢加固技术整体施工做法的论述，针对施工中遇到的难点，可采取以下解决措施：（1）分区拆除、交叉清运，确保下部清运工人安全；（2）框架结构柱间水平型钢支撑焊接产生水平应力，多点位施焊按编号顺序进行操作。希望文章能为类似加固工程提供参考，以便安全高效地做好加固工程。