一种柱截面增大加固时梁板节点处施工技术探讨

陈 刚 金人杰

1上海申康卫生基建管理有限公司 上海 200041

2上海申康医院发展中心投资建设部 上海 200041

1 工程背景概况

1.1 工程概况及周边环境

本工程位于上海市闵行区，工程由6个单体组成，其中1#～3#、5#以及4#楼地下室为既有建筑，4#楼上部及6#楼整体为新建结构。本文主要以4#楼地下室加固处梁柱板节点处施工技术作为载体进行讨论、研究。

4#楼位于整个场地北块，其北侧为6#楼，西侧为春潮路，南侧为3#楼，东侧为宿舍区。其地下室为2层已建的混凝土结构，上部新增17层钢结构（加固施工完成后建设）。

1.2 加固概况

4#楼原有仅地下室2层，为混凝土结构，因上部新增17层钢结构楼层，为满足承载力要求，其地下室柱采取包箱型钢增大截面的加固做法。箱型钢从底板一直通长加固至±0.000（首层转化为钢柱），由于钢板需穿透楼板，该节点处施工处理非常关键，影响到结构的安全性。

2 施工难点分析

本工程主要加固竖向构件柱，框架梁不做加固，原梁柱节点作为受力关键点，需进行保护，对节点处加固施工要求高。

由于加固的箱型钢为从下至上通长加固，对于楼层节点处楼板需开洞处理，但是开洞或破坏板柱、板梁的连接，所以如何处理该处节点的钢筋、以及复原该处结构为该处施工的重中之重。

3 施工部署

对于加固工程，应根据加固图纸要求，结合现场实际环境和构件尺寸的测量复核，对加固方案进行调整确认，具体方案的确定分析如下：

3.1 施工流程确定

原结构构件测量复核→加固节点方案确认→楼板开洞处理→柱包箱型钢加固施工→高强混凝土灌浆施工（原混凝土柱与箱型钢之间）→楼层梁板节点钢筋及柱钢筋处理→模板施工→混凝土浇筑施工

3.2 节点处理方案确定

经现场勘查复核，4#楼地下室原结构楼板厚度为150mm/180mm，框架梁尺寸基本为400×600mm，框架柱尺寸基本为900×900mm，局部现场尺寸有偏差，但偏差尺寸在设计允许范围内。根据设计要求，原框架柱进行加固，加固形式为外包箱型钢并浇筑混凝土扩大截面，使其成为新的劲性柱，加固后的柱尺寸主要为1600×1700mm、1600×1750mm、1500×1750mm等。加固后的截面在原尺寸的基础上扩大了600mm～850mm，对原结构的梁板影响较大。

加固节点处理方案确定：

本次加固主要为框架柱，框架梁作为结构的主要受力构件，其余框架柱之间的连接不得破坏，在柱加固时其竖向钢板进行优化，应采取包裹框架梁的方法进行施工。

框架柱整体加固范围较大，主要影响为外包钢的上下联通，原结构楼板必须开洞以便加固施工。为降低对楼板影响，根据现场实际情况进行节点钢板优化，减少楼板开洞范围。

楼板开洞处，考虑到加固柱周边不可避免的有材料堆放、人员及设备经过的情况，对开洞处楼板下采取局部加固措施。

楼板开洞处后续需要复原，对于开洞是原钢筋不得全部切断，应按照规范搭接要求，预留出上下皮钢筋的搭接长度。

4 主要施工要点

4.1 外包钢节点深化

原柱加固完成后的尺寸为1600×1700mm、1600×1750mm、1500×1750mm等，但其外包钢尺寸主要为1200×1300mm。由于钢板在地下室上下贯通的，所以楼层处钢板形式对梁板处理影响很大，施工前有限对该处节点板进行深化。

（1）节点钢板深化原则：首先必须保证现场结构及自身结构工程安全可靠；钢结构深化要充分体现及实现原设计的意图、理念及关注重点。要进行科学合理的深化和优化，充分体现其经济合理性；施工设计应以原设计图为依据，加工安装详图设计应以施工图为依据。

（2）节点钢板深化布置：该处节点将原箱型钢板进行分解，按照梁尺寸分成4块T型板以及4个辅框（套接在梁上），这样可以避免破坏原结构梁柱节点，也可以通过拼接让外框钢板通长连接。

节点钢板分解示意图

4.2 楼板开洞施工

根据现场实际情况，梁柱节点处的楼板必须开洞处理，否则无法满足上下钢板贯通的钢柱施工，但楼板开洞后对楼板原结构性能有一定影响，可能涉及到二次加固。如何减小开洞对原楼板的影响，主要由以下几个措施：

（1）考虑到开洞尺寸不大，距离柱边出来600mm。洞口拆除方式采用人工拆除的方法 ，拆除设备主要包含：

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（2）洞口拆除工序为：根据需凿除洞口大小进行测量定位→剥除板表层混凝土→割断与柱、梁侧连接的钢筋（板侧钢筋保留，其长度应满足规范搭接要求）→人工凿除区域混凝土→清理垃圾。

楼板开洞示意图及现场照片

（3）关于楼板处钢筋处理原则，跟柱连接的地方影响到竖向钢板施工的采取切断措施，与梁侧连接区域根据实际情况确定，能保留的予以保留，只剥除混凝土。对于楼板钢筋另一侧（即保留侧）其保留长度应当符合规范中钢筋搭接长度要求，以便后期楼板复原时钢筋搭接。

（4）本工程原有结构板是双向板，由于双向板是依靠两个方向的受力钢筋传递荷载的，受力比较复杂。在柱中心线上有梁的双向板中，梁充当了柱上板带，但板单独充当了中间板带，板角主要在剪力方面起作用，这里很少成为问题[1]。本次开洞主要集中在板角区域，整体对板的影响较小。

4.3 开洞后楼板加固措施

由于楼板角部开洞处理后，该区域局部板变成了悬挑板，由于施工时其材料及人员、设备等不可避免的会在此处进行临时堆放或施工，为了保证施工阶段的安全，同时也为了保证该处楼板不被施工荷载破坏变形，在楼板开洞前对悬挑板区域进行局部加固处理：

（1）加固方式：悬挑板采用Ф48*3.2的钢管支撑临时加固，钢管质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。

（2）临时支撑架采用两跨设置，跨度为1500mm，步距采用2000mm。立杆在同一水平面内对接接长数量不得大于总数量的 1/2，接长点应在层距端部的 1/3 距离范围内，接长杆应均匀分布在支撑架体平面范围内。严禁相邻两根立杆同步接长，立杆的接长应采取满足支撑高度的最少接点原则。

（3）加固排架需设置垂直剪刀撑，垂直剪刀撑沿梁长两侧连续设置；同时设置一道水平剪刀撑，水平剪刀撑应在水平面上与纵横向水平杆形成45°～60°夹角,并与立杆用旋转扣件相连接,不能与立杆连接时,应在靠近立杆节点处与水平杆连接。

4.4 楼板复原施工

楼板开洞后的内力增大和承载力降低与洞口大小直接相关，作为简化处理，当垂直于板受力方向的洞宽度b≤1000mm，或者D≤1000mm，可采用补偿钢筋法[2]。

（1）洞口恢复前将原有钢筋板正，由于在楼板开洞时保留了足够的钢筋长度，其钢筋可以直接锚入后浇筑的柱截面中。对于局部锚固长度不足的区域，可采取将板钢筋与柱钢板焊接连接方式处理

楼板复原钢筋处理示意图

（2）新老砼结合面处理：清除原结构混凝土表面酥松层、浮浆、油污、杂质，若表面有蜂窝、裂缝，应进行修补，修补材料为建筑结构胶拌石英砂（比例1：2）。打磨混凝土直至露出结构坚硬基层本体、擦除表面浮灰后打毛，柱表面凹凸不平度不小于4mm，间距不大于200mm。

（3）砼采用灌浆料砼，结构砼的强度等级必须符合设计要求。浇注砼时钢筋骨架一旦变形或移位应及时纠正。浇注砼时应连续进行，确保密实，浇注时间不超过初凝时间。

（4）养护：在浇注砼完毕后12小时以内对砼加以覆盖并保湿养护，浇水次数应能保持砼处于湿润状态，一般不少于7小时。砼强度在未达到标准前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。

5 总结

本工程是在既有结构的基础因新增楼层导致结构柱加固的工况，由于柱加固采用的是外包箱型钢再配合加大截面使原框架柱变成新的劲性柱做法，导致新增截面增大，直接影响到原结构梁板。本文针对该工况下节点处梁板处理的施工技术进行讨论，为既有建筑加固中梁板柱节点处理提供了参考，具有较高的借鉴意义。