混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)六

3.3混凝土柱加固設(shè)計(jì)3.3.1鋼筋混凝土柱常見(jiàn)問(wèn)題及原因分折一般來(lái)說(shuō)，柱子的破壞往往是突然的，破壞之前的征兆不很明顯，屬脆性破壞。因此，我們首先應(yīng)了解柱子的破壞特征和破壞原因，以及進(jìn)行必要的計(jì)算分析，隨后對(duì)柱子作出是否進(jìn)行加固的判斷。1.混凝土柱破壞特征鋼筋混凝土柱的兩類破壞形態(tài):受壓破壞(包括軸壓柱和小偏壓柱)；受拉破壞(大偏壓柱)。1）軸壓柱的破壞特征2）小偏心受心柱的破壞特征3）大偏心受壓柱的壞特征1）軸壓柱的破壞特征2）小偏心受心柱的破壞特征3）大偏心受壓柱的壞特征2.混凝土柱承載力不足的原因l)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤(如荷載漏算、截面偏小、計(jì)算錯(cuò)誤等)2)施工質(zhì)量差3)施工人員業(yè)務(wù)水平低下，工作責(zé)任心不強(qiáng)4)施工現(xiàn)場(chǎng)管理不善5)地基不均勻沉降6）商品混凝土問(wèn)題：罐車內(nèi)的混凝土已過(guò)初凝期潤(rùn)管砂漿問(wèn)題7）其他原因：火災(zāi)高溫將混凝土燒酥，并使鋼筋及混凝土強(qiáng)度下降；因遭車輛等突然撞擊，使柱子嚴(yán)重撞傷；因加層改造上部結(jié)構(gòu)，或改變使用功能使柱承受荷載增加等。

在了解混凝土柱的破壞特征、破壞原因，并作出需加固的判斷之后，應(yīng)根據(jù)柱子的外觀、驗(yàn)算結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)條件等因素選擇合適的加固方法，及時(shí)進(jìn)行加固?；炷林募庸谭椒ㄓ卸喾N，常用的有增大截面法、置換法、外粘型鋼法、外加預(yù)加應(yīng)力法。有時(shí)還采用卸除外載法和增加支撐法等。下面將分別對(duì)常用的加固方法進(jìn)行闡述。

3.3.2增大截面法加固混凝土柱1.方法不僅可提高原柱的承載力，還可降低柱子的長(zhǎng)細(xì)比，提高柱子的剛度。特別在抗震設(shè)防地區(qū)，這可使原來(lái)的強(qiáng)梁弱柱結(jié)構(gòu)變?yōu)橛欣诳拐鸬膹?qiáng)柱弱梁結(jié)構(gòu)。具體加固方法有四周外包、單面加厚和兩面加厚等加固方法(圖3.37)。

2構(gòu)造及施工要求在加固柱的設(shè)計(jì)和施工中，加強(qiáng)新舊柱之間的結(jié)合至關(guān)重要，要確保它們能整體工作。在加固柱的構(gòu)造設(shè)計(jì)及施工時(shí)，應(yīng)特別注意如下幾點(diǎn):1）當(dāng)采用四周外包混凝土加固法時(shí)，應(yīng)將原柱表面鑿毛，沖洗干凈，箍筋應(yīng)采用封閉箍（如圖3-38a、b所示），間距應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。2)當(dāng)采用單面或雙面增澆混凝土的方法加固時(shí)，應(yīng)將原柱表面鑿毛，凸凹不平度≥6mm，并應(yīng)采取下述構(gòu)造措施中的一種。①當(dāng)新澆層的混凝土較薄時(shí)，用短鋼筋將加固的受力鋼筋焊接在原柱的受力鋼筋上(如圖3-38c所示)。短鋼筋直徑不應(yīng)小于20mm，長(zhǎng)度不小于5d(d為新增縱筋和原有縱向直徑的較小值)，各短筋的中距≤50Omm。②當(dāng)新澆層混凝土較厚時(shí)，應(yīng)用U形箍筋固定縱向受力鋼筋，U形箍筋與原柱的連接可用焊接法(如圖3-38d所示)，也可用錨固法(如圖3-38e所示)。3)新增混凝土的最小厚度≥60mm，用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于50mm。4)新增縱向受力鋼筋宜用帶肋鋼筋，最小直徑應(yīng)≥14mm，最大直徑應(yīng)≤25mm。5)新增縱向受力鋼筋應(yīng)錨入基礎(chǔ)，柱頂端應(yīng)有錨固措施?？蚣苤庸讨?，受拉鋼筋不得在樓板處切斷，受壓鋼筋應(yīng)有50％穿過(guò)樓板。新澆混凝土上部與大梁的底面間需確保密實(shí)，不得有縫隙。3受力特征由于荷載未卸除，原柱存在一定的壓縮變形，另外原柱混凝土已完成收縮和徐變，導(dǎo)致新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原柱的應(yīng)力、應(yīng)變。因此，新舊柱不能同時(shí)達(dá)到應(yīng)力峰值，從而降低了新加部分的作用(圖3.39a)。試驗(yàn)表明，只要新舊柱結(jié)合面粘結(jié)可靠，在后加荷載作用下，新舊混凝土的應(yīng)變?cè)隽炕疽恢?，整個(gè)截面的變形符合平截面假定。對(duì)于大偏心受壓柱，新加部分承載力的降低不很顯著：新加部分位于構(gòu)件的邊緣，在后加荷載作用下，其應(yīng)變發(fā)展較原柱快。此外，由于新加部分對(duì)原柱的約束作用和新舊柱之間的應(yīng)力重分布。對(duì)于軸心受壓柱，新舊混凝土間存在著明顯的應(yīng)力重分布。4截面承載力計(jì)算方法采用加大截面法加固鋼筋混凝土柱時(shí)，其承載力計(jì)算應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的基本規(guī)定，并考慮新混凝土與原柱的共同工作。下面計(jì)算摘自《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》

5.4.1采用增大截面加固鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件（圖5.4.1）時(shí)，其正截面受壓承載力應(yīng)按下式確定：

圖5.4.1軸心受壓構(gòu)件增大截面加固

（5.4.1）式中 N——構(gòu)件加固后的軸向壓力設(shè)計(jì)值； ——構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)加固后的截面尺 寸，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)范》GB50010的規(guī)定值采用；和——構(gòu)件加固前混凝土截面面積和加固后新 增部分混凝土截面面積；、——新增縱向鋼筋和原縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值； ——新增縱向受壓鋼筋的截面面積； ——綜合考慮新增混凝土和鋼筋強(qiáng)度利用程 度的修正系數(shù)，取值為0.8。5.4.2采用增大截面加固鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件時(shí)，其矩形截面正截面承載力應(yīng)按下列公式確定（圖5.4.2）：

圖5.4.2矩形截面偏心受壓構(gòu)件加固的計(jì)算注：當(dāng)為小偏心受壓構(gòu)件時(shí)，圖中σs0可能變向式中 ——新舊混凝土組合截面的混凝土軸心抗壓 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可按 確定; 、 ——分別為新舊混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; ——原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋應(yīng) 力;當(dāng)算得時(shí),取; ——受拉邊或受壓較小邊的新增縱向鋼筋應(yīng) 力;當(dāng)算得時(shí),取; ——原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋截 面面積; ——原構(gòu)件受壓較大邊縱向鋼筋截面面積； ——偏心距，為軸向壓力設(shè)計(jì)值N的作用點(diǎn)至新 增受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，按本節(jié)第5.4.3條 確定； ——原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋合力點(diǎn) 到加固后截面近邊的距離； ——原構(gòu)件受壓較大邊縱向鋼筋合力點(diǎn)至加固后 截面近邊的距離； ——受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至 加固后截面近邊的距離； ——受壓較大邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至加固后截 面近邊的距離； ——受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至 加固后截面受壓較大邊緣的距離； ——原構(gòu)件截面有效高度。5.4.3偏心距e應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，但其增大系數(shù)η尚應(yīng)乘以下列修正系數(shù)ψη：1對(duì)圍套或其他對(duì)稱形式的加固：當(dāng)e0/h≥0.3時(shí)：ψη＝1.1；當(dāng)e0/h＜0.3時(shí)：ψη＝1.2。2對(duì)非對(duì)稱形式的加固：當(dāng)e0/h≥0.3時(shí)：ψη＝1.2；當(dāng)e0/h＜0.3時(shí)：ψη＝1.3。例3-恥9某辦公擺樓為九路層雙跨余鋼筋混劍凝土框就剪結(jié)構(gòu)殊，現(xiàn)需紙對(duì)該樓際增加二燒層，經(jīng)噴復(fù)核發(fā)占現(xiàn)個(gè)別赤柱子須凳進(jìn)行加榴固。下駝面給出三某中柱內(nèi)的加固敏計(jì)算。1)利原柱資客料境該中柱曲截面尺污寸為4老00m鐮m×5繭00m機(jī)m。C兆20級(jí)悟混凝土謊，配8ф18縱向擊鋼筋，層秧高=6.丘5m。加忍層后該柱驕為軸心受致壓構(gòu)件，噴承受設(shè)計(jì)元軸向力3鄉(xiāng)豐600k爭(zhēng)N。2)加露固方法吊軸心受奴壓柱采用丹四周外包綁混凝土法考加固較為引有效。方盾法為先將院原柱四周爆面層混凝柜土鑿毛，壇然后配置耽箍筋及縱公筋，并噴姑射50m登m厚C2廟5級(jí)細(xì)石軋混凝土。3)好補(bǔ)配縱胳筋計(jì)算柱計(jì)算謊長(zhǎng)度傍=里1.0腫H=6島.5m查表甜=0.括935由式（3驚-55）銷可得加固柜鋼筋面積苗為上述計(jì)絕算說(shuō)明窗，需加家大截面唱并增補(bǔ)逃鋼筋，蘇選用4火ф14侍即可。例3-11某框架柱川，截面尺徐寸俘計(jì)算武長(zhǎng)度對(duì)稱配筋藏，每邊4Ф20。承受蚊軸力原設(shè)計(jì)無(wú)混凝土C35，實(shí)際強(qiáng)旁度只達(dá)C20。要求進(jìn)影行加固設(shè)址計(jì)?！窘狻浚?）原柱扁承載力逼驗(yàn)算：求偏心薪距增大淋系數(shù)η求受壓區(qū)泊換算高度x，對(duì)偏極心壓力N的作用迫點(diǎn)取矩射。表示該背構(gòu)件為安大偏心妨受壓。原柱能廚承擔(dān)極月限內(nèi)力柱子不趙安全，譽(yù)必須加把固。（2）加固猴柱承載閥力計(jì)算刺：采用混敘凝土圍改套加固江（圖4-3演9）圍套竭厚度強(qiáng)度等級(jí)坡為C30，每邊配3Ф18，符合原假螺定（滿足要喬求）3.3.議3外粘阿型鋼加固們混凝土柱1.概副述所謂外包告鋼加固，貪就是在混盆凝土柱的蘿四角或兩厭面包以型熊鋼的一種糊加固方法澆。它的優(yōu)芹點(diǎn)是：構(gòu)濃件的截面干尺寸增加育不多，但絞混凝土柱著的承載力棗可有較大殼幅度提高干。對(duì)于方核形或矩形猶柱，大多代在四角包屈角鋼，并枝在橫向用極綴板連成托整體，對(duì)撿于圓柱、環(huán)煙囪等圓材形構(gòu)件，漲多用扁鋼喉加套箍的寶辦法(如腰圖3-4啦1所示)捧。在型鋼離與原柱蠅間留有侄一定間承隔，并計(jì)在其間烤填塞乳翼膠水泥意漿或環(huán)蔥氧砂漿得或澆灌巧細(xì)石混轎凝土，長(zhǎng)將兩者鼠粘結(jié)成巾一體的冷加固方忌法稱為蛾濕式外因包鋼加居固法(既圖3-憶41)緊。經(jīng)外包鋼校加固后，幸混凝土柱伐不僅提高夫了承載力禿，又由于尊柱的核芯耕混凝土受從到型鋼套究箍和綴板牛的約束，幕柱子的延倡性也得到愛(ài)了較大的雀提高。2.外滴粘型鋼加賭固設(shè)計(jì)采用外粘型螞鋼加固法時(shí)猴，型鋼粘內(nèi)結(jié)于原柱螞，使原柱機(jī)的橫向變呼形受到型韻鋼骨架的汁約束。同賣時(shí)，混凝錘土的橫向鄭變形又對(duì)之型鋼產(chǎn)生病側(cè)向擠壓穿，使外粘斑型鋼處于帶壓彎狀態(tài)柏，導(dǎo)致型境鋼抗壓承躬載力的降去低。此外柴，如同上蠻節(jié)中的外代包混凝土敗加固一樣聽，后加的麗型鋼亦存足在應(yīng)力滯江后現(xiàn)象，扣影響型鋼攝作用的充乎分發(fā)揮。倍因此，在調(diào)外粘鋼加帖固設(shè)計(jì)時(shí)赤，型鋼的墻設(shè)計(jì)強(qiáng)趙度應(yīng)予的折減。外粘鋼賊加固柱按的正截旨面承載箱力可以查按整截嶄面計(jì)算撤，但對(duì)晉外粘型嚇鋼的強(qiáng)柔度設(shè)計(jì)如值應(yīng)乘啞以折減憂系數(shù)。輩混凝土乒結(jié)構(gòu)加熔固規(guī)范竟規(guī)定，醬受壓邊踐角鋼的折減系數(shù)隔為0.9。外粘鋼回加固柱塘的截面約剛度和沃承載力酷的計(jì)算塵方法。1）截面孕剛度外粘型瞧鋼加固按柱的截兩面剛度陳近似地蜓按下式狡計(jì)算：——分塞別為原見(jiàn)構(gòu)件混孔凝土和脊加固型根鋼的彈標(biāo)性模量桿；——原構(gòu)傍件截面慣立性距；——加固澇構(gòu)件一側(cè)世外粘型鋼螺截面面積槳；——受拉拼與受壓兩六側(cè)型鋼截忠面形心間份的距離。2）軸心頃受壓柱的描承載力對(duì)于外摧粘型鋼梅加固后富為軸心壟受壓的密柱，截孕面承載津力可按紐奉下式計(jì)治算：——新增勢(shì)型鋼強(qiáng)度參利用系數(shù)絞，抗震取申=仇1.0，軌其余取0北.9。3）偏逝心受壓袖柱的承著載力計(jì)墨算正截面承惰載力可按府下式計(jì)算金：由于柱內(nèi)追受拉肢型冬鋼存在應(yīng)朝力滯后現(xiàn)謀象，因此筍其設(shè)計(jì)強(qiáng)妹度應(yīng)予以虹折減。同孝時(shí)，為了嘴計(jì)算方便態(tài)，建議對(duì)蝴拉、壓肢狂型鋼取用聚相同的強(qiáng)頑度折減系萬(wàn)數(shù)瘋0馬.9。在你外粘型鋼蕉加固中，槐外粘型鋼獅一般都采側(cè)用對(duì)稱布償置，由圖截3-42遭可得外片粘型鋼加殺固柱正截歲面承載力諷計(jì)算公式羨。即當(dāng)原柱變?yōu)閷?duì)稱著配筋時(shí)漢，式可憶進(jìn)一步抖簡(jiǎn)化為扎：3.極構(gòu)造要碧求混凝土柱艙采用外包倍鋼加固時(shí)璃，應(yīng)符合犁下列構(gòu)造露要求：1）外包厲角鋼的邊浸長(zhǎng)不宜小價(jià)于25m闊m；綴板藝截面不宜屈小于25惕×3mm怨，間距不蹤蝶宜大于2溝0r（r栗為單根角閃鋼截面的蘋最小回轉(zhuǎn)釣半徑），尋同時(shí)不宜劍大于50撫0mm。2）外包號(hào)角鋼需通踐長(zhǎng)、連續(xù)秩，在穿過(guò)青各層樓板禮時(shí)不得截泡斷；角鋼萌下端應(yīng)伸擦到基礎(chǔ)頂弦面，用環(huán)憲氧砂漿或燒環(huán)氧膠泥芬加以粘錨賭（如圖3衰-42所抹示）；角戀鋼上端應(yīng)辱有足夠的近錨固長(zhǎng)度鍵，可能時(shí)收上端設(shè)置魚與角鋼焊嚇接的柱帽伴。3）當(dāng)精采用環(huán)洋氧樹脂矮化學(xué)灌規(guī)漿外包泄鋼加固開時(shí)，綴煩板應(yīng)緊蠶貼混凝淺土表面尿，并與碰角鋼平榮焊連接撓。焊好梅后，用腸環(huán)氧將文型鋼周覽圍封閉扯，并留承出氣孔捆，再進(jìn)鋪行灌漿降。4）當(dāng)采逮用乳膠水躍泥砂漿粘獄貼外包鋼尺時(shí)，綴板跟可焊于角弦鋼外面。泰乳膠含量賠應(yīng)不少于謊5％。5）型錄鋼表面粗宜抹不已小于2喬5mm意厚的1鬧:3水畏泥砂漿探保護(hù)層師，亦可選采用防茫腐材料焦加以保金護(hù)。華茂大末廈3.3燦.4置鐘換法加賢固混凝欣土柱3.3.護(hù)4.1概他述受火災(zāi)所或因施荷工差錯(cuò)銹等原因走引起混跳凝土柱婚的強(qiáng)度哨下降，辜承載力竄不足，遭需進(jìn)行背加固。膨有時(shí)不樣宜增大除柱子尺穴寸，有愧時(shí)只要漁進(jìn)行局鳳部加固洪等都可棟采用置輩換法加蒼固。3.3.慰4.2剃計(jì)算方法（1）浸軸心受驢壓構(gòu)件事當(dāng)采用領(lǐng)局部置梁換時(shí)，姻其正截尋面承載成力按下恒式計(jì)算介：(3-務(wù)70)當(dāng)采用全曉截面置換兇時(shí)，其正終截面承載賤力按下式附計(jì)算：(3-誤71)式中吉—構(gòu)框件加固后岸的軸向力掙設(shè)計(jì)值；—受挪壓桿穩(wěn)擠定系數(shù)網(wǎng)，按現(xiàn)貓行國(guó)家維標(biāo)準(zhǔn)《榨混凝土妻結(jié)構(gòu)設(shè)共計(jì)規(guī)范星》規(guī)定瓜采用；—保佳留部分篩的混凝溉土強(qiáng)度蕉設(shè)計(jì)值果；—置甲換部分波新混凝傾土強(qiáng)度扯設(shè)計(jì)值推；—保伐留部分毀的混凝么土截面嫂積；—置慣換部分暈新混凝丟土截面穗積；—置換部分羞新混凝土織強(qiáng)度利用躍系數(shù)，當(dāng)無(wú)支杠頂施工時(shí)虎，取能，當(dāng)有工支頂施工販時(shí)，取世。（2）當(dāng)產(chǎn)采用置換釋法加固混瞎凝土偏心停受壓構(gòu)件冷時(shí)，其正堵截面承載濃力應(yīng)按下雖列兩種情澇況分別計(jì)暴算：1.壓氧區(qū)混凝拖土置換液深度呼時(shí)，蒸按新混勻凝土強(qiáng)逆度，采偶用現(xiàn)行序國(guó)家標(biāo)叫準(zhǔn)《混肥凝土結(jié)魔構(gòu)設(shè)計(jì)美規(guī)范》縣的公式略進(jìn)行正畝截面承惠載力計(jì)飾算。2.壓殃區(qū)混凝惱土置換承深度怒時(shí)，其磁正截面株承載力遵按下列狡公式計(jì)桃算：(3-7層2)(3-滋73)式中前—策構(gòu)件加固蜻后的軸向賀力設(shè)計(jì)值穗；—構(gòu)站件置換到用混凝薦土的抗艘壓強(qiáng)度掃設(shè)計(jì)值伙；—原諸構(gòu)件混地凝土抗概壓強(qiáng)度音設(shè)計(jì)值揭；—加固插后混凝土陶受壓區(qū)高凱度；—縱向旺受拉鋼筋議合力中心端至置換混作凝土形心黨的距離；—受哪拉區(qū)縱沒(méi)向鋼筋菜合力中素心至原浩混凝土救形心的聰距離；、僵—受肝拉區(qū)、受種壓區(qū)縱向容鋼筋截面牛面積；—矩形稼截面的寬致度；—縱向腔受壓鋼筋敲合力點(diǎn)至脫受壓區(qū)邊訴緣的距離傷；—縱向?qū)κ軌轰摻罘目箟簭?qiáng)梳度設(shè)計(jì)值蛋；—縱敲向受拉噸鋼筋的執(zhí)應(yīng)力。（3）當(dāng)戒采用置換鉗法加固鋼建筋混凝土件受彎構(gòu)件權(quán)時(shí)，其正多截面承載荒力應(yīng)按下扮列兩種情絲式?jīng)r分別計(jì)暈算：1.壓膨區(qū)混凝斃土置換軋深度捕時(shí)，設(shè)按新混聞凝土強(qiáng)待度進(jìn)行償正截面儲(chǔ)承載力吃計(jì)算。2.壓荷區(qū)混凝倆土置換抖深度與時(shí)默，其正至截面承上載力應(yīng)沾按下列葵公式計(jì)乏算：(3-7鴉4)式中酷—嫂構(gòu)件加拼固后的聯(lián)彎矩設(shè)戒計(jì)值；其余符鳴號(hào)同前傍面。3.3宗.4.絕3構(gòu)嘩造規(guī)定1.置換臥用混凝土隱的強(qiáng)度等久級(jí)應(yīng)按實(shí)箭際計(jì)算確等定，一般曾應(yīng)比原設(shè)萄計(jì)強(qiáng)度等介級(jí)至少提硬高一個(gè)等湯級(jí)，且不壓得低于C瞞25。置宗換的