当框架柱的混凝土强度偏低或有缺陷导致承载力不足时,如果强度降低和缺陷深度相对较小,并且满足混凝土加固规范要求,可采用局部凿除缺陷部位,加大截面、包钢、碳纤维补强等方法对框架柱进行加固。但是如果强度损失过大或者缺陷程度过大,或者不满足混凝土加固规范要求时,就需要采用对框架柱的全截面进行置换处理方法。框架柱的置换方法有多种,这里推荐并介绍其中一种方法,其具体步骤如下:
(1)本方法是采用型钢或者钢管支撑进行框架柱的置换施工,在需置换框架柱的四周框架梁位置,从框架柱下方的基础顶面至需要置换的框架柱所在楼层的上部框架梁底之间设置钢支撑,需要置换的框架柱所在楼层的上一层也要相同支撑。钢支撑可以用H型钢或钢管,截面由计算确定,所有支撑的型钢受到的合力应不小于被置换框架柱荷载的1.2倍。确保通过这套钢支撑系统,把与需置换的框架柱相连的框架梁的上部荷载传递至柱下基础上,对需要置换的框架柱进行架空处理。
钢支撑的安装应按设定的工艺流程进行,基本要求是,和框架梁连接的型钢及其垫板等均需焊接牢固,和基础相连接的下端或上端的梁下设置千斤顶,向上顶起,可以配合钢楔固定,还可以加焊加劲板,就是施加预撑力,使需要置换的框架柱的上层框架柱所承受的荷载保持不变,不能受到拉力,这些都是要根据计算确定的。上述所有构件和所有过程都需满足模型计算的要求,包括千斤顶选择等。钢支撑安装流程一般是按照钢支撑柱脚下部找平、安装钢支撑、固定及校正钢支撑垂直度、安装钢支撑顶部千斤顶、安装千斤顶顶部钢板、施加预顶力的次序进行施工的。
如果框架柱承受的荷载较大,可以在需要拆除的框架柱上层柱子的底部临时设置双向拉梁,增加稳定性。可以视情况决定是否需要设置大面积脚手架支撑系统进行辅助施工。
框架柱的基础是锥形独立基础时,需要先把锥形部分用相同强度等级混凝土填平,钢支撑系统安装前还需用1:2水泥砂浆在需要安装钢支撑的柱脚位置进行找平处理。
(2)在钢支撑施工完成后,把需置换的框架柱混凝土除,凿除过程从上往下进行不得损坏原框架柱的主筋,凿除范围为基础面至上部框梁底(或两层框架梁之间),凿除过程产生的破碎混凝土需要清理干净,如果框架柱的纵筋数量不足,可以用植筋增加框架柱的竖向钢筋数量。还要检查柱子箍筋,如箍筋不足时应增加箍筋,并绑扎牢固,建议按全高加密处理。在拆除过程中,如果钢筋有损伤,应做废弃处理,并按相同规格进行替换。
(3)如需增加钢筋时,增加的钢筋下部入基础或下层框架柱的核心区,上部也是如此,并对需置换的框架柱进行钢筋绑扎施工如需加大断面时,应从被置换的框架柱开始到基础全长加大断面,按《混凝土结构加固设计规范》GB-中加大断面的要求施工。采用比原设计提高一个等级且不应低于C25的微膨胀混凝重新进行浇筑需置换的框架柱。
(4)整个施工过程中,应进行沉降和变形观测,严格控制变形值。施工过程要严格执行施工方案,严格控制千斤顶的顶升力,严格控制钢筋和混凝土拆除过程,并辅助必要的监控手段。
(5)置换后框架柱的混凝土强度应达到原设计的80%以上时,才可拆除钢支撑系统。
注:所有的过程和构件都要符合《混凝结构加固设计规范》GB-的相关计算和构造要求,整体模型包括施工阶段和使用阶段的计算等。具体施工示意图如图5.13-1所示(仅作为示意参考),其中图一为底层采用H型钢
的钢支撑示意图,图二为中间楼层采用钢管的钢支撑示意图。
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