各类加固方法在某地下车库加固工程中的综合应用.pdf
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1、第 54 卷第 20 期 2023 年 10 月Vol.54 No.20 Oct.20232549 建 筑 技 术 Architecture Technology各类加固方法在某地下车库加固工程中的 综合应用宋可加(四川省建筑科学研究院有限公司,610000,成都)摘要:综合运用各类加固方法对某顶板覆土超载的地下车库进行加固设计。考虑到该项目不具备顶板上方卸载条件,且尽量不影响后续使用,经综合分析评估,最终采取直接剪切性锚栓钢板加固法、体外预应力加固法、增设支点法及传统增大截面法相结合的综合加固法。采用结构计算软件对整个施工过程中不同阶段结构内力分布变化加以分析验算。对该加固项目工程概况、设计
2、方案的选择、设计思路、计算分析及施工监测要求进行了论述。关键词:加固;锚栓钢板;体外预应力中图分类号:TU 398 文献标志码:A 文章编号:1000-4726(2023)20-2549-05COMPREHENSIVE APPLICATION OF VARIOUS REINFORCEMENT METHODS IN AN UNDERGROUND GARAGE REINFORCEMENT PROJECTSONG Ke-jia(Sichuan Institute Of Building Research,610000,Chengdu,China)Abstract:Various reinforcem
3、ent methods are comprehensively applied to the reinforcement design of an underground garage with overloaded roof covering soil.Considering that no conditions of unloading above the roof,and the subsequent function would not be affected as far as possible,after comprehensive analysis and evaluation,
4、direct shear bolt steel,externally applied prestressing,adding support and increasing section reinforcement method were finally adopted.The structural calculation software was used to analyze and check the change of internal force distribution in different stages of the whole construction process.Th
5、e general situation of the reinforcement project,the selection of design scheme,design ideas,calculation analysis and construction monitoring requirements were discussed.Keywords:reinforcement;anchor bolt steel plate;external prestressing tendon1 工程概况近年来,地下车库结构出现的质量问题日益增多,其中主要情况为顶板梁出现不同程度的开裂,具体表现为:(
6、1)梁支座斜向裂缝或同时伴随跨中受弯的上窄下宽的竖向裂缝,此类裂缝为受力裂缝,主要是顶板覆土超载(施工阶段或使用阶段)引起的;(2)梁跨中竖向中宽端窄裂缝和箍筋位置处的等宽竖向裂缝,此类裂缝主要是混凝土浇筑后养护不到位、混凝土材料收缩及温差作用引起的。某地下车库共 2 层,采用钢筋混凝土框架结构,修建于 2002 年,抗震设防烈度为 7 度,抗震设防类别为丙类,框架抗震等级为三级,基础采用筏形基础,楼面板及地下室顶板均采用钢筋混凝土现浇板,总长约 90 m,总宽约 80 m,其框架梁主要跨度为 9.0 m 和10.2 m。地下车库一层层高 4.5 m,二层层高 3.6 m,总建筑面积约 11
7、000 m2。2017 年,相关单位在检查过程中发现该地下车库顶板梁有开裂现象,随即对该地下室主体结构进行了安全性鉴定。经现场检查,该地下车库钢筋混凝土顶板梁在梁端支座附近梁侧存在多条斜向裂缝,裂缝宽度由下至上增加,最大裂缝宽度达到 1.2 mm;顶板梁跨中位置存在多条梁侧至梁底的连通缝,裂缝宽度由上至下增加,最大裂缝宽度 0.4 mm。顶板梁典型裂缝如图 1所示。其余检测情况为:该地下室结构构件混凝土强度、截面尺寸、结构布置、钢筋配置情况均符合设计要求,覆土厚度超过设计限值。鉴定结论为:该地下车库安全等级评定为 Dsu级,严重影响整体承载,应采取全面加固、改变用途或更新的处理措施。收稿日期:
8、20230703作者简介:宋可加(1988),男,四川成都人,工程师,硕士,e-mail:.建 筑 技 术第 54 卷第 20 期2550图 1 顶板梁典型裂缝示意2 方案设计2.1 方案选择根据原设计资料、现场检查情况及鉴定报告相关内容对该地下车库进行结构复核验算,验算结果表明:(1)覆土超厚导致顶板框架梁抗剪承载力不满足要求(部分超筋)、抗弯承载力不满足要求(未超筋),部分次梁抗弯承载力不满足要求;(2)板、柱、基础承载力仍满足要求。对于一般承载力不足的梁构件加固,可采取增大截面、粘贴钢板(碳纤维布)等常规方法,但该地下车库加固具有以下特点:一是顶板梁加固后承载力提高幅度特别大,二是加固不
9、具备顶板卸土的条件。经多次论证和分析,最终选择如下方案。(1)在顶板层 x 向 10.2 m 跨度主梁跨内新增 1根或 2 根钢筋混凝土柱以减小梁跨度(增设支点法)。(2)采用直剪锚栓钢板对顶板层 y 向 9.0 m 跨度主梁进行斜截面加固,对梁底粘贴钢板进行正截面加固,部分梁在梁端补充竖向钢板加腋构造(与车道相邻的先增大截面后锚栓钢板加固)。(3)采用体外预应力对顶板层 y 向 9.0 m 跨度次梁加固。(4)采用粘贴碳纤维布抗剪对负一层部分主梁进行加固。(5)加固前在地下室内对顶板梁采取反顶卸载措施。2.2 基本思路2.2.1 增设支点原顶板层 x 向主梁跨度达到 10.2 m,且开裂现象
10、最显著,验算结果也表明,按现有覆土条件,其抗弯、抗剪承载力差值过大,采取粘贴碳纤维或钢板方式已不适用。若采取增大截面法,加宽、加高截面尺寸可解决承载能力提升幅度的限值问题,但由于顶板上方不允许卸土,在顶板下方浇筑混凝土不能满足工艺要求。经与业主单位及建筑专业人员沟通协调,在保证加固后 x 向梁跨内保留 3 个停车位的前提下,采用了增设支点法,即在 x 向主梁跨内增加 2 根混凝土柱以减小跨度,新增柱延伸至筏形基础,为使上部荷载有效传递至新增柱,新增柱浇筑前先采取钢管卸载柱进行反顶。除跨度减小以外,由于 x 向主梁受损比较严重,在其梁端仍采取锚栓钢板抗剪加固措施,以满足后续安全使用要求。x 向主
11、梁增设支点法加固如图 2 所示。0.000新增柱图 2 x 向主梁增设支点法加固示意对于梁下为车行道的,采用了增设 1 根混凝土柱及增大截面的方式,尽可能地兼顾结构安全及使用功能。增设支点结合增大截面加固如图 3 所示。0.000图 3 增设支点结合增大截面加固示意2.2.2 直接剪切型锚栓钢板加固与传统粘贴钢板加固相比,直接剪切型锚栓钢板加固的特点为锚栓侧面与钢板孔壁之间采用特殊构造无间隙接触,从而保证群锚协同受力,确保加固效果。传统方式通过胶粘剂实现界面剪力传递,十分依赖于界面处理施工工艺及使用环境。相比而言,对于承载力提高幅度较高的情况,直接剪切型锚栓钢板加固有明显优势。对于梁抗弯加固,
12、直接剪切型锚栓钢板加固能够有效解决钢板粘接锚固和易剥离的问题,同时通过消除锚栓与钢板孔之间的空隙,实现群锚共同受力的效果,大幅提高抗弯承载力。图 4 为直剪锚栓钢板正截面加固梁后试验得到的荷载 位移曲线1,其中 EJGL1EJGL4 为直剪锚栓钢板抗弯加固试件,ENJGL 为未加固试件。试验表明,构件加固后的抗弯承载力及刚度均大幅提高,其中 EJGL4 的钢板厚度为 20 mm,承载力提高了 196.0%,而 EJGL1的钢板厚度为 10 mm,承载力提高了 122%,远高于 GB 503672013混凝土结构加固设计规范2关于普通粘贴法规定的抗弯承载力提高 40%限值。对于梁抗剪加固3,梁侧
13、的整块钢板自身能够提供抗剪能力,充分发挥组合截面理念的优势。同时,群锚无间隙的共同受力,能够延缓受剪裂缝开展,大幅提高抗剪承载力。图 5 为直剪锚栓钢板斜截面加固梁后试验得到的荷载 剪切角曲线3,其中 SP12023 年 10 月2551宋可加:各类加固方法在某地下车库加固工程中的综合应用荷载/kN位移/mmEJGL4EJGL3EJGL2EJGL1ENJGL10 20 30 40 50 60 70 80 908007006005004003002001000图 4 抗弯加固试件实测荷载 位移曲线SP3分别为3根试件,通过对各试件其中一端进行加固,3根试件抗剪承载力分别提高31.7%、47.8%
14、、40.4%,表明在钢筋混凝土梁侧采用直接剪切型锚栓钢板加固方法是十分可行和有效的,加固效果非常明显。900800700600500400300200100荷载/kN 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014剪切角/radSP1 对比端SP1 加固端SP2 对比端SP2 加固端SP3 对比端SP3 加固端图 5 抗剪加固试件实测荷载 剪切角曲线y 向 9.0 m 跨度主梁的受损情况比 x 向轻,且下方为车行道,不便增设支点。综合比较后,采用了直接剪切型锚栓钢板加固方法。y 向主梁直接剪切型锚栓钢板加固如图 6 所示。0.000直接剪切型锚栓钢板加固图
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- 各类 加固 方法 某地 车库 工程 中的 综合 应用