鋼筋混凝土框架加固處理

宜興市某車間為現澆鋼筋混凝土內框架結構，其平面布置及框架示意見圖9-9-1、9-9-2。該工程于1988年4月開工，當年12月竣工并交付使用。1990年8月發現屋面梁出現裂縫，對屋面梁和樓面進行全面檢查發現，所有屋面梁均程度不同地存在裂縫，但樓面梁未發現裂縫。各屋面梁的裂縫情況基本相似，圖9-9-3、9-9-4為屋面梁裂縫的實測情況。所有裂縫均具有如下特征：

1.與梁的內力分布吻合

2.呈間斷狀態；

3.兩頭小中間大；

4.梁的兩側同一位置均有裂縫。

第1章          裂縫原因分析

9-9-1-1原始設計圖紙復核

3層框架屋面梁恒載22.4kN/m，活載2kN/m，混凝土強度等級為C20。經計算梁中最

大剪力為112.7kN，梁的實際抗剪能力為130.3kN；跨中最大正彎矩為96.6kN·m，應配筋7.95cm2，實際配筋7.63cm2；梁端最大負彎矩為138.1kN·m，應配筋10.05cm2，實配11.37cm2。基本符合設計規范要求，但承載能力無太多富余。

9-9-1-2施工審查

施工正值基建高潮，各種建筑材料供應緊張，屋面所用的鋼材、水泥的質量保證單均是后補的，水泥系某小廠產品。所用石子、砂的含泥量亦超出規定，砂為粉砂。

屋面梁未做混凝土試塊，且混凝土配料時未加計量，僅憑經驗估計。

屋面梁混凝土澆筑完后12h就拆側模，24h多孔板就安裝完畢。

4.  屋面梁混凝土未進行養護。

 9-9-1-3測定屋面梁的實際配筋及混凝土強度等級

 經檢查，配筋規格和數量完全符合圖紙設計要求。混凝土強度等級經江蘇省建筑科學研究院采用回彈-超聲綜合測強法測定發現，3層部分屋面梁、柱大大低于C10，2層部分屋面梁、柱為C10左右，其他層梁、柱混凝土強度等級為C15左右。

 9-9-1-4裂縫原因

 1.根據《混凝土結構設計規范》（GBJ10一89）的規定：“當梁的截面高度超過700mm時，在梁的兩側面沿高度每隔300~400mm，應設置1根直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋”。該工程屋面梁高度為750mm，按規范應設置腰筋，而設計時未考慮這一點，這就有可能因混凝土收縮導致梁腹中出現橫向裂縫。事實上，屋面梁上裂縫呈兩頭小中間大的形狀或許正是由于未配腰筋的緣故。

 2.所用原材料質量較差，特別是砂、石子含泥量較大，砂又為細砂，無質量保證單的小廠生產的水泥質量亦無法保證，使混凝土強度無法達到設計要求。

 3.在澆屋面梁時氣溫較高、風速較大、濕度一般的情況下，混凝土未加養護，勢必加大混凝土的收縮而引發裂縫。據有關資料記載，一般情況下，當風速為16m/s時，混凝土的干燥速度為無風時的4倍。

 4.在事先未對模板和支撐作任何計算和混凝土的強度尚不太高的情況下，過早拆除側模并安裝屋面板，使混凝土內部受損傷較重，導致內部微裂縫擴展。

 5.配制混凝土時沒有計量，未根據實際的水泥標號、砂石的含水量和含泥量折算、試配，施工單位又誤認為屋面荷載較小，可降低混凝土強度等級，導致混凝土實際強度與設計強度相差較大。資料表明，2年齡期的混凝土強度為28d混凝土強度的1.5倍左右，而實測混凝土的強度等級小于C10，可見施工時混凝土強度極低。此外，檢查時鏟除梁表面粉刷層發現某些裂縫中含有石灰，證明施工時梁業已出現裂縫。

從承受荷載極小的連系梁上亦出現裂縫的現象說明，溫度變化亦是引起裂縫的原因。通常宜興市冬天最低氣溫都在0℃以下，施工時（夏天）與冬天的溫差大于30℃，因而隨溫度的下降就會產生3×10-4的相對收縮，加上混凝土硬化時總的收縮達6×10-4，在混凝土強度等級很低的情況下，就會因抗拉強度不足而導致梁出現裂縫。

第2章          加固處理

9-9-2-1對裂縫危害的估計從上述對裂縫原因分析、混凝土強度的實測結果及裂縫示意圖可看出，屋面梁已徹底

破壞，不能再繼續使用，必須立即采取臨時加固措施，以免裂縫擴展而引起結構破壞。

    9-9-2-2加固時需考慮的幾個因素

該工程已交付使用，一、二層內流水線已正常生產，不得影響使用；

加固后必須滿足原設計提出的“有較高的耐火和耐腐蝕性”的要求；

3. 不能影響原有的使用功能；

   4. 必須經濟、安全、可靠；.

5. 頂層柱必須同時加固。

9-9-2-3加固方案

方案一：拆除頂層，重新加固。該法雖能治標治本，但造價較高，工期較長，且施工時如遇下雨可能會因樓面滲漏而影響下層的正常生產，故該法不足取。

方案二：改變屋面梁的受力體系。通過增設支點（柱或托架）的辦法使結構的受力體系改變。可采用圖9-9-5、9-9-6所示的加固方法。

 然而，由于混凝土強度等級極低，且不易測定，給計算帶來不便，而且梁上部鋼筋較少，需加密支座才能承受負彎矩。此外，該加固方案限制了車間內的通行，影響生產。按圖9-9-5加固亦給樓面梁帶來了不安全因素。故此方案不可取。

方案三：加固頂層柱、澆筑附加屋面梁。本工程采用此方案。

9-9-2-4屋面梁的加固

 在原有屋面梁兩側各加150mm×750mm的鋼筋混凝土梁，原有梁僅承受自重，屋面荷載均由新加梁承擔。每根后澆梁內配置主筋4Φ12+2Φ20（圖9-9-7），邊跨梁的一端支承在磚壁柱上，鑿去梁端部位原有圈梁混凝土（圈梁中主筋保留）及部分墻體，后澆梁主筋插入；梁的另一端支承在加固柱的12號槽鋼上（圖9，9-8）。混凝土由屋面板.灌入，其強度等級為C20。梁的加固簡圖如圖9-9-7。

 9-9-2-5頂層柱的加固

 經驗算，除頂層柱外，其他層的柱均滿足強度要求，故僅對頂層柱進行加固（圖9-9-8）。加固時鑿去原有柱內主筋的混凝土保護層，露出所有箍筋及主筋，在柱四角包∟50×6角鋼，其上端部分伸入后澆梁，下端直抵樓面，支承在下層柱上（因下層柱比上層柱截面大），并將角鋼與柱內部分箍筋焊接處作為臨時固定，然后在柱四邊焊接30×4@300鋼板聯結4根角鋼。柱頂垂直于梁的方向焊接∟100×63×8，其上沿梁長方向焊接長650mm的12號槽鋼以支承后澆屋面梁。柱的四周立模后澆C25混凝土。

經按外包角鋼加固柱的正截面承載力計算公式驗算，其強度滿足要求。驗算時不考慮外包鋼架與原柱的共同工作；外包角鋼構架與原柱所受外力按各自剛度比例分配，并適當考慮后澆混凝土的承載力。

9-9-2-6加固注意事項

加固梁的混凝土強度等級為C20，必須先進行試配。

加固梁的混凝土從梁頂灌入，屋面板在支座處沿板孔鑿出槽孔，每塊2孔，尺寸為5cm×20cm。

加固前需對屋面板進行臨時支撐，加固時要有周密的安全措施。

部分混凝土鑿除后，必須清理、濕潤后再行澆筑加固。

混凝土振搗采用插片式振搗器，在屋面板孔內邊灌邊振，梁及所有板孔一次澆搗完成。

6.  梁澆筑2周后方能拆除底模及屋面板臨時支撐。