摘要：論述在加固項目中，通過設(shè)計臨時鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行受壓鋼筋混凝土柱的受力托換，同時闡述受力托換的主要程序和關(guān)鍵工序，確保原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全，為受壓鋼筋混凝土柱的加固提供了一種可靠方法。
　　關(guān)鍵詞：加固；受力托換；用途延伸
　　在已使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土柱或許因為種種原因不能繼續(xù)發(fā)揮其正常承載力功能而需進(jìn)行加固，為確保加固施工過程中原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全，需用臨時結(jié)構(gòu)承受原鋼筋混凝土柱的受力。本文通過已施工的某加固項目為實例，闡述在加固項目中受壓鋼筋混凝土柱的受力托換設(shè)計與施工要點。
　　一、準(zhǔn)備工作
　　準(zhǔn)備工作包括調(diào)查研究和結(jié)構(gòu)檢測兩個方面。
　　1、調(diào)查研究：
　　加固施工前必須對已使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究，全面了解和掌握結(jié)構(gòu)的各項技術(shù)指標(biāo)，為此采用三次調(diào)查進(jìn)行綜合研究評價的方法進(jìn)行。
　　⑴、初步調(diào)查：
　�、�、初步調(diào)查的主要內(nèi)容包括：建筑物概況、建筑物規(guī)模、圖紙與資料、建筑物歷史變遷、建筑物內(nèi)外環(huán)境、業(yè)主有關(guān)人員的意見。
　　②、通過初步調(diào)查要求了解原建筑物的總體情況，為詳細(xì)調(diào)查提供證據(jù)和資料。
　�、啤⒃敿�(xì)調(diào)查：
　�、�、詳細(xì)調(diào)查的主要內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)使用狀況、地基與基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)詳細(xì)資料。
　�、�、結(jié)構(gòu)詳細(xì)資料包括：結(jié)構(gòu)尺寸、變形程度、裂縫情況、構(gòu)件損傷情況、結(jié)構(gòu)連接方式、梁板的剛度和承載力、結(jié)構(gòu)振動特性。
　�、�、通過詳細(xì)調(diào)查要求掌握原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力詳細(xì)情況，為下一步的結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)計算提供依據(jù)。
　　⑶、分析總結(jié)：
　�、�、分析總結(jié)的主要內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)試驗、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)計算。
　�、�、通過分析總結(jié)得出原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，為下一步受力托換設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)。
　　③、本文根據(jù)原有圖紙及使用狀況進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，得原建筑物二層○B(yǎng)列○2線鋼筋混凝土柱最大軸向壓力為Nmax=1000KN；計算長度L0=3.6m。
　　2、結(jié)構(gòu)檢測：
　�、�、結(jié)構(gòu)檢測主要進(jìn)行的內(nèi)容包括：混凝土表面狀況、混凝土強度、混凝土碳化深度、結(jié)構(gòu)變形值、裂縫寬度和深度、鋼筋銹蝕狀況。
　　⑵、根據(jù)結(jié)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)并結(jié)合原設(shè)計計算出原鋼筋混凝土柱、梁、板或地坪的實際承載力，為加固設(shè)計提供數(shù)據(jù)。
　�、�、本文中原鋼筋混凝土柱到了必須進(jìn)行加固的受損程度。
　　二、受力托換設(shè)計
　　1、設(shè)計總體思路：
　�、拧⒖紤]原鋼筋混凝土柱在完全不受力情況下，設(shè)計臨時鋼結(jié)構(gòu)托換原鋼筋混凝土柱的承載力，確保原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全。
　　⑵、設(shè)計臨時鋼柱承載原鋼筋混凝土柱的承載力。
　�、�、在原鋼筋混凝土梁底設(shè)置支承鋼板，并在鋼柱頂部焊接帶螺栓的鋼板，在支承鋼板和柱頂鋼板之間留一定間隙，利用扭力扳手按計算的每根鋼柱的承載力調(diào)節(jié)螺栓，將鋼柱的承載力反作用于原鋼筋混凝土梁上。
　�、取⑦x擇其中二層受力較大且受損程度大的○B(yǎng)列○2線進(jìn)行受力托換設(shè)計。
　　2、設(shè)計主要內(nèi)容：
　　設(shè)計的主要內(nèi)容包括：材料選用、原鋼筋混凝土受力計算、臨時鋼結(jié)構(gòu)布置、臨時鋼結(jié)構(gòu)鋼柱計算、螺栓計算、臨時鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、臨時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接。
　　3、臨時鋼結(jié)構(gòu)布置：
　�、�、考慮到原鋼筋混凝土柱加固施工完后臨時結(jié)構(gòu)需拆除，故臨時結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。
　�、�、○B(yǎng)列○2線臨時鋼結(jié)構(gòu)平面布置示意圖：如下圖1。

　　4、臨時鋼結(jié)構(gòu)詳圖：
　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)詳圖：如下圖2。

　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)柱頂鋼板詳圖：如下圖3。

　�、恰⒘旱字С袖摪逶攬D：如下圖4。

　　5、材料選用：
　　為了便于材料采購和現(xiàn)場制作，梁底支承鋼板和柱頂鋼板選用20mm厚Q235鋼板，其余選用10mm厚Q235鋼板，連接用膨脹螺栓選用Ø16。
　　6、原鋼筋混凝土柱受力計算：
　　由上述知二層○B(yǎng)列○2線鋼筋混凝土柱最大軸向壓力為Nmax=1000KN；計算長度L0=3.6m。
　　7、臨時鋼結(jié)構(gòu)鋼柱計算：
　　⑴、臨時鋼結(jié)構(gòu)鋼柱選擇：考慮到鋼柱頂部中心線兩側(cè)需對稱設(shè)置螺栓，鋼柱選用工字鋼。
　�、啤⒖紤]的計算條件：
　�、�、鋼柱計算按兩端簡支考慮。
　�、�、考慮到因施工原因造成的臨時鋼柱受力的不均衡性，臨時鋼柱按3根承載原鋼筋混凝土柱的受力進(jìn)行計算。
　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)鋼柱計算：
　　每根臨時結(jié)構(gòu)柱軸向壓力為Nmax=1000/3=333.33KN；
　　臨時結(jié)構(gòu)柱選擇І16，其【N】=377.3KN＞Nmax=333.33KN；
　　故鋼柱滿足要求。
　�、�、根據(jù)結(jié)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)并結(jié)合原設(shè)計，柱頂鋼板選用300×400滿足要求。
　　8、螺栓計算：
　　⑴、螺栓選擇：根據(jù)臨時鋼結(jié)構(gòu)每根鋼柱最大軸向壓力Nmax，擬每根臨時鋼柱上選用6顆普通5.6級Ø22螺栓。
　�、�、螺栓驗算：
　　每顆螺栓所受剪力Tmax=333.33/6=55.56KN,
　　其σmax=55560/380.1=146.17N/mm2＜【fvb】=190N/mm2；
　　故螺栓滿足要求。
　　9、臨時鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：
　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計：
　�、�、考慮到施工成本及施工工期的因素，利用原結(jié)構(gòu)作為臨時鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
　　②、臨時鋼結(jié)構(gòu)如位于底層時，則利用原有混凝土地坪作為臨時鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
　　③、臨時鋼結(jié)構(gòu)如位于二層或以上時，則利用鋼筋混凝土梁作為臨時結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，并在下層鋼筋混凝土柱上設(shè)置鋼牛腿承載臨時鋼結(jié)構(gòu)所傳荷載。
　�、�、用磨光機將原基礎(chǔ)面或樓面混凝土磨平，并將膨脹螺栓與鋼柱底板焊接。
　�、啤⑴R時鋼結(jié)構(gòu)位于底層時其底板計算：
　�、佟⒏鶕�(jù)原設(shè)計圖紙并結(jié)合結(jié)構(gòu)檢測數(shù)據(jù)，得出其地坪的承載力為Q1KN/mm2。
　　②、其底板面積Smin=333.33/Q1。
　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)位于二層或以上時其底板計算：
　　①、根據(jù)原設(shè)計圖紙并結(jié)合結(jié)構(gòu)檢測數(shù)據(jù)，算出原鋼筋混凝土梁的承載力為Q2kn/mm2。
　�、�、其底板面積Smin=333.33/Q2，
　�、�、根據(jù)結(jié)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)并結(jié)合原設(shè)計，柱底頂鋼板選用400×500滿足要求。
　　10、臨時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接：
　　⑴、臨時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接設(shè)計：
　�、�、用磨光機將原鋼筋混凝土梁面磨平，用膨脹螺栓錨入原鋼筋混凝土梁內(nèi)，并與梁側(cè)面連接鋼板連接；然后將梁側(cè)板與梁底支承鋼板焊接。
　　②、臨時結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土梁的連接，如上圖2所示。
　�、邸⑴R時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接采用現(xiàn)場制作現(xiàn)場拼裝的方式進(jìn)行。
　　⑵、梁底支承鋼板計算：
　�、�、按上述臨時鋼結(jié)構(gòu)位于二層或以上時其底板計算的方法，計算梁底支承鋼板的面積。
　�、�、根據(jù)結(jié)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)并結(jié)合原設(shè)計，梁底支承鋼板選用300×400滿足要求。
　　三、受力托換
　　1、受力托換準(zhǔn)備工作：
　　受力托換準(zhǔn)備工作主要包括：工器具準(zhǔn)備、臨時鋼結(jié)構(gòu)制作、原鋼筋混凝土梁磨平等工作。
　　2、受力托換的主要內(nèi)容：
　�、�、受力托換的內(nèi)容主要包括：臨時結(jié)構(gòu)安裝、加力等。
　�、啤⑹芰ν袚Q的關(guān)鍵工序是加力。
　　3、臨時鋼結(jié)構(gòu)安裝：
　�、�、臨時鋼結(jié)構(gòu)安裝的主要程序為：臨時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接板及梁底支撐板安裝→鋼柱底板安裝→鋼柱安裝→鋼柱頂部鋼板與梁底支撐板的連接鋼板安裝。
　�、啤⑴R時鋼結(jié)構(gòu)安裝的關(guān)鍵在于必須確保，梁底支承板中心線與鋼柱中心線在同一垂直線上。
　　4、加力：
　　⑴、加力的主要程序為：螺栓預(yù)緊→對角兩顆螺栓加力到計算值的80%→另外兩顆對角螺栓加力到計算值的80%→中間兩顆螺栓加力到計算值的80%→對角兩顆螺栓加力到計算值的95%→另外兩顆對角螺栓加力到計算值的95%→中間兩顆螺栓加力到計算值的95%→對角兩顆螺栓加力到計算值的100%→另外兩顆對角螺栓加力到計算值的100%→中間兩顆螺栓加力到計算值的100%。
　　⑵、加力前根據(jù)每顆螺栓的受力計算出扭矩，然后根據(jù)扭力扳手的讀數(shù)控制所加扭矩的大小。
　　⑶、加力的關(guān)鍵是調(diào)緊螺栓時需兩兩同時進(jìn)行。
　　四、臨時鋼結(jié)構(gòu)拆除
　　1、臨時鋼結(jié)構(gòu)拆除的主要程序為：兩兩對稱同時松開螺栓→鋼柱頂部鋼板與梁底支承鋼板的連接鋼板拆除→鋼柱拆除→臨時鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土梁的連接板及梁底支承板拆除→鋼柱底板拆除。
　　2、加固的鋼筋混凝土柱強度達(dá)到設(shè)計強度的100%后，才能拆除臨時鋼結(jié)構(gòu)。
　　3、經(jīng)相關(guān)部門對加固的鋼筋混凝土柱驗收合格后，才能拆除臨時鋼結(jié)構(gòu)。
　　五、沉降觀測
　　1、在原鋼筋混凝土柱的主要受力面埋設(shè)沉降觀測點。
　　2、臨時鋼結(jié)構(gòu)拆除前與拆除后各觀測一次，在之后的一個月內(nèi)每隔7天觀測一次。
　　六、受力托換用途的延伸
　　受力托換設(shè)計的用途非常廣泛，既可以用于加固項目，也可以用于改造項目。比如在某些改造項目中往往需拆除某根柱子，此時就可用上述受力托換的設(shè)計方法。
　　

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