建筑结构检测与加固

建筑结构检测与加固

                         -期末论文

院系：土木工程与城市建设学院

专业：建筑工程技术

姓名：朱伟志

班级：土B0842

学号：14

房地产交易大厦结构混凝土强度不足问题

摘要：混凝土强度不足是一个普遍存在而又难于解决的工程实例问题，本文结合工程实例对出现混凝土强度不足问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些正确的处理方法。

关键词：混凝土  强度  加固  措施

一、工程实例

1999年4月12日至6月2日，武汉房地产交易大厦地下室一、二层柱、剪力墙等构件经施工检测，发现混凝土强度等级未达到设计要求。

二、工程概况

武汉房地产交易大厦位于汉口建设大道路路口，地下1层，地面以上25层，总高度99.5m，总建筑面积41000㎡，裙房7层，为交易大厅及大空间的办公室，8～11层为招待所，12～14层为写字楼，25层为大空间的多功能会议厅，该楼是一幢综合性大楼。该工程为框架剪力墙结构，按七度抗震设防，框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。该工程由武汉市房地局开发，中南建筑设计院设计，中建四局武汉分局总承包，武汉诚信监理公司监理，商品混凝土由武汉市混凝土供应公司和武汉中村混凝土制品有限公司供应。

三、质量问题与工程检测

1.质量问题概况

1999年4月12日至6月2日，武汉市混凝土供应公司向武房交易大厦工程底板承台，一至二层的部分梁、板、柱及剪力墙供应了商品混凝土2576.8m³，混凝土强度的设计等级分别是：底板与承台为C35，地下室与一、二层柱、剪力墙为C50，一、二层梁板为C45。商品混凝土的交货检验按照国家标准GB14902-94共制作试块33组，试验工作由武汉市建筑工程质量监督检测中心承担。经检验发现，约1228m³混凝土、共15组混凝土试块抗压强度达不到设计要求。其中，柱子有5组的检验值为38.4MPa、38.0MPa、34.2MPa、40.5MPa、40.6MPa，一层剪力墙有一组的检验值为35.5MPa。地下室底板有4组的检验值为34.1MPa、33.2MPa、30.6MPa、29.6MPa，二层剪力墙有3组检验值为38.2MPa、31.8MPa、37.2MPa，地下室水池侧壁等有2组的检验值为36.1MPa、34.2MPa。强度不合格的混凝土分布大致是地下室的全部柱和地下室的顶板、一层的28根柱、部分剪力墙及1/2面积的二层楼面梁板结构，二层全部柱、剪力墙及约1/2面积的三层楼面板结构，强度不合格混凝土涉及面广而量多，所以该工程结构混凝土的质量问题是非常严重的，必须查清问题，并进行加固处理才能继续主体结构的施工。

2.工程检测

为了查清问题，及时处理、消除隐患，决定对地下室、一层及二层混凝土进行全面回弹，并对部分混凝土进行抽芯检测，检查混凝土的实际强度。1999 年   6月～1999年7月，湖北省建筑工程质量监督检验测试中心分两次对该工程地下室底板、柱、一层柱、剪力墙、二层梁、柱、剪力墙等20个部位进行了抽样取芯，检测结果混凝土最小换算强度为16.3MPa，最大换算强度为34.2MPa，远远达不到设计要求。

四、质量问题原因分析 

事故发生后，引起各方的重视，武汉市商品混凝土管理站于1999年7月召开了该工程有关方面的情况调查会，收集了商品混凝土生产、使用的有关资料，并请有关专家勘察商品混凝土生产、使用现场，查阅有关资料，分析了商品混凝土强度达不到设计要求的原因，认为武汉市混凝土供应公司供应的混凝土不合格的主要影响因素是：混凝土配合比设计不合理，未充分考虑生产用材、温度、运输及施工对混凝土强度值的影响；混凝土所用集料含水率波动大，造成水灰比不稳定，影响混凝土强度；混凝土搅拌楼的操作人员没有严格执行操作规程，计量不准。

五、加固方案分析与加固设计

1.加固方案分析

1999年7月，业主武汉市房地局委托武汉市工程建设技术专家组对该工程结构混凝土质量问题进行技术咨询，专家们在听取了建设、设计、监理、施工及商品混凝土供应单位的情况介绍，查阅有关技术资料和文件后，进行了认真分析研究，提出了处理意见。关于处理原则，专家们提出，对于地下室承台、底板及楼面梁、板，如果其抗剪承载力能满足要求，则可以不采取加固处理措施；对于剪力墙，经过验算，一部分需要加固，一部分可以不采取加固处理措施；对于框架柱，因混凝土强度等级远远未达到设计要求，柱轴压比超过了抗震规范中对柱轴压比的，即使柱构件能满足各种荷载组合作用下的承载力和正常使用要求，柱仍需要进行加固处理。关于柱加固处理方法，专家提出了对地下室框架柱采用“加大截面法”方案，对上部结构柱采用“托梁换柱法”或“部分换柱法”方案。

2.加固设计

设计单位根据专家的意见，按照钻芯检测法得出的构件混凝土实际强度，对整幢建筑物进行整体计算，电算分析结果显示，剪力墙各墙肢除两侧简体中200mm厚墙体外，均按照构件要求配筋。本工程其他部位暗柱，墙体水平筋及竖向筋实际配筋率均满足要求，因此剪力墙构件中仅200mm厚墙体需要加固处理；地下室、一层及二层混凝土强度达不到设计要求的框架柱均需要加固；地下室承台、底板及楼面梁板等构件经过复核，满足设计要求，不需要进行加固处理。在选择加固方案时，业主提出不拆除，尽可能少加大截面，尽可能缩短处理时间的三点要求。考虑到业主方的使用要求，设计单位在反复核算比较后，决定对地下室及一、二层框架柱采取不同的加固方案，对地下室框架柱及剪力墙采用“加大截面法”进行加固，对一、二层柱采用“部分换柱法”进行加固。

（1）地下室柱的加固——加大截面法。加固结构属于二次受力结构，加固前原结构已承受部分荷载，即第一次受力；柱加固后，新加部分和原柱截面部分一起分担新增荷载，即第二次受力。当原结构达到规定的轴压比时，新加部分的应力应变可能仍很低，新老混凝土能否共同工作成为一个整体，主要取决于结合面的构造处理及施工方法。而对于四面采用混凝土围套加固的柱，因配置有贯穿结合面的封闭式箍筋，一般可以认为新老混凝土能共同工作，整体受力。在加固设计时，假定新老混凝土的弹性模量相等，且其轴心拉压强度设计值相等，以柱原截面部分的轴压比不超过原设计的轴压比为依据计算出截面应增加的面积。根据计算地下室柱加固后截面由1300mm×1300mm，1100mm×1200mm，800mm×800mm分别增加至1700mm×1700mm，1350mm×1450mm，1150mm×1150mm，柱中新加纵筋通长设置，下端用结构胶植筋于底板锚固，上端伸出地下室顶板后，位于梁宽之外的纵筋，弯折500mm锚固，也可以在其顶端焊接水平短筋锚固，位于梁宽范围之内的纵筋加短筋与梁下部纵筋焊接锚固。新加纵筋（每侧不少于2根），用Φ25@500mm短筋与原柱主筋焊接。

   （2）一、二层柱的加固——部分换柱法。该工程发生混凝土质量事故时，仅施工至三层楼面，根据专家的咨询意见，对一、二层柱采用“部分换柱法”是可行的，设计单位经过计算，要求在加固柱时，凿除一定厚度的混凝土，保留500mm×500mm的芯柱及柱内钢筋，所保留的芯柱能承受现有的梁板荷载，在保证柱内钢筋不被破坏、无变形的前提下，用C60高强度混凝土还原柱截面。设计时仍然以轴压比控制为设计依据。

   （3）剪力墙的加固。该工程中需进行加固处理的剪力墙较少，仅为两侧简体中200mm厚的剪力墙。对于不合格的剪力墙，采用双面加固，剪力墙配筋采用Φ12@250mm×250mm钢筋网。钢筋网与原墙体用锚栓锚固，锚栓用结构胶植入混凝土中，竖向筋、水平筋用结构胶植入底板及相邻墙中。采用C60细石混凝土，厚80mm，用喷射法施工。

六、施工要点

     混凝土加固结构属二次受力结构，新老混凝土之间存在整体工作问题，而整体工作的关键在于结合面的构造处理及施工方法。为使新老混凝土之间有较好的结合强度，在浇灌新混凝土之前，要求清理基面的污垢、浮渣及尘土，并进行冲洗干净，再涂刷水泥浆或乳胶水泥浆等高黏结性能的界面结合剂，随涂随浇。在进行“部分换柱法”加固时，必须确保梁板不发生移位，保留的柱内钢筋不能有变形及被损伤。因此在打凿混凝土之前，必须保证所有支撑牢固可靠，混凝土打凿时，尽量采用人工用钢钎凿打，不得损伤保留的混凝土和钢筋。混凝土浇灌时，其强度必须100%保证，并应控制混凝土坍落度，在与梁底交接处设灌浆孔以备有缝隙时进行灌浆处理，浇捣柱混凝土时在柱中部和顶部留设捣振孔，保证混凝土振捣密实。

七、结束语

     该加固工程于1999年7月中旬开始施工，经过近两个月的精心施工，于1999年9月完成，经设计、质监、建设及监理等各方验收，认为加固工程质量合格，可以进行主体结构的施工。目前该工程已于2001年6月竣工并通过验收后投入使用，经过长时间的观察，未发现任何结构异常，说明这次事故的加固处理合理、可靠，并节约了工程费用，缩短了施工工期，最大限度地减少了国家的损失。

参考文献：

1、混凝土结构设计规范GB50010 2002

2、建筑工程质量案例 科学出版社  2004.8