某汽车平台加固改造设计

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1、第3 6 卷增刊建筑结构 2 0 0 6 年6 月 某汽车平台加固改造设计 刘智敏姜忠国 ( 中国中元兴华工程公司北京1 0 0 0 8 9 ) f 提要通过认真研究柱测报告的检测结果和现场观察，认真分析了某汽车平台混凝土结构产生裂缝的原因针 对超筋粱和结构整体性恢复和耐久性，制订了详细的加固方案，并提出了加固设计时需注意的一些问题。 r 荚簧葡 超载加周 D e s i g no fR e i n f o r c e m e n ta n dR e c o n n r u e t i o nf o rO n eA u t o m o t i v eP l a t f o r m L i uZ

2、 h i m i n ，J i a n gZ h o n g g u n ( C h i n aI P P R E n g i n e e r i n gC o r p o r a t i o n ，B e r i n g1 0 0 0 8 9 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：A c c o r d i n gt ot h et e Mr e p o r ta n dt h eo b s e r v i n gi ns i m 1 I l er e a s o no ft h ec r a c k o i lt h ec o n c r e t es t r u c

3、 t u r ei sa n a y z e di nd e t a i l T h es t r e n g t h e n i n gs c b e m e , sm a to v e rr e i n f o r c e db e a m sa n dt h ed u r a b i l i t yo fs t r u c t u r e sa md r a w nr e s a e c - t i v e l y ，a n dt h ep o i n t sw h i c hs h o u l dh ep a ya t t e n t i o nt oi nt h es t r e n

4、 g t h e n i n g & r ep r e s e n t e d K e y w o r d s ：o v e rr e i n f o r c e d ；r e i n f o r e e m e n t 1 工程概况 工程建于1 9 8 9 年，为钢筋混凝土框架结构。建筑 轴至部分为地下、地上各1 层，其中轴至段层 1 屋顶为汽车平台。作为整个建筑物的一部分，该汽 车平台建筑面积约为35 9 7 4 m 2 ，建筑物的抗震设防烈 度为8 度，汽车装载平台梁、板混凝设计强度等级为 C 2 5 。该汽车平台建成后，作为生产车间的一部分，一 直处于满负荷工作状态。1 9 9 8 年

5、1 月发现汽车平台下 楼盖的混凝土梁、板上有不同程度的开裂。图1 所示 为该楼盖的平面示意图。 l I 二L ，i 1i T L 卜 L _ f r 一1 _ 一j 一1 I ! = 0j 。F ：二f 一。”- ，! - j 一 _ 一 一一卜一一 + 一，- 一L t 。 一 - 一一 一一l 1 1 一一0 一u ，：- r 曩1 焉j ；0 一 + 叫J 二：。j 0 ：熏五：一。一，；。J 一i 一l H 十 ，- i ! r 一一I 。1 ，一 一一 叶寸t 1 1 二上二二E 二j ：。工 。r r 一 一 1 r 。叶一j 一。” 。；摹一；：。军；i j f 一丁1 。 !

6、。 一。 一Il 图1 停车场钢筋混混凝士磺盖结 勺平面不意图 2 检测鉴定结论及建议 根据业主委托的检测鉴定单位对该工程进行检 测，检测结果如下： ( 1 ) 经现场随机钻取芯样进行抗压强度试验得出 现有汽车平台框架粱、板构件混凝土芯样强度。用芯样 强度对现场随机抽样检测的回弹强度进行数理统计修 整，得出现有汽车平台框架粱、板构件的混凝土宴测强 度为：轴一( 西侧) 2 6 ，2 M P a ，相当于C 2 5 ，与原设计 施工图要求相符；轴 一( 东侧) 1 8 7 M P a ，相当于 C 1 5 低于原设计施工图要求。 7 - 3 6 ( 2 ) 经现场随机抽样检测，现有汽车平台框架梁

7、、 柱构件的实测截面尺寸和配筋见表1 。汽车平台框架 梁、板、柱的实涮截面和配筋与原设计施工图相符。 现有汽车平台粱、拄的的实测镶面尺寸和配筋量裹1 内框架主粱东西向内框 构件名称框架内柱 南北向东西向浆欢粱 截面尺寸3 5 0x l0 0 02 5 0 6 5 0“ 0 x 6 5 05 0 0x 5 0 0 柱边上筋 5 立2 8 + 5 盘28 壹2 28 虫2 2 4 血2 2 + 4 生1 2 跨中底箭8 盘2 56 生2 26 鱼2 2( 每倒3 根) 柱边箍筋巾1 2 l ，0 ( 4 )- 8 1 5 0 ( 2 )由B 2 0 0 ( 2 )巾8 1 0 0 十巾6 2 0

8、0 辟中箍筋巾i 2 2 0 0 ( 4 )8 2 0 0 ( 2 )牵8 2 ( 2 )8 2 5 0 + $ 6 蛳 ( 3 ) 经现场普查，现有汽车平台下的框架柱均未见 明显的破损状况。 ( 4 ) 经现场随机抽样检查，现有汽车平台上的路面 板为厚1 0 0 m m 配有底部网格筋的钢筋混凝土板，在板 的下方铺有厚2 0 r a m 细砂减震垫层，垫层下为结构楼 板上表面的防水层。路面板的局部塌陷、破损一般发 生在板块与板块分格的相接部位，表现为板底细砂垫 层流失、板面碾碎、钢筋外露。但其下面楼板完好，因 此认为引起路面板局部塌陷、破损的原因是由于路面 板下细砂垫层的流失使路面板失去支撑

9、面造成，不会 影响建筑的安全使用。 ( 5 ) 汽车平台接蓝钢筋混凝土主粱侧面瞢遍存在 多条中间大两头小的竖向裂缝，部分裂缝延伸至大梁 底部，裂缝多数在粱箍筋处。其中汽车平台轴主粱 侧面的裂缝较严重，在轴交的柱附近，主粱与次粱 交接处有环形竖向裂缝，同时主梁和柱交接处粱侧面 上都有多条上宽下窄的竖向裂缝。主粱的最大裂缝宽 度为0 6 r a m 。裂缝问距1 5 0 m m 左右，裂缝示意见图2 。 汽车平台楼盏主粱两侧的钢筋混凝土次粱侧面普 遍存在多条中间大两头小的坚向裂缝，个别裂缝延伸 至大粱底部形成环形裂缝，个别裂缝延伸至混凝土楼 板面；少数次粱侧面局部有放射状裂缝，其中轴主梁 两侧改粱

10、端部侧面在中性轴以上还存在多条上宽下窄 的竖向裂缝，最大宽度为0 、6 r a m ，裂缝间距1 8 0 2 2 0 r a m 裂缝示意图见图2 。 分析认为温度应力是使作为屋面粱的汽车平台各 框架主、次梁产生裂缝的原因之一。汽车平台框架梁、 板混凝士强度偏低是使各框架主、次梁产生裂缝的原 因之二。 鼍占型基直虬卿 晒卫卫婴卫, J i ；H i , r ! 口工匹丑 ! ! 琊 o t 煺蛐幽婴面生檗裂缝示意图 面西 E ! 与目 。次檗椠端裂缝示意目 图2 主、次鬃裂缝示意图 接现有建筑做法、构件截面尺寸和配筋、楼面使用 荷载( 东风E G l l 4 6 1 装载车) ，取恒荷载分项系

11、数1 2 、 活荷载分项系数1 4 、刹车动力系数1 3 进行计算分 析，结果为：I ) 框架东西向主梁和备次粱在楼面上并 排作用满载装载车时，其承载力仍可满足安全使用要 求；2 ) 当框架的东西向各跨跨中各作用一台满载装载 车时汽车平台的南北向各框架主粱承载力可以满足 安全使用要求；3 ) 当出现紧靠南北向框架主粱两侧各 作用一台满载装载车的最不利荷载组合作用时，框架 主梁的粱底配筋余量较少，此时，若混凝土强度等级低 于C 1 5 时则框架主梁的粱底配筋不足。因此，在最不 利荷载组合的反复作用下，结构构件内产生的疲劳应 力和主、次梁之间的反复连续变形是使有裂缝框架主、 次粱产生裂缝的原目之三

12、。处理建议为： ( 1 ) 由于现有部分框架主粱的混凝士强度较低，在 汽车平台上又很难控制装载车的停放位置不出现最不 利荷载组合的停放情况，因此，为避免南北向框架主粱 经常处于极限承载的状态，建议对汽车平台南北向框 架主粱采用粘钢，进行加固处理。 ( 2 ) 建议采用结构胶嵌缝、外罩两层环氧水泥抹灰 层的方法进行裂缝封闭处理。 ( 3 ) 汽车平台上路面板的修复可采取剔除局部的 塌陷、破损路面、重新铺垫层、重新浇筑j 昆凝土的方法 修复。修复后的路面板应采用弹性结构胶密封板块与 板块之问的伸缩缝，防止细砂垫层的继续流失，使路面 教再次产生塌陷、破损。 3 平台粱裂缝成园分析 3 1 施工质量问

13、题 检测结果显示粱混凝土强度几乎未达到设计强 度。致使梁承载力降低，加上超载使用及混凝土收缩 等，导致粱跨中裂缝厦部分粱端裂缝的出现。特别是 轴至，设计混凝土强度为C 2 5 ，丽实测混凝土强度 仅为C 1 5 。根据抗震规范对于二级抗震等级的框架 梁，其最大配筋率2 5 且粱端混凝土受压区高度# 靠 。的规定，在已有配整情况下主粱和次粱均处于 超筋状态，导致梁出现裂缝。 3 2 设计原因 该汽车平台设计时采用的是老规范，当按新规范 重新验算时，发现次粱即使在原荷载6 0 k N 标准车作用 下，中间踌的裂缝最大也达到04 4 r a m ，太于极限值0 4 m m ，不满足规范要求。加上超载

14、使用等其他原因，就 使裂缝得以发展，不断扩大，以致最大裂缝达到0 6 i n m 。另外平台的总长度为1 l o r e ，根据规范要求至少 应设置两道伸缩缝( 框架结构露天环境伸缩缝最大间 距为3 5 m ) ，但图纸上未设伸缩缝。虽然在混凝土浇筑 时设置了两条后浇带分段施工，但施工质量未得到保 证，后浇带已被严重损坏，选也是粱整体产生裂缝的主 要原因之一。 3 3 荷载作用 该汽车平台原设计荷载为6 0 k N ，而实际使用中荷 载却是8 0 k N 及以上吨位的东风解放车，因为使用荷载 超过原设计荷载，造成动荷载偏大，通过重新验算，主、 次粱的斜截面抗剪承载力均不满足要求。因此，粱端 裂

15、缝产生的主要原因是由于混凝土强度低，在使用荷 载下梁端剪应力超过混凝土抗拉强度而产生斜向 裂缝。 3 4 温度变形和收缩棘变作用 太阳辐射引起的昼夜温差和夏日暴晒后突受雨淋 冷却、冬日低温等引起的温差造成的温度应力，也是梁 板裂缝开展的原因之一。 混凝土在养护期间产生自收缩变形，这些收缩变 形受到粱端柱子的约束及楼板和粱内上下边缘钢筋的 约束，使该部位难以约束混凝土收缩变形，因此。粱产 生竖向中间宽、两端窄的所谓“枣核”状裂缝。 3 5 其他因素 该工程于冬季施工，局部防冻措施做得不是很好， 导致部分混凝土浇灌后早期养护不良，造成混凝土表 面产生冻胀裂缝，并在短时间内迅速发展。 4 加固方案的

16、比较与加同设计 按照检测鉴定报告中给出的混凝土强度实测值 经过理论计算，T 形粱的受压区高度* & 。，粱的受剪 截面也不满足y 0 2 5 卢Z b h 。，主次梁均为超筋粱，属 非正常受力状态。计算表明，粱的承载力下降的主要 原因是由于混凝土强度没有达到设计要求而造成的。 而梁的支座负钢筋及跨中正钢筋均为超筋，也就是说， 只要提高混凝土强度或加大构件截面，菠粱的受力状 7 3 7 态处于正常状态，现有的配筋是能满足使用要求的。 另外，对于斜截面承载力不够的结构构件，最好的办法 是改变构件的截面尺寸。因此，认为检测报告给出的 加固方案，卸外包钢加固法不适合该工程。另外通过 比较分析，预应力加固法、碳纤维片材加固法等也不适 合该工程，最佳