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蔣炳亮
摘要：通過對柱正截面強度不足破壞特征分析，介紹某商貿城三層柱KZ40截面尺寸和混凝土強度不足的加固處理方法，并對質量效果檢測，得出加固后能達到結構安全使用的結論。
關鍵詞：柱正截面；強度不足；加固處理
當前，房屋建筑以多層、高層建筑為主導潮流。建筑結構廣泛地運用框架結構受力體系，框架由梁、柱組成，柱是最重要的受力構件。柱正截面強度，即是偏心受壓承載力的大小，不僅取決于軸力和彎矩的最不利組合，同時還取決于截面尺寸和材料強度，材料強度包含鋼筋與混凝土強度。在設計和施工過程中，當出現柱正截面強度不足情況，則正確運用加固處理方法，保證建筑結構體系的安全性、適用性與耐久性，具有十分重要意義。
1 柱正截面強度不足破壞特征
鋼筋混凝土框架柱主要承受縱向壓力，其他還承受剪力和彎矩。柱的最終破壞是由于受壓區混凝土的壓碎所造成的，破壞形態有大偏心和小偏心受壓破壞兩類。
1.1 大偏心受壓破壞
柱正截面大偏心受壓破壞特征與適筋受彎構件完全相同，即是受拉破壞。在偏心壓力作用下，較遠的一側截面受拉，較近的一側截面受壓。首先隨著荷載的增加，受拉區出現橫向小裂縫，裂縫不斷發展和加寬，裂縫處的拉力由鋼筋完全承擔，受拉鋼筋達到屈服，形成明顯加寬的主裂縫向受壓一側截面延伸，受壓區高度減小，受壓邊緣混凝土達到極限壓應變而出現縱向裂縫，導致柱截面受壓混凝土被壓碎而遭到破壞。這時，受壓鋼筋一般能達到屈服。
1.2 小偏心受壓破壞
柱正截面小偏心受壓破壞，是從受壓區混凝土壓碎引起開始的，故也稱受壓破壞。離縱向壓力較近一側的鋼筋受壓屈服，而另一側的鋼筋無論是受拉還是受壓，均達不到屈服強度，破壞無明顯預兆，混凝土強度越高，破壞就越突然，危害極大，應當引起十分重視。
2 工程概況
某商貿城，位于桂林市中山北路，平面呈矩形，框架結構，地上六層，地下一層，高31.2m。一至三層層高5.5m，四至六層層高4.8m，建筑面積62229.6m2。在三層6交J軸的柱KZ40，設計截面尺寸750×750mm，C30混凝土。主體結構施工至第五層時，三層柱模板拆除后檢查，發現柱KZ40截面尺寸600×600mm，每邊比設計截面尺寸少150mm，并且在距三層樓面起1.0～1.5m區段內混凝土較松散，敲擊會脫落。經用回彈儀對該區段混凝土進行回彈檢測，強度代表值是16.3MPa。表明該柱KZ40截面尺寸和局部區段（高500mm）混凝土強度達不到設計要求，引起柱KZ40正截面強度不足，存在建筑結構安全隱患，必須進行加固處理。
2.1 引起柱正截面強度不足原因分析
2.1.1 柱截面尺寸不足原因分析
由于四層以上柱KZ40的截面尺寸為600×600mm，三層以下為750×750mm。施工人員一時粗心大意，對設計圖紙未完全理解，誤以為在三層樓面柱KZ40的截面開始變小為600×600mm，柱鋼筋安裝后，只檢查驗收了鋼筋質量，而未檢查柱KZ40的截面尺寸，從而導致了該柱截面尺寸不足。
2.1.2 柱局部區段混凝土強度不足原因分析
在結構平面布置的柱數量、規格較多，并且柱與樓面梁板混凝土標號不同，分別為C30和C25混凝土。在已經安裝好四層樓面模板上澆注三層柱混凝土，是泵送商品混凝土。柱子較高，為了保證混凝土不產生離析現象，就按每2.0m的高度進行澆注。操作工人誤以為每個柱每次每段澆注的混凝土均已用振動棒振實了，一時大意，而恰好遺漏了柱KZ40自三層樓面起1.0～1.5m區段內混凝土，未進行振搗密實，使該柱局部區段混凝土強度不足。
2.2 柱正截面強度不足的加固處理
2.2.1 加固處理方法
針對柱KZ40正截面強度不足的情況，必須進行加固處理，即增大柱的截面尺寸至750×750mm，在截面四角新增加三級鋼筋直徑為25 mm、提高混凝土標號C40（見圖1）。
鋼筋下部采用化學植筋方法，植入舊混凝土長度不小于700mm；上部鋼筋穿過四層樓板并直彎錨固長度為700mm。
2.2.1 加固處理工藝技術要求
1) 舊混凝土面鑿毛。使用磨尖的短鋼釬、鐵錘，對柱截面四周舊混凝土面進行鑿毛，要求露出全部粗糙的新鮮混凝土面和碎石，并用水沖洗干凈，利于新增混凝土與舊混凝土結合成一體，加強新舊混凝土的粘結力。
2）化學植筋。在柱截面四角處，標出新加縱向受力鋼筋位置，然后用電動打孔鉆機正對其位置，進行打孔到下面二層柱內，孔深不小于700mm。將孔內粉塵風吹干凈，灌入化學固結膠，再插入縱向受力鋼筋到孔底。鋼筋要求垂直、不偏移。植筋完成檢測合格后，就可以綁扎新加柱箍筋。
3）柱模板安裝。柱模板安裝尺寸為750×750mm，要求安裝模板垂直牢固、穩定，上下部封口與模板拼縫嚴密，模板應刷隔離劑，并保證縱向受力鋼筋的混凝土保護層厚度。在模板每間距2.0m處，開一小孔洞安裝混凝土溜槽，便于混凝土的澆注和避免混凝土發生離析現象。
4）混凝土的澆注。新增C40混凝土嚴格按施工配合比進行配料攪拌，從柱模板上安裝的溜槽口灌入混凝土，并用附著式震動器進行振搗，振搗要密實，還應做混凝土抗壓試塊一組。混凝土凝結后才能拆除柱模板，及時對新澆注的混凝土灑水養護。
3 化學植筋與混凝土試塊檢驗
新加柱縱向受力鋼筋化學植筋完成后，現場抽取一組三根鋼筋進行抗拔承載力檢測，結果為合格；現場制作一組三件的C40混凝土試塊，經抗壓強度檢測試驗，其代表強度值為54.2MPa，均滿足設計要求。
4 結束語
在工程施工過程中，由于施工管理方面不完善，會發生上述柱正截面強度不足的情況，通過運用正確的加固處理方法，還是能夠滿足建筑結構的安全性要求。目前該柱加固處理完后，使用了較長一段時間，未發生裂縫等異常現象，效果較好。
參考文獻：
[1] 熊丹安 鄢利華 熊海燕 建筑結構 華南理工大學出版社式 2003.4
[2] GB50367-2006 混凝土結構加固設計規范
作者簡介：
姓名：蔣炳亮
出生日期：1971年12月
性別：男
職稱：高級工程師、全國注冊監理工程師、建造師
工作單位：廣西嘉華建設項目管理咨詢有限公司
通訊地址：廣西桂林市西鳳路4號廣西嘉華建設項目管理咨詢有限公司
郵政編碼：541001.
聯系電話：13005942682，0773-2807218。
備注：本論文于2010年公開發表在《山西建筑》雜志上。
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