钢筋混凝土柱力流原理中段水平荷载传导加固施工技术研究

在大型复杂公建设计中，为追求外观造型，经常会设计钢结构或钢筋混凝土结构的异形构架层，为原本就复杂的塔式起重机布置、群塔错高带来极大挑战。常规塔式起重机锚固于钢筋混凝土结构之上时，当构件力学性能满足承受塔式起重机动荷载时，无需对结构构件进行加固。但由于塔式起重机平面布置和顶升需要布置于屋面附属结构的小截面构架柱中段，柱自身的力学性能无法满足锚固要求。通过初步了解，国内对塔式起重机锚固位置的结构加强有过研究，但对于在屋面附属构架柱中段锚固的加固措施，使之满足塔式起重机锚固需要的工程难题，还没有可借鉴的经验。故根据工程实际需要，按照力流法中路径最短准则，设计了一种小截面柱H型钢三角斜撑加固体系，使塔式起重机施加在柱中段的水平力，以最短路径传递至屋面框架梁上。该体系包括柱上双面埋件、梁上双面埋件、H型钢斜撑。上述三种构件采用焊接工艺进行连接，起到加强梁柱节点的作用。经设计验算满足塔式起重机锚固要求，工程实践应用效果良好。1、技术特点1.1

技术可靠本工法对塔式起重机锚固位置的小截面混凝土柱后部设置H型钢斜撑，增强其抗弯性能，经结构设计复核计算，加固后的构架柱满足塔式起重机附着受力需要。经现场实际使用检验，能有效保障塔式起重机正常使用。1.2

施工方便本工法在现场实施时，仅需在梁、柱主筋绑扎的同时，将双面埋件固定于构架柱主筋之上，待梁、柱混凝土浇筑完成并达到一定强度后，在梁、柱埋件之间焊接H型钢斜撑。待塔式起重机拆除时，将H型钢斜撑及埋件切除，恢复混凝土结构原状。1.3

适用面广不仅适用于屋面构架柱，其他截面500 mm×500 mm的竖向构件均可通过本工法进行加强，而用于塔式起重机附着锚固。1.4

符合绿色施工理念提高了塔式起重机平面布置的灵活性，在特定工程中还可提高塔式起重机的最大顶升高度，间接减少了流动起重机械的投入及其附带的支撑、油料、人工等投入。2、工艺原理由于塔式起重机运行过程中，塔式起重机通过锚固件传递到混凝土构件中段上的水平力较大，而柱的设计受力工况以承受和传递竖向荷载为主，加之柱截面较小时，柱受力无法满足要求。通过主动引导结构受到的外在的力流，把施加在结构薄弱部位（构架柱中段）的力，传导到结构刚度比较大的部位（屋面框架梁），从而不改变原结构体的受力模式。据此按照力流法中路径最短准则，设计了一种小截面柱H型钢三角斜撑加固体系，使塔式起重机施加在已施工完成钢筋混凝土柱中段的水平力，以最短路径传递至屋面框架梁上，从而达到增强混凝土梁柱节点，满足塔式起重机附着锚固的要求。3

工艺流程及操作要点3.1

工艺流程工艺流程，如图1所示。图1施工工艺流程3.2

操作要点（1）制作双面埋件。1）钢板开孔：按照深化图纸尺寸裁切钢板，在钢板上弹出穿孔位置并开孔，孔径大于钢筋直径2 mm。上、下两块钢板的开孔位置应对应。将钢筋插入钢板孔内，组对点焊临时固定。2）穿孔塞焊：先沿接头根部四周环绕施焊，焊至孔洞中心，使接头根部及底部先熔敷一层；然后将电焊引向四周，重复上述过程分层熔敷焊满全孔，达到规定厚度。熔敷金属表面的熔渣应在结束焊接前保持熔液状态。焊接完成后，及时清理焊渣。（2）安置屋面框架梁埋件及绑筋。首先支设屋面框架梁底模，将埋件安置于梁底模之上；梁主筋和板筋自双面埋件内部穿过，埋件区域的梁箍筋取消。穿梁筋之前，在上板面用气割出一个圆形观察孔，直径100 mm，用于观察混凝土密实性。穿梁筋后，用垫块调整埋件的水平位置，使之位于梁中。（3）浇筑屋面板混凝土及养护。浇筑屋面板混凝土前，梁板钢筋需报监理单位隐蔽验收，合格后方可浇筑。框架梁内混凝土分层浇筑，加强振捣，特别是埋件及周边区域，混凝土以冒出圆形观察孔为宜。振捣过程中，振捣棒不得直接触碰埋件，派专人负责校正埋件位置。浇筑完成后及时收面，清理残留在埋件表面的混凝土。楼板混凝土按规范保湿养护7 d。（4）安置柱埋件。主筋接长前，将埋件套入。主筋接长后，将埋件提高至设计标高，调整好垂直度和平整度后，在其下部箍筋绑扎牢固，支撑埋件；埋件内部拉杆与箍筋焊接。合模前再次检查埋件位置，经监理单位隐蔽验收合格后方可浇筑混凝土。（5）浇筑构架柱混凝土及养护。柱混凝土浇筑前，提前用水湿润预置埋件的柱子为边柱，其一侧模板需下跨，并用预留的梁螺栓孔锁紧，以确保接缝不漏浆。模板拼缝内侧粘贴海绵条，采用可调柱箍锁紧。柱混凝土采用自卸方式浇筑，坍落度140 mm±20 mm。振捣棒快插慢拔，不得过振，严禁触碰钢筋和埋件。混凝土浇筑完成后，待24 h后，松开柱箍和模板，保持3 d带模养护，之后用塑料布缠绕保湿养护4 d。（6）安装工字钢斜撑。工字钢斜撑与梁、柱埋件满焊连接。本工法涉及焊缝等级均为三级。（7）成品保护。待梁、柱混凝土强度达到设计强度80%以上时，方可安装塔式起重机附墙锚固措施。3、安全措施（1）作业人员应进行安全生产教育和培训。（2）作业面外脚手架按照专项方案搭设并经验收合格。（3）邻边模板安装、埋件安装、混凝土浇筑时，作业人员应佩戴双钩安全带，与脚手架可靠连接。（4）焊接作业时须按有关规定穿戴好帆布工作服，帆布鞋，专用手套，防护面罩。（5）现场施工作业用火应经相关部门批准。焊接作业操作时应有专人看护，配备足够的灭火器，与周围氧气、乙炔瓶和可易燃物的距离应不小于10 m。（6）大风天气和雨雪天气禁止作业。4、环境保护（1）施工期间应控制噪声，应合理安排施工时间，并应减少对周边环境的影响。（2）施工区域应及时清理，保持清洁。（3）夜间施工灯光应向场内照射；焊接电弧应采取防护措施。（4）夜间施工应做好申报手续，应按政府相关部门批准的要求施工。（5）钢结构施工、混凝土结构施工产生的废料和余料应妥善分类收集，并应同一处理和回收利用，不得随意搁置、堆放。5、结语此种加固方式大幅降低了因锚固受力不满足要求而更改塔式起重机型号、降低塔式起重机工效的经济损耗；塔式起重机拆除后，塔式起重机附着件、工字钢斜撑及埋件板都可拆除，不影响结构本身受力及美观度，因此整体具备实用性、经济性、高效性和安全性的特点。既增加了塔式起重机使用效率，节约工期，又保障了群塔作业安全。本技术使得小截面柱的力学性能有较大的提高，由不可作为塔式起重机附着受力构件，变成了可将塔式起重机附着其上的构件，可选附着点数量增加；有利于在平面上灵活布置塔式起重机平面，利于优化塔式起重机覆盖面和