后锚固大跨悬挑梁的设计与施工

后锚固大跨悬挑梁的设计与施工

王庆辉

淄博市周村区建筑工程管理处王庆辉

摘要：以淄博市某公共建筑大跨度后锚固悬挑梁为例，介绍其设计方法和施工要点，重点采取了设计的双保险模式，能充分保证了悬挑梁结构的安全。

关键词：大跨度悬挑梁、后锚固、设计、施工

Afteranchoragelong-spancantileverbeamdesignandconstruction

ZiboZhouCunOuconstructionprojectmanagementofficeWangQingHui

Abstract:basedonalong-spanpublicbuildingsofzibocityafteranchoragecantileverbeamasanexample,introducesthedesignmethodandconstructionkeypoints,thekeytothedesignofdoubleinsurancemode,canfullyguaranteethecantileverbeamstructuresafety.

Keywords:bigspancantileverbeamandafteranchorage,design,construction

1工程概况：

淄博市某公共建筑地下一层，地上十二层，框架结构。工程主体刚完成后，由于业主对工程造型的要求和部分功能需要的改变，需要对原结构进行新增构件改造。具体为南侧17.300标高处○16—○23轴线需要新增1.5米跨悬挑梁，梁上浇筑100mm厚现浇板，且使用活载达到2.5KN/M2，原框架结构边柱截面尺寸为700mm*700mm，边梁截面尺寸为300*600mm，剪力墙厚度为300mm，原跨内次梁为250（300）*500mm。结构平面图如图一所示，其中粗线代表新增挑梁。

图一、新增构件及原结构平面图

2、设计方案

2.1设计验算

经结构设计软件PKPM建模计算，并将计算内力和配筋结果与原设计图纸配筋进行比较，对配筋量不足或者盈余量不足的构件进行加固，经验算需要加固的构件如下：

1）○B轴在○16轴—○20轴框架边梁抗弯和抗剪承载力不足。

2）两道次梁抗弯承载力不足，主要是下端节点处负弯矩承载力严重不足。

3）○16、○18、○21三轴框架梁下节点负弯矩承载力不足。

2.2设计方案

1）○B轴在○16轴—○20轴框架边梁需要进行抗剪和抗弯加固，同时为保证梁的刚度能满足，采用粘钢法对其进行加固。材料采用A级结构胶和5mm厚钢板（HPB235）,梁底全跨粘贴钢板，梁顶粘贴长度按文献【1】规定的长度确定。U型钢箍在梁两侧一定范围内加密，在有次梁的集中荷载位置两侧200mm范围内，钢箍加宽加密。为固定梁上侧负弯矩钢板，设计中对高强螺栓数量及钢板厚度的确定均采用了等强置换原则。

2）次梁采用只在梁上侧粘5mm厚钢板加固其抗弯承载力，由于其端部无柱，所以钢板可通过其节点向跨内延伸，延伸长度经文献【1】确定，外侧延伸至新增挑梁端部。

3）框架梁端部负弯矩加固存在如下实际问题，首先框架梁上部已经砌筑完隔墙，甲方及施工单位都不想动此墙，其次因为边框梁已经粘贴钢板，如果继续用钢板加固会造成纵横两方向钢板重叠而产生空隙，影响加固效果。基于这两方面的原因，设计中采取粘贴两层碳纤维布进行加固，且把碳纤维布置于钢板底部，避免二者产生影响。按照文献【1】规定，当有框架柱阻碍加固材料沿梁中线粘贴时，考虑到现浇结构为梁板共同受力，可以将碳纤维布贴于柱边，且距离梁边不超过400mm的范围，本设计即采用此方案。

4）新增挑梁由于要采用植筋技术，且植筋量大，保守计算需要7根20mm的钢筋，若梁的截面过小，造成植筋间距过近，不符合规范规定，故采用悬挑梁截面为700mm*500mm（400mm）,宽度同柱宽，高度为变截面，端部高度同原有联系梁高度相同，以保证外观需要。据文献【3】确定，植筋锚固长度为30d，d为钢筋直径。设计5根钢筋植入原柱中，2根钢筋穿透柱沿框架梁侧面延伸2.5m，并用灌浆料灌注固定。

5）考虑到悬挑梁结构的重要性，除采用植筋技术外还要对梁的安全采取双保险措施，即在梁上表面粘贴钢板，既能减少化学植筋拉应力，也能为保证结构的安全提供额外的保证。

6）设计中悬挑梁端部的抗剪承载力能否满足是设计的关键，在文献【1】中并没有介绍后浇混凝土与原结构表面的抗剪承载力公式，文献【2】【4】表明界面的处理、混凝土的强度等级及混凝土界面受力状态（受拉很不利）对抗剪承载力有重要影响，文献【3】主要阐明抗剪承载力与界面抗剪钢筋的面积和强度有关，本工程在设计时，特别强调界面要凿毛和刷界面剂，且布置抗剪钢筋。计算结果表明，本工程采用的设计方法都能满足文献【3】和文献【4】的要求，且采用双保险模式时，可减少界面的拉应力，提高了其界面的抗剪承载力。

7）现浇板与原框架边梁的连接亦采用植筋技术，且为防止板负弯矩引起裂缝，在现浇板面粘贴0.111mm厚碳纤维布条，间距为150mm。

3、施工方案及注意事项

3.1施工要点：

1）施工中必须做好新旧混凝土接合面的处理，凿去面层至混凝土表面，将混凝土结合面清洗干净并充分湿润，在浇筑混凝土前刷JH-302界面剂一道。

2）由于梁柱节点处钢筋密集，稍有不慎易钻断梁柱纵筋，故柱钻孔时应先用钢筋探测仪结合原结构图对钢筋进行定位，做好标记。

3）钢筋必须除锈。

4）清孔时用专用毛刷清刷孔内破碎混凝土粉末，严禁用水冲刷。

5）在正式植筋施工前，要先进行试植并进行植筋拉拔试验，在施工过程中要随时进行现场抽检，本工程所用钢筋型号为HRB400,试验能保证抗拉强度达到360Mpa而植筋不破坏即能保证植筋安全。文献【5】

6）植筋后的结构胶固化及养护。一般结构胶在常温下3～7d即可良好固化，固化期间应注意不能对钢筋有任何扰动，至少应在2天后方可进行后续工序。

4、结束语

本文介绍了淄博某公共建筑1.5米跨后锚固悬挑梁的设计方法和施工要点，着重强调了双保险的设计模式，经实践证明这种设计和施工方法行之有效，期望能为以后类似工程设计和施工提供借鉴。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部，GB50367-2006混凝土结构加固设计规范［S］中国建筑工业出版社2006

[2]赵志方，赵国藩，刘健，等．新老混凝土粘结抗拉性能的试验研究[J]．建筑结构学报，2001，22（2）：51-56．

[3]中华人民共和国建设部，JGJ145-2004混凝土结构后锚固技术规程［S］中国建筑工业出版社2004

[4]ACICommittee440．ACI440．2R－08．GuideforthedesignandconstructionofexternallybondedFRPsys-temsforstrengtheningconcretestructures［S］．U．S．A:AmericanConcreteInstitute，2008．

[5]阎锋，张惠英．在钢筋混凝土基材上植筋的拉拔试验研究[J]．建筑技术，2003，34（6）：442-444．