某工程地下車庫結構構件加固補強臨時支撐架設計

龔文璞，張慶明，向鵬

(重慶建工集團股份有限公司，重慶401122）

摘要：該文以某工程地下車庫結構構件加固處理為例，介紹了結構加固時，為保證已完結構的安全，搭設臨時支架的設計與施工要點。

關鍵詞：：臨時支撐；置換；加固；監測

某工程地下車庫為地下單層框架結構，該項目於2012年12月動工建設，於2014年8月完成地下室主體施工。地下車庫頂板上為公園第二期景觀項目，項目主體完工並驗收後，上部景觀項目進行全面施工。

景觀施工過程中，由於效果需要，進行了局部景觀調整，地下車庫頂板上覆土厚度發生了較大變化，局部區域覆土比原設計允許厚度增加了0.50～2.0m，僅恆荷載（尚不包括施工材料臨時超載堆碼以及重載車輛行駛等）每平方米就較原設計允許值增加了10～40 kN(按20 kN/m3）。

地下室頂板荷載變化後，經現場調查及分析，發現頂板上因覆土厚度增加而出現頂板框架梁有裂縫開展，當其跨中有次梁時，裂縫主要呈傾斜走向；在車庫出入口處的樑上則既有斜裂縫也有跨中豎向裂縫開展；樑上裂縫寬度為0.2～0.3mm左右，個別板底也有裂縫出現。

設計院按已施工的景觀恆載及5.0 kN/m2（與原設計相同）活荷載，對地下車庫結構構件進行了校核和加固補強設計，加固設計按地下室結構出現裂縫、缺陷及承載力不足的情況採用如下方法進行處理：

（1）裂縫修補，對於凡是產生裂縫的梁、板構件，無論採取下述何種加固方法，均應先對裂縫進行修補。

（2）增設支點，在儘可能不影響或少影響原建築使用功能的情況下，在梁跨中採用增設框架柱及基礎。

（3）增大梁截面及粘貼碳纖維，根據實際情況分別採取增大梁截面及縱筋、粘貼梁底碳纖維布及支座U型碳纖維套箍進行加固。

（4）地下室頂梁出現裂縫在現澆板，先對裂縫進行結構膠修補，再粘貼碳纖維布進行處理。

（5）臨時支撐現狀：部分框架梁下已用Φ159×6及Φ159×8鋼管（用於裂縫明顯者）支撐，或用14#槽鋼（用於裂縫不明顯者）進行了臨時支撐。

該地下車庫加固內容主要包括：混凝土梁板裂縫灌漿處理、梁板碳纖維粘貼、增設混凝土柱和梁截面加大四個部分，由於在發現開裂後採用Φ159鋼管對開裂處進行了臨時支撐處理，同時考慮超載原因對未開裂部分採用14#槽鋼進行了支撐。這部分支撐對地下車庫超載後的安全起到了重要保障，但這些支撐的存在對梁的碳纖維粘貼和截面加大的施工均造成極大的不便，因此該工程的加固施工難點同時也是需首先解決的問題是對這些支撐進行置換。

加固工程的總體施工順序為：新增混凝土柱基礎-新增混凝土柱-臨時支撐架及原臨時支撐置換-梁板裂縫灌漿-碳纖維粘貼-縱軸主梁增大截面施工-橫軸主梁增大截面施工-次梁碳纖維施工-支撐拆除。

3 臨時支架設計與施工

根據加固設計，梁板處理需搭設臨時支撐架。由於在梁板粘貼碳纖維和加大截面施工時需將原有的臨時鋼管支撐拆除，所以本支撐架除考慮操作外，還要考慮分擔原臨時鋼管支撐架拆除後的荷載，具體施工工藝如圖1。

3.1 臨時支架設計

梁處理時的臨時支撐架方案是加固能否進行的關鍵，考慮到目前因超載已經造成部分梁板開裂，主梁和次梁都需加固，為安全起見，支撐設計思路為：主梁按縱橫分兩個批次進行，連續梁間隔施工。縱向加固時，對橫軸方向主梁和周邊次梁和板（250 mm厚）進行支撐；上部荷載由該三部分的臨時支撐承擔；同理，加固橫軸主梁時，荷載由縱軸主梁、周邊次梁和板的支撐分擔；主梁加固完成後，拆除次梁支撐，保留板支撐，對次梁進行加固，最後拆除板支撐進行碳纖維粘貼。

圖1施工工藝圖

按設計原理梁板加固分三個批次進行，第一批是縱軸方向的主梁，第二批是橫軸方向的主梁，第三批是次梁碳纖維粘貼。相應的支撐架也分三個部分設計。典型加固單元加固順序示意如下（圖2-圖4）：

第一次：橫向主梁臨時支撐拆除，加固橫軸主梁。

第二次：縱向主梁臨時支撐拆除，加固縱軸主梁。

第三次：拆除次梁臨時支撐，加固次梁。

圖2梁板加固（1）

圖3梁板加固（2）

圖4梁板加固（3）

布置原則：

（1）支架採用滿堂鋼管支架加型鋼支撐柱相結合方式進行。次梁支撐按0.6 m×0.6 m搭設，梁底增設一根立柱，周邊板的支撐按不大於0.6 m×0.6 m搭設。其中未新增混凝土柱的次梁交叉處增設140槽鋼焊接而成的T型型鋼支撐柱支撐。

（2）橫軸方向主梁周邊支撐距梁邊200 mm（坡道處wkl梁為400 mm）梁搭設，間距0.6 m，梁底增設兩根可單獨拆除的立柱。施工到該主梁時拆除，移至縱軸主梁處。

（3）縱軸方向主梁周邊支撐距梁邊200mm搭設，間距0.6m，梁底支撐待該梁加固施工完成，橫軸主梁加固前。

3.2 支架搭設施工

（1）鋼管支撐架均採用碗口式腳手架，步距為1.2m，鋼管上部均加可調頂托，頂托上部墊木枋；支撐架頂部自由端高度不超過500 mm。支撐架U托(外伸長度不超過200 mm）必須嚴格擰緊，確保每根鋼管都充分發揮支撐作用。支架底部鋪16#槽鋼，槽鋼下順搭設長度方向通長鋪墊50×100方木腳手板（見圖5）。

圖5鋼管支架圖

（2）縱橫向桿須與立桿連接牢固，使支架架體形成整體，以保持支架整體穩定性。水平橫杆必須縱橫兩個方向設置，不得間隔。

（3）支架安裝嚴格按照布置位置安裝，安裝時先確定起始安裝位置，並根據地面標高確定立桿起始高度安裝墊木，再利用可調底托將標高調平，避免局部不平導致立桿不平懸空或受力不均，安裝可採取先測量所安裝節段地面標高，根據所測數據計算出立桿底面標高，再用可調底托將四個角標立桿高調平後掛線安裝其它底托，後安裝立桿。

（4）剪刀撐：為保證支架穩定性，在與地面呈45°～60°的角度內全高連續設置剪刀撐，縱向兩邊外側從地面至架頂設置連續剪刀撐，橫向每隔4.8～5m設置從地面至架頂橫向連續剪刀撐；在水平桿平面內中間設置一道水平剪刀撐，斜桿角度控制在45°～60°範圍。

（5）剪刀撐搭接長度不小於1m，採用不少於3個扣件固定。

（6）在立桿15～30cm範圍設置掃地桿。

（7）支架的垂直度必須嚴格控制，確保整體穩定性，垂直度偏差嚴格加以控制（1/200），且全高的垂直偏差應不大於1 cm。

（8）在支架搭設過程中，應加強對柱與梁的變形觀測。

（9）立桿的接長縫應錯開，即第一層立桿應錯開布置，至頂層再用不同長度的頂桿找平。

（10）腳手架拼裝完成應檢查橫杆的水平度和立桿的垂直度。並在無荷載情況下逐個檢查立桿底座有否鬆動或空浮情況，並及時旋緊可調底座和使用薄鋼板調整墊實。

（11）斜撐桿必須對稱布置，且應分布均勻。斜撐桿對於加強腳手架的整體剛度和承載能力的關係很大，應按規定要求設置，不應隨意拆除。

3.3 變形觀測

對於需進行置換原臨時支撐的梁，在置換以前需搭設相對獨立的架體以便對結構在置換過程中進行變形觀測，架體在距原支撐點300 mm的位置搭設獨立的支撐架，並在周邊架體上設置百分表派專人定時檢測其變形情況。出現超過0.05 mm變形的範圍，觀測變形超過0.05 mm時須報告技術負責人並採取相應措施，使結構變形控制在規定的範圍之內。

3.4 支架搭設質量保證措施

（1）應對使用的鋼管、扣件等配件進行入場前驗收，支架應符合現行多功能腳手架構件廠家標準，鋼管應符合現行《碳素結構鋼》（GB700）中Q235A鋼的標準，扣件應符合現行《鋼管腳手架扣件》（JGJ22）標準，並有質量合格證、質檢報告、准用證等證明材料，對反覆使用的鋼管應檢測其壁厚，壁厚誤差為－0.5 mm，不得使用不合格的產品。

（2）支架搭設前應對現場施工人員進行施工方案交底，基礎必須按施工方案的要求進行施工。

（3）對支架連接銷和立桿的焊接質量進行檢查，不得有脫焊、裂縫、變形等現象，經過驗收合格後才能使用。

（4）模板支撐系統的開工、搭設程序應嚴格按施工方案執行。

3.5 支架搭設安全保證措施

主要分為危險源和操作技術方面的監控：

（1）危險源的監控

主要是對支架的構配件材料的材質、使用的機械、工具、用具進行監控；對支架的構架和防護設施承載力可靠性和使用安全性進行監控；對支架的搭設、使用和拆除進行監控，堅決制止亂搭、亂改和亂用情況進行監控；加強安全管理，對施工環境和施工條件進行監控。

（2）操作技術管理措施

操作人員在入場前必須進行安全教育，並經過專業技術培訓及專業考試合格後上崗；搭設區域應設置安全警戒線；施工現場必須有專人負責安全管理，在施工前必須將技術、安全交底落實到每個參與現場操作的工人；作業人員必須戴安全帽，不得穿硬底鞋及拖鞋作業；夜間施工照明要充足；支架支撐系統搭設後至拆除的使用全過程，支架底部不得有鬆動；不得在支架基礎及其鄰近處進行挖掘作業，否則應採取安全措施；支架支撐系統的拆除必須等到樑柱混凝土達到100%強度後拆除；模板支撐系統的拆除前應對拆除方案進行技術交底，應有專人操作人員作業；不得使用有彎曲變形、鏽蝕嚴重的鋼管作承重的立桿；如發現支架墊層有下沉，須用木枋等加固墊實；澆築混凝土時必須有專人在現場觀察，發現支架下沉或其他不正常情況應立即停止澆築，待排除異常情況並經安全責任人檢查同意後方可復工。

臨時支撐架相關尺寸為，碗口式腳手架縱橫向600mm，步距1200mm，荷載按30kN/m2時，有剪刀撐框架式支撐結構，應按下式對單元框架進行立桿穩定性驗算：

N／φA≤f

N為立桿軸向力設計值，經過荷載組合按照最不利計算取較大值，經計算取N=16.614 kN；φ為軸心受壓構件的穩定係數，根據長細比λ=Lo/i查規範[1]附錄A取值；λ為計算長細比，λ=Lo/i=2840/15.90=179，查表[1]φ=0.223；Lo為立桿計算長度，取2840mm，i為桿件截面迴轉半徑，取15.90mm；A為桿件截面積，取424mm2；f為鋼材抗壓強度設計值，取205N/mm2；立柱穩定性驗算結果為：

N／φA=16.614×103/0.223×424=175.713 N/mm2＜f=205 N/mm2

立柱承載力尚留有餘地，加上樑下增設的立柱，足以承擔上部景觀所增加的荷載。

另外，用300×300組成的格構柱，根據計算結果，單根立柱的承載力為22.5kN。設置在次梁交叉處的格構柱和先施工的新增混凝土柱提高了原頂板的承載能力，可分擔剩餘荷載。綜上所述，支撐架施工能保證加固期間的結構安全。

該工程地下車庫改造加固的成功實踐證明，對於已完結構構件（地下室頂板）施工期間和施工過程中出現裂縫和承載力不足的加固改造工程，通過對加固時的臨時支撐設計，結合超載原因對結構部分採用槽鋼進行了支撐和荷載置換，是一種行之有效的加固改造方法，同時該加固方法施工周期短，可靠性高，工程造價低，對同類工程具有重要的參考借鑒意義。

參考文獻：

[1]GB 50017-2003.鋼結構設計規範[S].北京：中國計划出版社，2003.

[2]GB 50367-2006.混凝土結構加固設計規範[S].北京：中國建築工業出版社，2006.

責任編輯：孫蘇，李紅

Temporary Bracket Design for Structural Element Reinforcement of an Underground Garage in a Project

Abstract：This paper takes structural element reinforcement of an underground garage in a project as an example,introduces the key design and construction points of establishing temporary brackets to assure the safety of the finished structure.

Keywords：temporary bracket;replacement;reinforcement;monitoring

中圖分類號：U448.11

文獻標識碼：：A

文章編號：：1671-9107（2016）11-0040-04

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.040

基金論文：該論文為重慶市建築科學研究院「既有建築抗震加固技術規程」（項目編號：建標字[2014]第2-1-7號）項目論文之一。

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.044

收稿日期：2016-08-31

作者簡介：龔文璞（1962-），男，重慶人，本科，教授級高級工程師，主要從事建築工程的施工與管理。

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