摘要：我国城市发展速度不断加快，越来越多的高层建筑不断出现，但是由于设计以及施工中存在的问题，使得在高层建筑中会出现混凝土的结构强度不能达到设计的标准，严重影响到了人们的正常使用，因此我们需要对混凝土柱进行加固。本文结合高层建筑施工的实际情况，对混凝土柱的加固施工方法进行分析，提出相应的解决措施。
关键词：高层建筑；混凝土柱；置换加固；施工要点
在我国经济社会快速发展的情况下，高层建筑越来越多，而高层建筑的施工设计要求较高，并且施工难度较大。而很多因素都会对施工设计阶段的工程质量产生影响，使得高层建筑在局部构建等方面不能完全达到相关承载力的要求。在我国当前高层建筑的施工过程中，普遍使用了较多的混凝土结构，这种结构形式使得混凝土的强度，对整个高层建筑的安全以及稳定，所起到的作用较大。
一、混凝土柱的加固方法研究现状
在高层建筑中对钢筋混凝土柱的研究，已经成为施工建设人员的重要工作内容，这个研究从混凝土结构出现就已经开始。并且对混凝土柱加固的研究也比较多，当前使用较多的加固方法是增加截面法。通过截面的加大能够有效提高混凝土柱的牢固程度，但是这种方法也存在着一定的缺点，最直接的就是会降低住房的实际使用面积，因此受到很多业主的不满。我们也可以在增大截面的基础上，使用外包钢法来进行高层建筑的施工，这种方法能够克服混凝土柱的弊端，但是却需要耗费大量的钢材。因此为了降低高层建筑的建设成本，我们需要对混凝土柱结构进行加固，即可以避免对房屋面积的占用，又具有非常明显的经济性[1]。
二、工程概况
下面以某地区的一栋正在建设的高层建筑为研究对象，该建筑总共涉及层数为15层，设计整体高度为45.5m，平均每层楼高约为2.8m。所采用的设计结构为框架结构，使用桩基础来建设基础部分。其中对楼层梁、柱的混凝土结构设计强度等级达到了C30，使用HPB300进行箍筋，纵向方向上的钢筋使用的是HRB335。我们在高层建设建设完成之后，对建筑进行试块检测，发现在该楼的第五层，出现了混凝土柱强度不达标的现象，经检测发现该处混凝土的强度为11.3MPa，小于设计的要求，因此需要进行相应的加固处理。我们将第五层的施工图展示如图1。
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从图1中能够看出在建筑的第五层中，能够看到不合格的混凝土柱。从图2中也能够看出，在原本的结构设计中要求轴向力设计值需要达到5300KN，剪力设计值为760KN。但是通过对第五层进行实际研究能够发现，该建筑的轴向抗压承载力仅为4403.5KN，并且斜截面的抗剪承载力为734.8KN，这样的设计达不到原本的设计要求，因此需要对混凝土柱进行加固处理，提高混凝土柱的承载能力。由于该房屋已经出售，如果进行大面积拆除或者直接进行大面积增加混凝土的面积，不仅会耽误时间，同时也会带来相应的经济以及工程等方面的问题。对第五层混凝土柱的加固施工图如图3。
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三、施工工艺
（一）工艺流程
工艺流程按如下进行：
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（二）卸荷过程中支撑系统的应用
在高层建筑中柱子需要承受较大的重量，因此柱子建设的重要性显而易见。尤其对于高层建筑来说，层数越低的柱子受到的轴向力就越大，所以我们更需要加强对低层建筑柱子的施工。在本文所举的例子中，由于该建筑层高为15，因此对于第五层的柱子来说受到的轴向压力骄傲大，所以需要进行有效的支撑，使得大楼整体的结构不出现问题。在图4中展示了本工程所展示的支撑位置。在本文的支撑体系或者为了能够保证施工的顺利开展，并且保证卸荷过程的安全，我们需要在被处理的柱子的周围，以及大梁的下方安置稳定的支撑，一般来说主要选择用钢管来进行组合支撑。并且钢管的两端需要使用钢板进行焊接，一端与大梁相连，使得支撑能够均匀受力。随后将千斤顶放在支撑钢板的下方，对钢板进行顶升，对待加固柱子进行卸载。在这个过程中千斤顶的作用不容忽视，我们需要在专业人员的操作下，严格按照施工流程对千斤顶进行操作。为了防止混凝土柱在置换后，由于应力状态发生变化而导致构件出现裂缝，我们需要采取对称布局的方式来设计四周的钢管，并且垫板的厚度需要对于1.5cm[2]。
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（三）剔除部分原有混凝土
在高层建筑混凝土柱的置换加固过程中，我们还需要将原有的部分混凝土进行替换，使用强度更高、质量更好的混凝土进行代替，一般来说这个过程主要在支持系统布置完成，且顶升工作开始之后。经过了顶升等操作后，虽然原本混凝土柱的大部分载荷已经转移给了新的支撑系统，但是旧的柱子仍然保留有一定的承载能力，因此为了加强对原有混凝土柱进行充分利用，同时防止程序安全事故，我们仅能够将表层的混凝土剔除，对于柱子内部的混凝土则需要保留。对外部混凝土的剔除工作需要按照图5的顺序来进行，分别为1区域—3区域—2区域—4区域。为了防止剔除中将内部混凝土破坏，一般只次用人工剔除，并且柱子外部的横向箍筋可以去除，而内部的钢筋却不能剔除。最后在完成剔除工作之后，我们还需要将散落的混凝土进行清理，对柱子表明的灰尘等杂志进行清理，使得在后面的浇筑过程中新的混凝土能够与原柱有效衔接[3]。
（四）放置主体型钢
将柱子的外部混凝土剔除之后，我们还需要使用型钢来替代原柱的承载任务，一般来说型钢的承载值需要保证在设计值的25%以上，除此之外还需要满足其他方面的设计加固要求。在材料的选择上还需要注意保持型钢与角钢材料的一致，下一步则需要交替进行角钢的安防以及混凝土的剔除，二者交叉进行。而在对型钢的两端进行焊接时则需要同时进行，使用螺旋千斤顶对焊接型钢的下部进行支撑，钢板的上端以及柱体之间的空隙需要使用砂浆抹平。
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（五）灌注混凝土及养护
在高层建筑混凝土柱的置换加固过程中，混凝土的浇筑以及养护对于新柱支撑功能的正常发挥，能够起到非常重要的作用。因此我们在进行混凝土柱的浇筑之前，还需要对原有的花坛内部分涂刷上一定的结构胶，使得新混凝土能够与老混凝土有效粘结。在混凝土材质的选择上，需要保证新混凝土的强度要比老混凝土的强度高一个等级。我们也可以在混凝土中加入一定的减水剂或者膨胀剂，使得混凝土能够与柱产生协同受力作用。当混凝土浇筑完成之后，还需要定期进行洒水，以保证混凝土能够具有一定水分含量。
（六）拆除模板
最后对模板的拆除是整个工序的最后也是比较关键的一步，当混凝土柱的强度超过原设计值强度的80%以上时，我们才能够对模板进行拆除。对模板的拆除也需要按照一定的顺序，比如对同一轴向支撑的组合钢管柱则需要分开拆除，并且两个轴向支撑的拆除时间间隔，需要保证在12小时以上。为了保证拆除工作的有序进行，在前期的模板使用过程中，我们还需要使用新购木质胶合板，严格控制模板的质量以及尺寸，为后续的拆除工作打下铺垫。对模板的拆除需要尽可能保证模板的有效性，在其他加固工程中也能够用到，提高工程建设的经济性[4]。
总结
随着高层建筑在我国的增多，以及施工中出现的操作问题和混凝土质量问题等，使得一些高层建筑需要进行局部构建的加固，而使用混凝土柱对原有的柱子进行置换，以提高高层建筑的承载能力，就是当前使用较为广泛的方法。所以我们需要提高操作人员的规范性，使用科学合理的工序对高层建筑的混凝土柱进行置换。
参考文献:
[1]郑育新.高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工方法[J].施工技术,2011(21):97-99+106.
[2]杨小平,陈晓帆.高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工方法[J].中国高新技术企业,2014,000(012):66-67,68.
[3]孙作轩,柯晨阳,黄文锋.高层建筑混凝土柱置换加固施工方法[J].中国高新科技,2017,000(020):P.58-60.
[4]陈雪莲,肖承波,甘立刚.某高层建筑钢筋混凝土柱混凝土置换施工支撑方案及监测[J].建筑技术,2015(S2):173-175.