郝俊杰

0 引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前常用的建筑結(jié)構(gòu)形式,由于設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題或建筑超過(guò)使用年限等多方面的原因造成結(jié)構(gòu)承載力不足的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。為了保證結(jié)構(gòu)的正常使用,必須對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。目前的加固方法有很多種,如加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支撐加固法、粘鋼加固法、托梁拔柱技術(shù)、增設(shè)支撐體系及剪力墻加固法、增設(shè)拉結(jié)連系加固法、裂縫修補(bǔ)技術(shù)等。其中,粘鋼加固法是比較新穎的一種加固方法,它是在混凝土構(gòu)件表面用特別的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。該方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形,施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小。在國(guó)際上它是一種適用面較廣的先進(jìn)的加固方法,不僅在建筑上使用,而且在公路橋梁也普遍采用。

1 建筑現(xiàn)澆梁、板進(jìn)行外粘鋼板的加固處理技術(shù)實(shí)例探討

下面以山西省潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司王莊煤礦+540m水平延深聯(lián)合建筑的現(xiàn)澆梁、板進(jìn)行外粘鋼板的加固處理來(lái)分析此技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理。

1.1 工程情況

1)該工程為聯(lián)建變電所,由于設(shè)備增重,原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力不能滿足實(shí)際使用要求。2)所檢測(cè)梁、板的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。

1.2 加固處理方案

對(duì)現(xiàn)澆板進(jìn)行雙向粘鋼加固,對(duì)梁受拉區(qū)采取梁底粘鋼加固外加U形箍、100寬 3厚鋼板壓條。此時(shí),截面受彎承載力計(jì)算可根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行,其受壓區(qū)高度可按下式計(jì)算:

其中,fyo為原構(gòu)件縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;Aso為原構(gòu)件縱向受拉鋼筋截面面積;fay為加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;Aa為加固鋼板截面面積;f′yo為原構(gòu)件縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;A′so為原構(gòu)件縱向受壓鋼筋截面面積;fcmo為原構(gòu)件混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;X為混凝土受壓區(qū)高度;bo為原構(gòu)件的寬度。

當(dāng)構(gòu)件斜截面受剪承載力不足時(shí),可粘結(jié)并聯(lián) U形箍板進(jìn)行加固,此時(shí)斜截面受剪承載力按下式計(jì)算:

同時(shí),必須滿足以下條件:

其中,V為斜截面剪力設(shè)計(jì)值;Vo為原構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值;Aa1為單肢箍板截面面積;Lu為側(cè)立面U形板長(zhǎng)度;S為箍板軸線間距。

1.3 粘鋼加固施工工藝

粘鋼施工工藝流程:被粘結(jié)混凝土及鋼板表面處理→鋼板涂敷結(jié)構(gòu)膠→粘貼鋼板→固定→加壓→固化→檢驗(yàn)→防腐。

1.4 施工方法及要求

1)用輕型水磨石機(jī)磨去混凝土粘結(jié)面浮漿,清理干凈后,用棉布醮丙酮將表面擦干凈,以保證膠層粘結(jié)在堅(jiān)實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)層上。

2)用角向磨光機(jī)對(duì)鋼板粘結(jié)面進(jìn)行除銹和去粗糙處理,打磨紋理方向與鋼板受力方向垂直,然后用棉布醮丙酮將粘結(jié)面擦干凈,擦鋼板時(shí)要順著紋理擦,以增加鋼板與結(jié)構(gòu)膠層的粘結(jié)能力。

3)嚴(yán)格按產(chǎn)品使用說(shuō)明要求的比例,在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量配制膠結(jié)劑,并攪拌均勻。

4)膠結(jié)劑配制完畢后,及時(shí)用抹刀涂敷在已處理的鋼板表面,厚度以1mm～3mm為宜,中間厚邊緣薄,然后將鋼板粘貼于預(yù)定位置,并立即加壓固定,以膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。壓鋼板方木要包塑料薄膜,因結(jié)構(gòu)膠不粘塑料,所以將來(lái)拆除方便。一般兼作鋼板的永久附加錨固措施,其埋設(shè)孔洞應(yīng)與鋼板于涂膠前同時(shí)準(zhǔn)備好。

5)當(dāng)膠結(jié)劑固化到70%左右強(qiáng)度(20℃一般24 h)時(shí),即可拆去加壓工具,用小錘敲擊鋼板檢驗(yàn)其有效粘結(jié)面積。錨固區(qū)有效粘結(jié)面積不應(yīng)小于 90%,非錨固區(qū)有效粘結(jié)面積不應(yīng)小于70%。

6)在鋼板外涂 2 cm厚 1∶2水泥砂漿,以保護(hù)鋼板。

7)注意防火。

1.5 技術(shù)特點(diǎn)

1)堅(jiān)固耐用:經(jīng)過(guò)多年來(lái)的工程實(shí)踐及粘鋼加固后所進(jìn)行的結(jié)構(gòu)試驗(yàn),結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度都能滿足設(shè)計(jì)的要求,完全能保證加固工程的質(zhì)量。

2)施工快速:在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下,在不停產(chǎn)、不影響使用的情況下能快速完成加固施工。加固 3 d后即可正常使用。

3)簡(jiǎn)潔輕巧:與其他加固方法比較,粘鋼加固結(jié)構(gòu)受力明確,施工簡(jiǎn)便,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè),清潔,不留污染物。完成加固后的結(jié)構(gòu)外觀基本不改變,因加固用鋼板薄,結(jié)構(gòu)自重增加極微,不會(huì)導(dǎo)致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固。

4)靈活多樣:粘鋼加固法的適應(yīng)性很強(qiáng),粘貼鋼板的方案多種多樣,靈活巧妙。除加固混凝土外還可粘貼型鋼、加固鋼結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)等。

5)經(jīng)濟(jì)合理:由于施工快,避免或減少建筑物暫停使用的時(shí)間,且加固材料少,價(jià)格低,經(jīng)濟(jì)效益較高。

2 結(jié)論

本加固法方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單,不損壞原混凝土構(gòu)件,施工方法簡(jiǎn)便,周期短,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小,對(duì)原構(gòu)件外形尺寸影響很小,加固效果比較明顯。

3 本加固法適用范圍

1)提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,鋼筋焊接點(diǎn)斷裂加固、混凝土柱子牛腿斷裂加固、薄腹梁斷裂加固、斷梁加固、吊車梁提高荷載加固、陽(yáng)臺(tái)根部斷裂加固、樓面增加荷載(均布或集中力)加固、火災(zāi)后梁柱混凝土燒壞加固、爆炸沖擊波破壞梁體加固、屋架梁下弦腐蝕嚴(yán)重露筋加固、截柱加固、梁柱受化學(xué)腐蝕的粘鋼加固。

2)加層、加陽(yáng)臺(tái)(雨罩)、抗震加固及減振加固。

3)舊房改造綜合加固、橋梁斷裂、舊橋維修加固。

4)剪力墻開洞加固。

5)本加固法以環(huán)境溫度不超過(guò) 60℃,相對(duì)濕度不大于 70℃,及無(wú)化學(xué)腐蝕的使用條件為限,否則應(yīng)采取有效防護(hù)措施。當(dāng)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C15時(shí),不宜采用本加固法進(jìn)行加固。

[1] 萬(wàn)墨林,韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1995.

[2] CECS 25∶90,混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 卓尚木,季直倉(cāng),卓昌志.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析與加固[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[4] 張繼紅.淺談?wù)充摷夹g(shù)在抗震加固中的應(yīng)用[J].山西建筑, 2009,35(14):56-57.