陳賽亮

(河北聯合大學建筑工程學院，河北唐山 063009)

0 引言

土木工程加固技術隨著經濟的發(fā)展、新材料的出現，新技術層出不窮，采取何種有效的加固技術措施對受損建筑物進行處理以恢復其正常使用功能是工程結構技術人員面臨的重要課題。其中粘鋼加固法是諸多加固法中較為有效的一種，有著多種獨特的優(yōu)點，如堅固耐用，施工速度快，不改變建筑結構外形，幾乎不增加結構自重，經濟合理等。因此，粘鋼加固技術在結構加固中得到廣泛應用。

1 工程概況

該工程為無錫某產權監(jiān)理處加固改造。原建筑為1類高層建筑，框架剪力墻結構體系，七度抗震設防，剪力墻抗震等級為二級，框架抗震等級為三級。二樓局部使用功能發(fā)生改變，經檢測，二樓梁板需要加固補強。梁主要運用鋼筋混凝土加腋與粘鋼加固，如圖1所示。

圖1 現場局部梁加固圖

2 粘鋼加固法設計原理

2.1 混凝土粘鋼加固的受力特性

對原結構進行加固后，其受力性能與未加固結構有較大的差異。被加固結構在加固之前已經承受荷載，新加部分在加固后，在原荷載的作用下應變?yōu)?，即不立即承擔荷載，只有繼續(xù)施加荷載才分擔荷載。整個結構在二次受力過程中，新粘鋼板的應變始終滯后于原結構的累加應變。當原結構中受拉鋼筋達到極限狀態(tài)σs=fy時，新粘鋼板的應變還很低，鋼板的應力低于屈服應力。我們把粘鋼加固后截面的破壞形態(tài)分為如下三種情況:

(1)鋼筋應力達到屈服(或未達到屈服)，鋼板應力還很低時，受壓區(qū)混凝土先行破壞，這種破壞形態(tài)相當于混凝土受彎構件的超筋破壞。

(2)鋼筋應力達到屈服以后，應力σs=fy保持不變，εs應變進入塑性流變狀態(tài)，鋼板因應力滯后還處于彈性變形階段，但是鋼板的應力隨荷載的增長繼續(xù)增長，當鋼板應力達到較高時(還未達到屈服)，如果在這階段受壓區(qū)混凝土先破壞，稱為準超筋破壞。

(3)如果截面上鋼筋應變保持流變狀態(tài)，隨著荷載的增加，鋼板應力也滯后達到了屈服應力，混凝土隨后破壞，稱為適筋破壞。

加固設計允許出現適筋破壞和準超筋破壞，而超筋構件并不能提高截面的承載力，反而降低了截面的延性，因此要避免超筋破壞的出現。

3.2 混凝土受彎構件粘鋼加固計算的基本假定

混凝土加固計算應按照《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)的有關假定。

(1)“平截面假定”:假定變形前后仍保持平面。

(2)不考慮混凝土抗拉強度。

(3)混凝土軸心受壓應力σc與應變εc的關系為拋物線，極限壓應變εc0=0.002。方程式如下:

(4)混凝土非均勻受壓時的應力σc與應變εc的關系為拋物線和水平線的組合線。方程式如下:

(5)鋼板與原結構之間粘結牢固，可靠傳遞剪力、無相對滑移。

2.3 適用范圍

(1)粘鋼加固法適用于鋼筋混凝土受彎構件正截面和斜截面加固、受拉及大偏心受壓構件的加固。粘貼型鋼加固法適用于需大幅提高截面承載力和抗震能力的混凝土梁柱構件的加固。

(2)使用環(huán)境溫度不超過60℃、相對濕度不大于70%且無化學腐蝕和高溫及放射性的惡劣條件。(3)原結構混凝土實測強度不得低于C15，且混凝土表面粘結受拉強度不得低于1.5 N/mm2。

2.4 計算方法分析

該工程梁采用粘鋼加固如圖2所示，原梁高為700 mm，寬250 mm，想梁底粘貼寬250 mm，厚4 mm的Q345鋼板，梁端部用寬180 mm，厚4 mm的3道U型箍進行錨固，間距400 mm。加固部分間隔600 mm用化學錨栓錨固，使得鋼板與混凝土之間更有效的粘結。

圖2 粘鋼加固梁

受彎構件正截面加固承載力計算公式:

3 粘鋼加固施工措施

(1)混凝土表面處理。對混凝土粘結面進行打磨，除去3 mm左右厚表層，直至露出新表面，用壓縮空氣除支粉塵或清水沖洗干凈，等完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面。

(2)鋼板粘結面進行除銹處理。如鋼板未生銹或輕微銹蝕，用砂布，磨光機等打磨，直到出現金屬光澤，其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。鋼板如需焊接，焊接部位避免在鋼板長度的三分之一處。

(3)卸荷。為減輕和消除粘貼鋼板的應力和應變滯后現象，粘貼鋼板前宜對構件進行適量的卸荷。卸荷方式有:①對老建筑拆除原有的裝飾、抹灰層等;②卸除如辦公用具等活荷載;③加壓固定宜采用千斤頂、墊板、頂桿所組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能產生較大的壓力，而且加壓固定的同時能卸去部分荷載，提高加固效果。

(4)粘結劑的配制。粘結劑使用前需進行質量檢驗，合格后方可使用。使用時嚴格按產品使用說明書A、B兩種粘結劑進行配比混合，配制時應避免污水、油污、粉塵等建筑垃圾進入容器，并按同一方向攪拌至色澤均勻為止。

(5)鋼板粘貼。粘結劑配制后，用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板表面，厚度1～3 mm(中間厚，邊緣薄)。將鋼板粘貼在已涂抹粘結劑的混凝土表面。貼好鋼板后，用木棰沿粘貼面輕輕敲擊鋼板。如無空洞聲，表明已粘貼密實;否則應立即剝下鋼板，經補膠后重新粘貼，以確保粘結施工質量。鋼板粘貼好后，即U型箍與化學錨栓進行錨固，同時用木桿頂撐，以粘鋼膠從鋼板邊縫擠出為度。

(6)錨固處理。按之前在鋼板上留的錨固孔，對構件進行鉆孔，鉆孔時務必不對混凝土及鋼筋產生傷害。用吹風機吹盡孔內灰層，然后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈?？變炔迦牖瘜W管，保證化學管不破壞。

(7)固化。粘結劑一般可在常溫下固化，24小時可拆除支撐，72小時后即可受力使用。加固后，固化前嚴禁擾動。

(8)鋼板防銹。構件粘鋼加固后，為防止鋼板銹蝕，可采用20 mm厚M15水泥砂漿抹面保護，也可對其涂刷防銹劑。

4 結語

粘鋼加固施工速度快，施工技術易于掌握，所需的勞動力少，成本低，在加固過程中能滿足結構強度的需要，施工質量取得良好的效果，因此，粘鋼技術近年來在實際工程加固中得到廣泛地應用，已成為諸多加固方案中優(yōu)先考慮的方案。在施工過程中得到業(yè)主、監(jiān)理的一致好評。

［1］張永勝，吳曉春.建筑后錨固技術的應用［J］.新型建筑材料，2006，(8):12-14.

［2］張玉新，張志超.鋼板加固技術在土木工程中的應用現狀與展望［J］.紅河水，2010，29(1):100-102.

［3］GB50367-2006，混凝土結構加固設計規(guī)范［S］.

［4］GB50010-2010，混凝土結構設計規(guī)范［S］.

［5］左成平，左漢明.混凝土結構粘結加固設計與算例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［6］楊果蘭，田俊民.淺談建筑物粘鋼加固施工要點［J］.山西建筑，2011，37(19):81-82.