摘? ? 要:隨著建筑結構使用年限的到來,一些重要建構筑物因歷史性文物保護價值較大,需要對原結構進行加固處理,外包鋼技術在此領域廣泛應用,該設計保證新舊結構的連接及協(xié)調工作,制定切實的設計、施工方案具有重要意義。本文就外包鋼加固技術(高強、高效、便捷、應用范圍廣等優(yōu)點)在建筑工程結構補強中的應用與同行進行探討,以期促進該技術的推廣和應用。
關鍵詞:外包鋼;加固技術;建筑工程;結構補強;應用研究 工程概況
1? 前言
青島利群集團即外包鋼加固工程主要內容有:梁、板等結構構件混凝土拆除;原電梯井道洞口,原一層弧形洞口封堵;東中庭、西中庭、南中庭、北中庭扶梯加固改造,裝飾造型加固改造。新增梁、板等結構構件;新增貨梯,三連梯等梁、板加固改造;車道延伸;原負一層樓板開洞;新增電梯吊坑;梁、板等結構構件混凝土鑿除,保留梁、板鋼筋。砌塊墻砌筑。梁粘鋼、粘布、加大截面加固改造,柱粘鋼、加大截面加固改造。新增鋼梁、鋼柱等鋼結構工程。建筑面積215000平米改擴建工程加大梁板柱荷載的原設計承載力,需要對局部構件進行框架梁柱板進行外包鋼加固,達到設計承載力,起到加固的目的,確保構筑物的結構安全性,滿足設計強度,該項目由青島建設集團組織設施,加固后經(jīng)第三方檢測滿足設計要求,達到了預期的改造效果。
2? 外包鋼加固技術在建筑工程結構補強
2.1? 設計原理
外包鋼加固技術加固一般為柱、梁、板加固,通常設計有以下內容。
(1)柱加固:干法外包鋼濕法外包鋼又稱外粘型鋼加固法,就是在混凝土柱的四角或兩面包以角鋼或槽鋼并用結構膠粘劑壓力注膠使型鋼與原構件形成整體的一種加固方法。如對于方形或矩形柱,大多在柱的四角包以角鋼,并在橫向用綴板與之焊接成整體,對于圓形柱或煙囪等圓形構件,則多采用扁鋼加套箍的方法。采用此法加固混凝土結構構件時,應用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑在型鋼與原構件結構層表面之間進行灌注,使兩者粘結成整體。
(2)梁外包鋼加固內容:為使混凝土梁表面與鋼板很好地粘結在一起, 對梁表面用角磨機以鋼絲刷進行打磨處理至粗糙并露出混凝土 本色。對鋼板用角磨機以砂輪片打磨至金屬光澤,并沿受力方向 打磨出紋路,不能有一絲鎊痕,并注意成品保護。
(3)板加固:在原樓板下粘貼5mm、10mm鋼板條,樓板結構面在螺栓部位粘貼250mm寬鋼板墊板,用高強螺將上下鋼板夾緊提高鋼板與原樓板的整體性,在基層處理時采用結構膠與原面能平整地粘貼在樓板上。
加固施工單位應嚴格依據(jù)施工組織設計(方案)進行加固施工,并做好對施工操作人員的培訓和技術交底,在施工中監(jiān)理、施工單位應嚴格施工各環(huán)節(jié)的質量控制。此外,在施工期間,發(fā)現(xiàn)問題應及時與監(jiān)理和設計單位溝通,必要時設計人員應深入現(xiàn)場,了解施工情況,并在必要的情況下結合實際情況對加固設計方案作出相應的調整。
2.2? 加固施工要求
(1)加固施工技術方案、加固施工順序應征得本設計同意。
(2)結構加固前,應對被加固構件卸荷。未經(jīng)設計許可,加固期間不得在原結構上堆放重量大于1.0kN/m2材料或其他物品。
(3)加固前對應原結構施工圖和本設計文件認真核對,現(xiàn)場構件與設計不符之處應及時通知設計人員變更。
(4)加固時,對周邊有可能波及到的結構構件,采取有效的支撐保護措施。
2.3? 粘鋼加固法
(1)施工準備:加固前應對所加固的構件盡可能的卸荷。對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處環(huán)境溫度進行測量,若混凝土表層含水率大于4%或環(huán)境溫度小于5°,則應采取措施,在達到要求后,方可施工;并應對加固部位放線定位。
(2)表面處理:對于混凝土構件結合面,應根據(jù)構件表面的新舊程度、堅實程度、干濕程度,分別按以下四種情況。
①對很舊很臟的混凝土構件結合面,應先用硬毛刷沾高效洗滌劑,刷除表面油污雜質,后用冷水沖洗,再對粘合面進行打磨,除去2~3厚表層,直至露出新面,并用無油壓縮空氣除粉粒。處理后,若表面凹凸不平,可用高強樹脂砂漿修補。
②如果混凝土表面不是很臟很舊,可直接對粘合面打磨,去掉1~2厚表層,用壓縮空氣除去粉塵或用水沖洗干凈,待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。
③對于新混凝土粘合面,先用鋼絲刷除去表面松散浮渣,再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面,或用清水沖洗,待完全干后即可。
④對于濕度較大的混凝土構件,還需進行人工干燥處理。
(3)對于鋼板貼合面,應根據(jù)鋼板銹蝕程度,分別按以下兩種方法處理:
①如鋼板未銹蝕或輕微銹蝕,可用噴砂、砂布或平砂輪打磨,直至出現(xiàn)金屬光澤為止。打磨粗糙度越大越好,打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。②如鋼板銹蝕嚴重,須先用適度鹽酸浸泡20min,使銹層脫落,再用石灰水沖洗,最后用平砂輪打磨出紋道。
(4)粘貼角鋼的結構膠必須采用專門配置的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑,其安全性能指標應符合A級膠的要求,嚴禁使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等作浸漬、粘結膠粘劑。
(5)粘貼角鋼所用A級膠的安全性能指標應符合GB 50367—2013《混凝土結構加固設計規(guī)范》第16頁表4.4.5的要求。
(6)粘貼用鋼板的焊接連接應在灌注粘鋼膠前進行,灌注粘鋼膠以后不得對構件的粘貼部位進行任何焊接連接,以免破壞粘液強度。
(7)在角鋼和鋼板焊接均已完成后,將后灌環(huán)氧樹脂粘鋼膠灌注到角鋼、鋼板與混凝土的空隙中。
(8)后灌環(huán)氧樹脂粘鋼膠固化時,角鋼和鋼板不得有任何松動。
2.4? 粘鋼加固驗收
在鋼板安裝或粘貼之前應進行表面處理,隱蔽工程驗收,合格后方可繼續(xù)施工。驗收時用小錘輕擊粘鋼鋼板,從音響判斷粘貼效果和粘貼密實度。錨固粘結區(qū)小于90%,非錨固區(qū)<70%,視粘結無效。
3? 結論
通過以上外包鋼加固技術的設計、施工、驗收等環(huán)節(jié),取得了預期的效果達到了外包鋼加固的目的,發(fā)揮了新舊建筑材料緊密結合協(xié)調工作的作用,該技術工期短、施工便捷、占用空間息小、快速、高效、經(jīng)濟等優(yōu)點在文物保護的建筑工程、日常建筑物動靜荷載變化時廣泛采用值得推廣和應用。
參考文獻:
[1] 許成祥,徐茜,許奇琦.外包鋼加固SRC框架結構地震損傷演化分析[J].武漢科技大學學報,2019.
[2] 劉宇隆.外包鋼加固鋼筋混凝土梁的實例應用研究[J].山西建筑,2017.
作者簡介:
逄成林(1985—)男,漢族,山東青島人,碩士研究生學歷,研究方向:結構工程,郵編:266071。