浅谈钢筋混凝土结构粘钢加固技术的应用

郝俊杰

0 引言

钢筋混凝土结构是目前常用的建筑结构形式,由于设计、施工过程中存在的问题或建筑超过使用年限等多方面的原因造成结构承载力不足的现象屡见不鲜。为了保证结构的正常使用,必须对其进行补强加固。目前的加固方法有很多种,如加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、增设支撑加固法、粘钢加固法、托梁拔柱技术、增设支撑体系及剪力墙加固法、增设拉结连系加固法、裂缝修补技术等。其中,粘钢加固法是比较新颖的一种加固方法,它是在混凝土构件表面用特别的建筑结构胶粘贴钢板,以提高结构承载力的一种加固方法。该方法优点是简单、快速、不影响结构外形,施工时对生产和生活影响较小。在国际上它是一种适用面较广的先进的加固方法,不仅在建筑上使用,而且在公路桥梁也普遍采用。

1 建筑现浇梁、板进行外粘钢板的加固处理技术实例探讨

下面以山西省潞安环保能源开发股份有限公司王庄煤矿+540m水平延深联合建筑的现浇梁、板进行外粘钢板的加固处理来分析此技术的应用机理。

1.1 工程情况

1)该工程为联建变电所,由于设备增重,原结构设计承载力不能满足实际使用要求。2)所检测梁、板的混凝土设计强度等级为C30。

1.2 加固处理方案

对现浇板进行双向粘钢加固,对梁受拉区采取梁底粘钢加固外加U形箍、100宽 3厚钢板压条。此时,截面受弯承载力计算可根据现行国家标准《混凝土结构加固技术规范》的相关规定进行,其受压区高度可按下式计算:

其中,fyo为原构件纵向钢筋抗拉强度设计值;Aso为原构件纵向受拉钢筋截面面积;fay为加固钢板抗拉强度设计值;Aa为加固钢板截面面积;f′yo为原构件纵向钢筋抗压强度设计值;A′so为原构件纵向受压钢筋截面面积;fcmo为原构件混凝土弯曲抗压强度设计值;X为混凝土受压区高度;bo为原构件的宽度。

当构件斜截面受剪承载力不足时,可粘结并联 U形箍板进行加固,此时斜截面受剪承载力按下式计算:

同时,必须满足以下条件:

其中,V为斜截面剪力设计值;Vo为原构件斜截面受剪承载力设计值;Aa1为单肢箍板截面面积;Lu为侧立面U形板长度;S为箍板轴线间距。

1.3 粘钢加固施工工艺

粘钢施工工艺流程:被粘结混凝土及钢板表面处理→钢板涂敷结构胶→粘贴钢板→固定→加压→固化→检验→防腐。

1.4 施工方法及要求

1)用轻型水磨石机磨去混凝土粘结面浮浆,清理干净后,用棉布醮丙酮将表面擦干净,以保证胶层粘结在坚实的混凝土结构层上。

2)用角向磨光机对钢板粘结面进行除锈和去粗糙处理,打磨纹理方向与钢板受力方向垂直,然后用棉布醮丙酮将粘结面擦干净,擦钢板时要顺着纹理擦,以增加钢板与结构胶层的粘结能力。

3)严格按产品使用说明要求的比例,在现场计量配制胶结剂,并搅拌均匀。

4)胶结剂配制完毕后,及时用抹刀涂敷在已处理的钢板表面,厚度以1mm～3mm为宜,中间厚边缘薄,然后将钢板粘贴于预定位置,并立即加压固定,以胶液刚从钢板边缘挤出为度。压钢板方木要包塑料薄膜,因结构胶不粘塑料,所以将来拆除方便。一般兼作钢板的永久附加锚固措施,其埋设孔洞应与钢板于涂胶前同时准备好。

5)当胶结剂固化到70%左右强度(20℃一般24 h)时,即可拆去加压工具,用小锤敲击钢板检验其有效粘结面积。锚固区有效粘结面积不应小于 90%,非锚固区有效粘结面积不应小于70%。

6)在钢板外涂 2 cm厚 1∶2水泥砂浆,以保护钢板。

7)注意防火。

1.5 技术特点

1)坚固耐用:经过多年来的工程实践及粘钢加固后所进行的结构试验,结构的强度和刚度都能满足设计的要求,完全能保证加固工程的质量。

2)施工快速:在保证粘钢加固结构质量的前提下,在不停产、不影响使用的情况下能快速完成加固施工。加固 3 d后即可正常使用。

3)简洁轻巧:与其他加固方法比较,粘钢加固结构受力明确,施工简便,现场无湿作业,清洁,不留污染物。完成加固后的结构外观基本不改变,因加固用钢板薄,结构自重增加极微,不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。

4)灵活多样:粘钢加固法的适应性很强,粘贴钢板的方案多种多样,灵活巧妙。除加固混凝土外还可粘贴型钢、加固钢结构及砌体结构等。

5)经济合理:由于施工快,避免或减少建筑物暂停使用的时间,且加固材料少,价格低,经济效益较高。

2 结论

本加固法方案设计及结构计算简单,不损坏原混凝土构件,施工方法简便,周期短,现场作业量小,对原构件外形尺寸影响很小,加固效果比较明显。

3 本加固法适用范围

1)提高结构强度,钢筋焊接点断裂加固、混凝土柱子牛腿断裂加固、薄腹梁断裂加固、断梁加固、吊车梁提高荷载加固、阳台根部断裂加固、楼面增加荷载(均布或集中力)加固、火灾后梁柱混凝土烧坏加固、爆炸冲击波破坏梁体加固、屋架梁下弦腐蚀严重露筋加固、截柱加固、梁柱受化学腐蚀的粘钢加固。

2)加层、加阳台(雨罩)、抗震加固及减振加固。

3)旧房改造综合加固、桥梁断裂、旧桥维修加固。

4)剪力墙开洞加固。

5)本加固法以环境温度不超过 60℃,相对湿度不大于 70℃,及无化学腐蚀的使用条件为限,否则应采取有效防护措施。当构件混凝土强度等级低于C15时,不宜采用本加固法进行加固。

[1] 万墨林,韩继云.混凝土结构加固技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.

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[4] 张继红.浅谈粘钢技术在抗震加固中的应用[J].山西建筑, 2009,35(14):56-57.