淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)粘鋼加固技術的應用

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,由于設計、施工過程中存在的問題或建筑超過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)象屢見不鮮。為了保證結(jié)構(gòu)的正常使用,必須對其進行補強加固。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、預應力加固法、增設支撐加固法、粘鋼加固法、托梁拔柱技術、增設支撐體系及剪力墻加固法、增設拉結(jié)連系加固法、裂縫修補技術等。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)點是簡單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形,施工時對生產(chǎn)和生活影響較小。在國際上它是一種適用面較廣的先進的加固方法,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、板進行外粘鋼板的加固處理技術實例探討

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、板進行外粘鋼板的加固處理來分析此技術的應用機理。

1.1 工程情況

1)該工程為聯(lián)建變電所,由于設備增重,原結(jié)構(gòu)設計承載力不能滿足實際使用要求。2)所檢測梁、板的混凝土設計強度等級為C30。

1.2 加固處理方案

對現(xiàn)澆板進行雙向粘鋼加固,對梁受拉區(qū)采取梁底粘鋼加固外加U形箍、100寬 3厚鋼板壓條。此時,截面受彎承載力計算可根據(jù)現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術規(guī)范》的相關規(guī)定進行,其受壓區(qū)高度可按下式計算:

其中,fyo為原構(gòu)件縱向鋼筋抗拉強度設計值;Aso為原構(gòu)件縱向受拉鋼筋截面面積;fay為加固鋼板抗拉強度設計值;Aa為加固鋼板截面面積;f′yo為原構(gòu)件縱向鋼筋抗壓強度設計值;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度設計值;X為混凝土受壓區(qū)高度;bo為原構(gòu)件的寬度。

當構(gòu)件斜截面受剪承載力不足時,可粘結(jié)并聯(lián) U形箍板進行加固,此時斜截面受剪承載力按下式計算:

同時,必須滿足以下條件:

其中,V為斜截面剪力設計值;Vo為原構(gòu)件斜截面受剪承載力設計值;Aa1為單肢箍板截面面積;Lu為側(cè)立面U形板長度;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→防腐。

1.4 施工方法及要求

1)用輕型水磨石機磨去混凝土粘結(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)在堅實的混凝土結(jié)構(gòu)層上。

2)用角向磨光機對鋼板粘結(jié)面進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)嚴格按產(chǎn)品使用說明要求的比例,在現(xiàn)場計量配制膠結(jié)劑,并攪拌均勻。

4)膠結(jié)劑配制完畢后,及時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,所以將來拆除方便。一般兼作鋼板的永久附加錨固措施,其埋設孔洞應與鋼板于涂膠前同時準備好。

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

6)在鋼板外涂 2 cm厚 1∶2水泥砂漿,以保護鋼板。

7)注意防火。

1.5 技術特點

1)堅固耐用:經(jīng)過多年來的工程實踐及粘鋼加固后所進行的結(jié)構(gòu)試驗,結(jié)構(gòu)的強度和剛度都能滿足設計的要求,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,施工簡便,現(xiàn)場無濕作業(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,不會導致建筑物內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固。

4)靈活多樣:粘鋼加固法的適應性很強,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)濟合理:由于施工快,避免或減少建筑物暫停使用的時間,且加固材料少,價格低,經(jīng)濟效益較高。

2 結(jié)論

本加固法方案設計及結(jié)構(gòu)計算簡單,不損壞原混凝土構(gòu)件,施工方法簡便,周期短,現(xiàn)場作業(yè)量小,對原構(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)強度,鋼筋焊接點斷裂加固、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、陽臺根部斷裂加固、樓面增加荷載(均布或集中力)加固、火災后梁柱混凝土燒壞加固、爆炸沖擊波破壞梁體加固、屋架梁下弦腐蝕嚴重露筋加固、截柱加固、梁柱受化學腐蝕的粘鋼加固。

2)加層、加陽臺(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 60℃,相對濕度不大于 70℃,及無化學腐蝕的使用條件為限,否則應采取有效防護措施。當構(gòu)件混凝土強度等級低于C15時,不宜采用本加固法進行加固。

[1] 萬墨林,韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995.

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

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

[4] 張繼紅.淺談粘鋼技術在抗震加固中的應用[J].山西建筑, 2009,35(14):56-57.