鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計

摘 要：進入21世紀(jì)，我國建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，經(jīng)歷了大規(guī)?；ê痛笠?guī)模的房地產(chǎn)開發(fā)，隨著時間的推移，對建筑結(jié)構(gòu)的功能布局、承載能力、抗震性能的需求相應(yīng)提高，有些原有的建筑可能已無法滿足。同時，原有建筑老齡化、低標(biāo)準(zhǔn)引起的結(jié)構(gòu)安全問題越來越多得到關(guān)注和重視。近年來，國家相關(guān)政策導(dǎo)向也逐漸轉(zhuǎn)移至現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維護和加固。如何采取有效的加固措施對現(xiàn)有建筑物進行加固，提高其承載能力，延長其使用壽命，是設(shè)計人員面臨的重要課題，也是文章論述的初衷。

關(guān)鍵詞：既有結(jié)構(gòu);加固方法

中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.011

1 前期準(zhǔn)備工作

擴建、改造項目必須到現(xiàn)場了解已有建（構(gòu)）筑物的現(xiàn)狀，檢查現(xiàn)場結(jié)構(gòu)布置與原結(jié)構(gòu)圖紙表示是否一致，通過地面裂縫大小，間接了解已有地基基礎(chǔ)的沉降情況，檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否出現(xiàn)開裂、鋼材銹蝕、混凝土碳化嚴(yán)重等損壞現(xiàn)象，了解現(xiàn)場是否具有加固施工時所必需的操作空間[1]。

2 常用的幾種混凝土加固方法

2.1 增大截面加固法

增大截面加固法指根據(jù)原構(gòu)件的整體情況，合理增加截面，實現(xiàn)對整體結(jié)構(gòu)承載力提升的目的，如圖1所示。

2.2 置換混凝土加固法

混凝土結(jié)構(gòu)中存在低強度的材料，采用置換混凝土加固法，及時將這部分去除，然后替換成高強度的混凝土材料，提高混凝土結(jié)構(gòu)整體的承載能力。

2.3 外包型鋼加固法

外包型鋼加固法指對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼進行加固，確保整體結(jié)構(gòu)的受力能力更好，如圖2所示。

2.4 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固可以使用結(jié)構(gòu)膠，在原構(gòu)件混凝土表面進行粘貼，使之形成具有整體性的復(fù)合截面，是提高其承載力的一種直接加固方法，如圖3所示。

2.5 增設(shè)支點加固法

為減小結(jié)構(gòu)計算跨度，施工人員可以根據(jù)實際情況增設(shè)支撐點，通過增設(shè)支撐點，保證降低結(jié)構(gòu)內(nèi)力，這對提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力也有很大的幫助，如圖4所示。

3 混凝土結(jié)構(gòu)后錨固連接方法

3.1 機械錨栓

機械錨栓需要借助機械設(shè)備，并利用錨栓和錨孔之間的摩擦實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)后錨固連接的作用。機械錨栓包括膨脹型和擴底型錨栓。

3.2 化學(xué)錨栓

由金屬螺桿和錨固膠組成，通過錨固膠形成錨固作用的錨栓?；瘜W(xué)錨栓分為普通化學(xué)錨栓和特殊倒錐形化學(xué)錨栓。

3.3 植筋

植筋是混凝土后錨固連接的一種方式，主要使用膠粘劑對帶肋鋼筋或者全螺紋螺桿植入到混凝土結(jié)構(gòu)中，以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

上表中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括非承重墻體、附著于樓面或屋面結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、裝飾構(gòu)件、幕墻、廣告牌、機電設(shè)備等。

生命線工程是城市運轉(zhuǎn)與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)，其中，主要的生命線工程有電力工程、交通工程和給排水工程等。

3.4 結(jié)構(gòu)錨固膠的選用

在對混凝土承重結(jié)構(gòu)進行加固時，可以使用膠粘劑，要根據(jù)實際情況選擇膠粘劑的規(guī)格。不同的承重部分使用的膠粘劑不同，要求施工人員嚴(yán)格選擇。植筋使用的膠粘劑必須是高粘性的膠粘劑，一般使用改性環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠粘劑。如果植筋的直徑比較大，施工人員應(yīng)該使用A級膠[2]。

3.5 基本要求

為防止混凝土基材被破壞，保證鋼筋結(jié)構(gòu)的完整性，應(yīng)綜合運用植筋錨固技術(shù)。在設(shè)計承重錨固連接部位時，設(shè)計人員應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)類型和錨固連接受力性質(zhì)，并分析錨栓類型，保證混凝土結(jié)構(gòu)后錨結(jié)構(gòu)的完整性不被影響。需要注意的是，應(yīng)加大對錨栓和植筋鋼材的保護力度，尤其是拉剪復(fù)合受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件錨固連接時，避免出現(xiàn)整體拔出破壞或是錨桿穿出破壞[3]。

3.6 植筋受拉承載力及錨固深度設(shè)計值

根據(jù)GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》第15.2.2～15.2.5條計算確定。

根據(jù)第15.2.2條，單根植筋錨固的承載力設(shè)計值應(yīng)符合下列公式規(guī)定：

（15.2.2—1）

（15.2.2—2）

式中：N1b——植筋鋼材軸向受拉承載力設(shè)計值（kN）;

fy——植筋用鋼筋的抗拉強度設(shè)計值（N/mm2）;

As——鋼筋截面面積（mm2）;

ld——植筋錨固深度設(shè)計值（mm）。

當(dāng)要求植筋達到第15.2.2條要求的受拉承載力設(shè)計值，經(jīng)第15.2.2～15.2.5條計算，當(dāng)基材混凝土強度等級為C25時，HRB400鋼筋植筋錨固深度設(shè)計值Ld≈37 d，d為鋼筋直徑。當(dāng)基材混凝土強度等級為C30時，HRB400鋼筋植筋錨固深度設(shè)計值Ld≈27 d。即C30時，φ16鋼筋的錨固深度值Ld≈27 d=432 mm，根據(jù)15.3.5條：被植筋的混凝土構(gòu)件最小厚度hmin=432+2×20=472 mm。而一般梁寬只有300 mm左右。

由此可見，在已有混凝土梁側(cè)面植筋增設(shè)混凝土次梁，植筋要達到第15.2.2條要求的受拉承載力設(shè)計值，其錨固深度是遠遠不夠的。根據(jù)第15.3.6條規(guī)定，植筋時，其鋼筋宜先焊后植;當(dāng)有困難必須后焊時，其焊點距離基材混凝土表面應(yīng)大于15 d。

綜上所述，在已有混凝土梁側(cè)面增設(shè)次梁時建議采用對穿螺桿末端加墊板、螺母，或次梁正負鋼筋對穿互焊或做混凝土反梁來處理。

根據(jù)第15.2.6條，對承重結(jié)構(gòu)植筋的錨固深度，設(shè)計人員必須經(jīng)過全面計算，設(shè)計人員不能盲目跟隨廠家的技術(shù)手冊，要提高設(shè)計的準(zhǔn)確性。

根據(jù)第15.3.1條，當(dāng)按構(gòu)造要求植筋時，其最小錨固長度lmin應(yīng)符合下列構(gòu)造規(guī)定：

受拉鋼筋錨固：max{0.3 ls;10 d;100 mm};

受壓鋼筋錨固：max{0.6 ls;10 d;100 mm};

對懸挑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件尚應(yīng)乘以1.5的修正系數(shù)。

第15.3.1條為從構(gòu)造要求出發(fā)規(guī)定的植筋最小錨固深度，此處的構(gòu)造最小錨固深度是指次梁端部底筋伸入支座最小錨固深度要求。

3.7 植筋施工質(zhì)量檢驗

根據(jù)GB 50550—2010《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》第19.4.1條規(guī)定，植筋的膠粘劑固化時間達到7 d的當(dāng)日，應(yīng)抽樣進行現(xiàn)場錨固承載力檢驗，檢驗方法及評定標(biāo)準(zhǔn)按附錄W執(zhí)行。分現(xiàn)場破壞性檢驗和現(xiàn)場非破壞性檢驗兩種，其適用條件分別見第W.1.4～W.1.6條，抽樣數(shù)量規(guī)定如下：

第W.2.2條：現(xiàn)場破壞性檢驗的抽樣，取每一檢驗批錨固件總數(shù)的1‰，當(dāng)植筋數(shù)量不超過100件時，可取3件進行檢驗。

第W.2.3條第二款：現(xiàn)場非破壞性檢驗的抽樣，對重要構(gòu)件，應(yīng)按其檢驗批植筋總數(shù)的3%，且不少于5件。對一般構(gòu)件，應(yīng)按1%，且不少于3件。

重要構(gòu)件指其自身失效將影響或危及承重結(jié)構(gòu)體系整體工作的承重構(gòu)件。筆者認(rèn)為包括框架梁、承重柱、剪力墻。

一般構(gòu)件對整個結(jié)構(gòu)的整體性影響比較小，并且是自身失效的構(gòu)件。筆者認(rèn)為包括次梁、連系梁、樓（屋）面板。

非破壞性檢驗的荷載檢驗值取1.15×抗拉承載力設(shè)計值。

參考文獻

[1] 董明，盧文生，張亮，等.某既有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)改造設(shè)計與分析[J].結(jié)構(gòu)工程師，2021（6）：221-229.

[2] 高旭，張宜健，李智超.某多層砌體結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計研究[J].建筑與預(yù)算，2021（1）：41-43.

[3] 溫寶生.建筑結(jié)構(gòu)工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計常用方法探討[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2019（18）：46，48.

作者簡介：柳葉（1990—），女，本科，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計。