標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2013提出了十種加固方法和三種配套使用的加固技術(shù)。在加固設(shè)計中根據(jù)實(shí)際工程情況綜合考慮各種因素,選擇采用合適合理的加固方法和加固技術(shù)是結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該重點(diǎn)研究確定的問題,本文結(jié)合一改造工程實(shí)例,探討加固方法的選擇,以及應(yīng)用加固技術(shù)時注意的問題。
01 某改造工程簡介
某工程原為某商業(yè)樓,四層,框架結(jié)構(gòu),根據(jù)業(yè)主要求,現(xiàn)改造為娛樂中心的接待樓,主要功能是大堂、前臺接待、辦公室、小型會議室、KTV包間等,結(jié)構(gòu)專業(yè)考慮的主要工作是:加設(shè)電梯兩部;樓梯間位置變動;原樓梯間拆除改為普通辦公室,另設(shè)樓梯間一處;拆除二層部分梁板,形成內(nèi)天井;局部加層,增加使用面積;屋面增置設(shè)備等。在這一工程的改造與加固設(shè)計中采用了增大截面法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法等加固方法和植筋技術(shù)、拆除技術(shù)、新舊混凝土界面處理技術(shù)等配套使用的加固技術(shù)。該工程現(xiàn)已施工完成、投入運(yùn)行,達(dá)到了預(yù)期的效果。
改造工程底層平面圖
02 鋼筋混凝土梁的加固
1.鋼筋混凝土梁加固方法的選擇
由于改變用途或加層而導(dǎo)致部分鋼筋混凝土框架梁因強(qiáng)度不足需要加固,鋼筋混凝土框架梁的加固方法的選擇是加固設(shè)計的步,正確的方法應(yīng)該是這樣的:
根據(jù)新荷載驗算梁的抗彎、抗剪能力,當(dāng)相差不多且梁沒有超筋時,首先選擇粘貼鋼板加固法(或粘貼纖維復(fù)合材料加固法);
若根據(jù)新的荷載情況原梁斷面已超筋,則只能選擇增大截面加固法和增設(shè)支點(diǎn)加固法。
而增大截面加固法和增設(shè)支點(diǎn)加固法均會對使用空間造成一定的影響,應(yīng)根據(jù)房間凈高凈空要求綜合確定。
本工程選擇了粘貼鋼板加固法和增大截面加固法兩種方法,對不同的框架梁進(jìn)行了加固。
2.判斷鋼筋混凝土梁是否超筋
3.增大截面法加固鋼筋混凝土框架梁
增大截面法主要用于因截面不足、承載力相差較大、剛度不滿足、采用其它外貼方法加固將導(dǎo)致超筋的情形,是較為簡單的、可靠的加固方法。該方法要求施工時保證處理好新舊混凝土的結(jié)合面,只有被加固構(gòu)件界面處理及其粘結(jié)質(zhì)量符合規(guī)范要求時,方可考慮新混凝土與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作,按整體截面計算設(shè)計。
采用增大截面加固法進(jìn)行加固時,應(yīng)采取措施卸除或大部分卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載。
增大梁截面加固法加固鋼筋混凝土框架梁
4.粘貼鋼板加固法加固鋼筋混凝土梁
當(dāng)鋼筋混凝土梁截面尺寸足夠時,應(yīng)粘貼鋼板加固法。但規(guī)范規(guī)定有個提高的限值,即鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固后,其正截面受彎承載力的提高幅度不應(yīng)超過40%。設(shè)計時應(yīng)考慮二次受力的影響,規(guī)范采用折減系數(shù)考慮受拉鋼板抗拉強(qiáng)度有可能達(dá)不到設(shè)計值的情況。
粘貼鋼板的膠粘劑必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑。
當(dāng)采用纖維復(fù)合材料替代鋼板時,總體設(shè)計思路上相同,但應(yīng)注意纖維復(fù)合材料本身的特性,纖維方向與構(gòu)件受拉方向應(yīng)一致,應(yīng)采用專用的匹配的粘結(jié)膠粘結(jié)。
粘貼鋼板加固法加固鋼筋混凝土梁
03 植筋技術(shù)的應(yīng)用
植筋技術(shù)是隨著植筋膠的開發(fā)利用發(fā)展起來的,植筋僅承受軸向力,且僅允許按充分利用鋼材強(qiáng)度的計算模式進(jìn)行設(shè)計。承重結(jié)構(gòu)植筋的錨固深度必須經(jīng)設(shè)計計算確定,嚴(yán)禁按短期拉拔試驗或廠商技術(shù)手冊推薦值采用。膠粘層改善了鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能,但改善程度不大,采用一般廠商手冊推薦的(10~12)d是不安全的,較為理想的狀態(tài)應(yīng)達(dá)到(20~25)d,錨固深度對于懸挑構(gòu)件等重要構(gòu)件應(yīng)乘以修正系數(shù)。對于地震區(qū),應(yīng)考慮植筋位移延性要求的修正系數(shù)。
植筋用膠粘劑必須采用改性環(huán)氧類或改性乙烯基酯類(包括改性氨基甲酸脂)的膠粘劑。當(dāng)植筋的直徑大于22mm時,應(yīng)采用A級膠。
植筋技術(shù)不是的,有其適用范圍,在應(yīng)用植筋技術(shù)時還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)植筋的部位混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足更低要求,承重構(gòu)件植筋部位的混凝土應(yīng)堅實(shí)無缺陷,且配有適量鋼筋和箍筋,才能使植筋正常受力,對于局部缺陷應(yīng)先加固再植筋;
(2)對于種植群筋的情況,應(yīng)考慮群筋的影響。保證充分利用鋼材強(qiáng)度和延性,滿足植筋用膠粘劑粘結(jié)強(qiáng)度取值的構(gòu)造條件等要求。
本工程新加柱鋼筋、新增梁鋼筋等均采用了植筋技術(shù)進(jìn)行處理。當(dāng)混凝土構(gòu)件尺寸不滿足植筋埋深時采取下圖所示的處理方法。
04 結(jié)語
梁式構(gòu)件的加固首先要判斷梁的斷面是否符合要求;當(dāng)截面不足或重要構(gòu)件時,應(yīng)增大截面加固法;植筋技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)保證滿足錨固長度;應(yīng)用力學(xué)知識合理確定傳力方式與傳力途徑是結(jié)構(gòu)加固與改造設(shè)計中,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該重視的問題,巧妙應(yīng)用處理得當(dāng)會起到事半功倍的效果。