結(jié)構(gòu)粘鋼加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)在廈門（新）站營運(yùn)中心工程中的應(yīng)用

曾明強(qiáng)

（廈門特房建設(shè)工程集團(tuán)有限公司，福建廈門361000）

粘鋼加固是指用特種高強(qiáng)的粘合劑，將鋼板牢固粘結(jié)在被加固的部位，而起到增加強(qiáng)度，保障安全，長久使用的作用。它運(yùn)用了建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)力學(xué)、化學(xué)建材、電測技術(shù)等多項專業(yè)技術(shù)知識，結(jié)合先進(jìn)的施工工藝，為解決建筑加固中的難題做出了重要的貢獻(xiàn)，已逐步發(fā)展成為一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)施工技術(shù)。本人在廈門（新）站營運(yùn)中心工程當(dāng)項目經(jīng)理期間，認(rèn)真觀察該技術(shù)在該工程中的應(yīng)用，學(xué)習(xí)有關(guān)各項技術(shù)的資料文獻(xiàn)，現(xiàn)將使用該技術(shù)的情況總結(jié)如下。

一、工程概況：

廈門（新）站營運(yùn)中心工程位于廈門（新）站西南側(cè)，緊挨（新）站南廣場，主要規(guī)劃建設(shè)辦公用房及配套服務(wù)設(shè)施。A區(qū)某棟樓因使用功能變更，結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載增大，原設(shè)計的梁、板、柱的承載力達(dá)不到要求，故須對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。

二、加固方案及材料性能

相關(guān)部門綜合考慮到工程的實(shí)際情況、進(jìn)度要求和經(jīng)濟(jì)效益等方面的原因，決定采用粘鋼加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)對原梁、板、柱進(jìn)行加固。

粘鋼加固與其他方法相比,有如下優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)，性能好；所占空間小，不影響被加固結(jié)構(gòu)外觀和使用空間；加固施工周期短；材料消耗少；工藝簡便等。

鋼板采用16錳鋼和3號鋼鋼板。

粘貼劑選用經(jīng)鑒定并在規(guī)范中推薦的JGN建筑結(jié)構(gòu)劑-ZL-JGN型建筑粘鋼膠。該膠是一種承載結(jié)構(gòu)高性能的膠粘劑，主要用于建筑構(gòu)件的外部粘鋼加固補(bǔ)強(qiáng)，特別適用于傳統(tǒng)土建加固法難以施工和一些工期要求緊的加固工程中。

三、設(shè)計要點(diǎn)

粘鋼加固梁、板、柱的設(shè)計和施工執(zhí)行《建筑錨栓技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》。

設(shè)計的原則是將高強(qiáng)的鋼板粘貼于被加固的鋼筋混凝土構(gòu)件的受力部位前沿，即在柱子柱側(cè)、梁底、梁側(cè)、板面、板底等部位進(jìn)行粘鋼補(bǔ)強(qiáng)，使粘貼的鋼板承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。從而發(fā)揮鋼板的強(qiáng)度，提高被加固構(gòu)件的抗剪、抗彎、抗壓承載力。

對于粘貼在受拉部位的鋼板，由于原受拉鋼筋的極限應(yīng)變εsu=0.01，比3號鋼鋼板比例極限應(yīng)變值εsy=0.001～0.0025大10倍以上，雖然加固鋼板比原鋼筋有應(yīng)力滯后的情況，但破壞時鋼板一般均能大到屈服強(qiáng)度，因此，其截面設(shè)計可按一般構(gòu)件計算。

采用粘貼鋼板對梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時的承載力計算，除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對受彎構(gòu)件正截面承載力計算的基本假定外，尚應(yīng)符合下列要求：

1構(gòu)件達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時，粘貼鋼板的拉應(yīng)變按截面應(yīng)變保持平面的假定確定，但不應(yīng)超過鋼板的允許拉應(yīng)變；

2當(dāng)考慮二次受力影響時，應(yīng)根據(jù)加固時的荷載狀況，按截面應(yīng)變保持平面的假定計算加固前受拉區(qū)邊緣混凝土的初始應(yīng)變；

3在達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)前，鋼板與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。

粘鋼加固結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于混凝土強(qiáng)度，因此被加固構(gòu)件的強(qiáng)度不能太低。原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度為C35，且主體經(jīng)驗(yàn)收通過，質(zhì)量達(dá)到市優(yōu)，適合用粘鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)。

四、粘鋼加固柱、梁、板設(shè)計的一般構(gòu)造形式

柱：在與彎矩發(fā)生平面垂直的兩個面粘貼16錳鋼豎向板條，在箍板間隙處用3號鋼墊板填充。通長設(shè)置bu×t間距b的U形箍板，兩個箍板對接，板縫用3號鋼鋼板封口。箍板可以約束豎向鋼板的橫向變形，增強(qiáng)其抵抗平面外屈曲變形的能力，增加豎向板條的錨固作用，亦可部分約束核心混凝土的橫向變形，提高核心混凝土的軸向抗壓強(qiáng)度，起到套箍的作用。具體做法和節(jié)點(diǎn)處理見附圖（圖1、圖2）∶

圖1

圖2

框架梁：梁面在負(fù)彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板。梁腹全跨布置bu×t間距b的U形箍板，用3號鋼鋼板封口，可以增加縱向鋼板的錨固作用，亦可增加梁端部的抗剪能力。具體做法和節(jié)點(diǎn)處理見附圖∶（圖3、圖4）

圖3

圖4

次梁：屬多跨連續(xù)梁。梁面在負(fù)彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板，做法同框架梁。具體做法和節(jié)點(diǎn)處理見附圖（圖5）：

板：根據(jù)板的實(shí)際受力情況，在板底和板面受拉部位粘貼3號鋼鋼板。具體做法和節(jié)點(diǎn)處理見附圖（圖6）：

五、加固施工

1結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝流程如下：表面處理——配膠，卸荷——固定及加壓——固化——檢驗(yàn)——防腐處理

2加固施工操作方法：

對于原混凝土構(gòu)件的粘合面，可用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再對粘合面進(jìn)行打磨，除去2~3mm厚的表層，直至露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒，或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。對濕度較大的混凝土構(gòu)件，尚需進(jìn)行人工干燥處理。

圖5

圖6

⑴對于鋼板未生銹或輕微生銹的，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。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。如鋼板銹蝕較嚴(yán)重，須用適度鹽酸浸泡20分鐘，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道，在粘鋼前應(yīng)對構(gòu)件適量卸荷。

⑵ZL-JGN建筑結(jié)構(gòu)膠為A、B雙組分包裝，A組分為白色粘稠膏狀物，B組分為黑色粘稠液體，在秤量前必須先將A、B膠分別攪拌均勻，使用時按A：B=3：1進(jìn)行秤量，再將兩組材料混合，用電動拌均勻8-10分鐘，立即使用，施工時間不超過30鐘。嚴(yán)格按照ZL-JGN建筑結(jié)構(gòu)膠的使用說明書的規(guī)定，對甲、乙兩組分膠進(jìn)行配制，用手提電動攪拌器進(jìn)行攪拌，拌至色澤完全均勻?yàn)橹埂?/p>

⑶粘貼膠配制好后，用抹刀同時涂在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面，為了使膠能充分濕潤、滲透、擴(kuò)散、粘附與粘合面，宜先用少量膠于結(jié)合面來回刮涂數(shù)遍，再添抹至所需厚度（1~3mm），中間厚邊緣薄，然后將鋼板粘貼于預(yù)定位置。

⑷鋼板粘貼好后立即用夾具、支撐、或膨脹螺栓等固定，并適當(dāng)加壓，以使膠液從鋼板邊緣開始擠出為度。

⑸檢驗(yàn)采用聲振法檢驗(yàn)，錨固區(qū)有效粘結(jié)面積不小于90%，非錨固區(qū)有效粘結(jié)面積不應(yīng)少于70%。

⑹外部粘鋼加固鋼板，應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行防腐處理。在鋼板粘貼完畢，卸下支撐，在鋼板表面涂刷一層防腐膠，在未干之前噴上一層中砂。

六、經(jīng)濟(jì)社會效益

粘鋼技術(shù)在廈門（新）站營運(yùn)中心工程中的應(yīng)用，成功解決了該工程因使用功能變更后，荷載增大所帶來的結(jié)構(gòu)承載力不足等問題，施工工期短，操作簡便，且節(jié)省國家投資，節(jié)約資源，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

運(yùn)用粘鋼技術(shù)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)在廈門地區(qū)的研究和運(yùn)用已取得了一定的突破性的發(fā)展，技術(shù)比較成熟。已成功地運(yùn)用在如：廈門海滄大橋東西錨體、廈門國際機(jī)場停車場梁板加固、廈門國際會展中心等大型結(jié)構(gòu)的加固，解決了一些建筑加固中的實(shí)際問題。

該項技術(shù)適用于橋梁、房屋等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)、舊建筑物的增層改造、建筑物裂縫的修補(bǔ)等，不必破壞原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，應(yīng)用前景非常廣泛。

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）[s].

[2]混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范（CECS25：90）[s].

[3]建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程（JGJ116-98）[s].

[4]碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS146：2003）[s].

[5]卓尚木，季直倉等.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，1997.10.