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外包鋼加固設計方案介紹

一、外包鋼加固法基本概念

外包鋼加固是一種廣泛采用的混凝土構件加固方法,通常采用型鋼或鋼板外包在原構件表面、四角或兩側,并在混凝土構件表面與外包鋼縫隙間灌注高強水泥砂漿或環氧樹脂漿料,同時利用橫向綴板或套箍作為連接件,以提高加固后構件的整體受力性能。

混凝土柱四周包裹角鋼后,可在不顯著增加構件截面尺寸的前提下,大幅提高柱的承載能力。同時該方法在加固過程中現場工作量小,加固后構件的整體穩定性好、受力可靠且構件的截面尺寸基本不變,在實際工程中得到了廣泛應用。

外包鋼加固設計

二、外包鋼加固法工藝流程 

1.表面處理。在加固開始前,首先應去除原混凝土構件的抹灰層,對于一些結合面有松散混凝土的構件,必須對要黏合面進行打磨,直至露出干凈平整面,并將構件截面的棱角打磨成半徑r≥7mm的圓角。

2.焊接鋼骨架。將型鋼放置于需要加固區,使用卡具勒緊角鋼,將角鋼肢緊貼于混凝土表面,以減少過大間隙引起的變形。在構件軸向每隔一定距離設置箍板或綴板與角鋼焊接,箍板或綴板間距在節點處變小,形成骨架整體。

3.灌膠黏結。目前的外粘型鋼的黏結材料多為結構膠黏劑(如改性環氧樹脂),在將角鋼和綴板焊接成為整體后,通過壓力灌注工藝將黏結劑灌注到型鋼構架與需加固柱之間,形成飽滿而高強的膠層。

4.固化。膠黏劑的固化時間應根據廠家使用說明執行,并且在固化期內不得對型鋼有任何擾動。

5.檢驗??刹捎眯″N輕輕敲擊黏結型鋼,從音響判斷黏結效果,或用超聲波法探測黏結密實度。

6.防護處理。型鋼表面(包括混凝土表面)應抹厚度不小于25 mm的高強度等級水泥砂漿(應加鋼絲網防裂)作為防護層,亦可采用具有防腐和防火性能的材料加以保護。若型鋼架表面防護按鋼結構的涂裝工程設計時,應符合現行國家標準《鋼結構設計規范》( GB50017)和《鋼結構工程施工質量驗收規范》( GB50205)的規定。

三、外包鋼加固的用途及應用

1.外粘型鋼加固法適用面很廣,但加固費用較高。為了取得技術經濟效果的大化,一般多用于需大幅度提高截面承載能力和抗震能力的混凝土梁、柱結構加固。

2.長期使用環境的溫度不應超過60℃。對于處于特殊環境(如高溫、高濕、介質腐蝕、放射性環境等)的混凝土結構,采用外包型鋼加固時,應采取特殊防護措施。

3.原結構混凝土現場實測強度等級不得低于C15,且混凝土表面黏結正拉強度不得低于1.5 N/mm2。

外包鋼加固設計

四、外包鋼加固主要優缺點

1.結構構件截面尺寸增加少。采用外包型鋼加固梁、柱時,只是在梁、柱截面外粘型鋼而已,截面尺寸增加不足5%,有時甚至少于1%。

2.能大幅度提高原構件承載力和延性。

3.施工簡單工期短。主要的施工工藝只有鉆孔、焊接、灌膠和粘鋼,濕作業較少,所用的膠黏劑固化快,施工工期短,適用于應急工程。

4.抗震能力好。整體的鋼骨架對核心混凝土的變形有較強的約束作用,可以較好承受沖擊荷載和振動荷載,且目前對節點區域的加固手段已經成熟,可以使得原來的“弱節點”加固成“強節點”,與抗震設計原則相一致。

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