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加固方法與技術(shù)在某改造工程中的應(yīng)用
1、前言
新的國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367－2006提出了九種加固方法和四種配套使用的加固技術(shù)。在加固設(shè)計(jì)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(shí)注意的問題。
2、某改造工程簡介
本工程原為某醫(yī)院門診大樓，四層，磚混結(jié)構(gòu)，根據(jù)業(yè)主要求，現(xiàn)進(jìn)行升級改造，主要功能是大堂門診、前臺接待、醫(yī)務(wù)辦公室等，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；原部分醫(yī)務(wù)室的間墻拆除；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(jì)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。
3、鋼筋混凝土梁的加固
3.1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(jì)的第一步，正確的方法應(yīng)該是這樣的：根據(jù)新荷載驗(yàn)算梁的抗彎、抗剪能力，當(dāng)相差不多且梁沒有超筋時(shí)，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。
3.2鋼筋混凝土梁超筋的判斷
3.3 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)致超筋時(shí)，是較為簡單的、可靠的加固方法，該方法要求施工時(shí)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(shí)，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(jì)算設(shè)計(jì)。
文獻(xiàn)1給出了當(dāng)在受拉區(qū)加固矩形截面受彎構(gòu)件時(shí)截面受彎承載力的計(jì)算公式和受彎構(gòu)件增大截面加固后的相對界限受壓區(qū)高度的計(jì)算公式，新增鋼筋的強(qiáng)度利用系數(shù)取0.9。當(dāng)加固后混凝土受壓區(qū)高度X與加固前原截面的有效高度之比X/h01大于原截面的相對界限受壓區(qū)高度時(shí)，應(yīng)考慮原縱向受拉鋼筋應(yīng)力尚達(dá)不到fyo的情況。
3.4 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(shí)，應(yīng)首選粘貼鋼板加固法。但規(guī)范規(guī)定有個(gè)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(jì)時(shí)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(jì)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(shí)，總體設(shè)計(jì)思路上相同的，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)。
4、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，中國在80年代初已開始應(yīng)用，九十年代后期，喜力得HY150型植筋膠引入中國，對植筋技術(shù)大面積的推廣起了積極作用。
植筋僅承受軸向力，且僅允許按充分利用鋼材強(qiáng)度的計(jì)算模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。承重結(jié)構(gòu)植筋的錨固深度必須經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，嚴(yán)禁按短期拉拔試驗(yàn)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(shí)，應(yīng)采用A級膠。
當(dāng)植筋錨固長度因原有構(gòu)件尺寸限制而不能滿足時(shí)，可采取以下處理方法：
植筋技術(shù)不是萬能的，有其適用范圍，在應(yīng)用植筋技術(shù)時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
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(shí)采取了如圖四所示的處理方法。
5、力學(xué)原理在本工程中的應(yīng)用
運(yùn)用力學(xué)原理，巧妙布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以起到減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力，節(jié)約造價(jià)的作用。結(jié)合本工程兩個(gè)局部的結(jié)構(gòu)處理，來進(jìn)行說明。
6、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)件應(yīng)首選增大截面加固法；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(jì)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。
