湿式外包钢加固技术在建筑加固中的应用

湿式外包钢加固技术在建筑加固中的应用

陈广金

中船重工第七一三研究所摘要：本文介绍了湿式外包钢加固混凝土结构的情况，讲述了湿式外包钢加固混凝土结构的原理及方法，并结合工程案例，提出了湿式外包钢加固施工方法及注意事项。

关键词：湿式外包钢加固技术：承载力；计算方法；受力分析

1 湿式外包钢加固技术的原理

湿法外包钢是将角钢、钢板箍通过胶栓与混凝土柱或梁外表面固定后用专用结构胶封闭，而后在缝隙中灌注高强建筑结构灌注专用胶使用钢板或型钢和原混凝土构件连结成一个整体，使型钢与钢筋混凝土共同受力。该方法可以大幅度提高建筑物构件的承载力，提高承载能力与变形能力。同时，粘贴在构件上的钢板与钢筋混凝土结构中的钢筋几乎起到一样的作用，由此可见，湿式外包钢加固技术加固在设计理论上与钢筋混凝土基本相同。

2 湿式外包钢加固技术的优点

湿式外包钢加固法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，其加固用的外包型钢，一般为角钢加固法，其基本上不影响构件的外观，结构的强度和刚度都能满足设计的要求，完全能保证加固工程的质量，由于施工快，加固材料少，价格低，经济效益较高。

2.1 湿式外包钢加固法适用范围：

本加固方法适用于承受静力作用的一般轴心受压及受弯和受拉构件。

2.2 湿式外包钢加固法施工方法及注意事项：

加固用型钢一般为A3钢或16Mn钢，厚度以3-6mm为宜，或视设计要求而定，型钢、连接螺栓及焊接的强度设计值，按现行国家标准《钢结构设计规范》（GBJ17-88）规定采用。对型钢粘结面，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨。在打磨钢板时，不能只看光亮程度，一定要按照规范要求打出纹络，只有这样，才能保证钢板与结构胶有更好的粘接效果。

另外注意，在使用结构胶加固前应进行现场质量检验，配制的结构胶应在30分钟内使用完毕,而且在胶粘剂固化后不能在粘贴构件上进行焊接等高温作业。

2.3 粘贴钢板加固法的施工流程图：

2.4 湿式外包钢加固技术受力分析：

在矩形截面受弯构件的受拉面粘贴型钢和受压面粘贴型钢进行加固时，其正截面承截力应符合下列规定（图1-2）：

矩形截面正截面受弯承载力计算

（1）由弯矩平衡原理可知，梁所受载荷所造成弯矩小于等于钢筋混凝土抵抗弯矩：∑M=0

M≤bx(-)+(-)+-(-) (1-1)

由力矩平衡原理x轴梁受力为零，即∑x=0

bx= +--(1-2)

X≥2式中M—构件加固后弯矩设计值；

x—等效矩形应力图形的混凝土受压区高度，简称混凝土受压区高度；

b、h—矩形截面宽度和高度；

、—加固型钢的抗拉强度、钢板抗压强度设计值；

、—受拉型钢和受压钢板的截面面积；

—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；

—构件加固前的截面有效高度；

As—纵向钢筋合力点到混凝土受拉边缘的距离h0=as；

Es—钢筋的弹性模量；

—考虑二次受力影响时，受拉型钢抗拉强度有可能达不到设计值而引用的系数；当≥1.0,取=1.0；

—混凝土极限压应变，取=0.003.

—若不考虑二次受力影响，取=0考虑二次受力影响时，受拉型钢的滞后应变，应按规定计算。

=

—加固前受弯构件验算截面上作用的弯距标准值。

—综合考虑构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀及钢筋排列影响的计算系数，按下表的规定采用：

计算系数值

≤0.007 0.001 0.002 0.03 0.04 ≥0.06

单排钢筋 0.7 0.9 1.15 1.2 1.25 1.3

双排钢筋 0.75 1 1.25 1.3 1.35 1.4

注：表中为原有钢筋混凝有效配筋率，是按有效受拉混凝土截面面积，计算的纵向受拉钢筋的配筋率即

各参数意义参照CECS25-90,混凝土结构加固技术规范[S].以及

混凝土结构设计规范GB 50010-2002[S].

图10-23 局部结构平面图

某6层综合楼建于90年代初，一层为商用超市，上面5层为住宅楼，结构为框架结构，底层框架结构层高为3.6米，此楼—～—原为招待所，现在要改变其使用功能，变成超市仓库，而原来的主梁的最不利荷载为300KN·M，由于建筑使用功能的改变增加使用荷载30%，从而导致底层框架主梁承载力不足，因此要对框架主梁进行加固处理，我们使用湿式外包钢加固技术对钢筋混凝土框架进行加固处理，由施工图知h=700mm,b=300mm,混凝土强度等级为C30，=14.3N/，=1963，环境类别为一类。

（2）原主梁抗弯承载力计算=700-35=665,

由=ρb得出ρ===0.00984=0.9%＞=45×%=0.0021而ρ＞0.2%

由钢筋混凝土结构设计规范109页8.5.1钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋配筋率=max(ρ,45)=0.00984

所以ξ=ρ=0.00984×=0.206434＜=0.55

满足使用条件

=bξ(1-0.5ξ)=1.0×14.3×300×665×0.206434×(1-0.5×0.206434)=351＜390 KN·M

由承载力计算图及公式可知当不在主梁顶粘钢板时，则有=0，=0，则代入式（10-48）

1.0×14.3×300X(700-)-300×1963×35=390×

2145 -3003000x-20611890=0

,

==

=0.0011

==

1.0×14.3×300×153.582=1.0×215×+300×1963

解之得=325.4268837mm2

底部角钢采用2L80×5；箍板采用4 mm×80mm，间距为200 mm。如图10-24所示。

图10-24

结论

根据结果选择型钢加固施工后，经过两年多的观察, 未发现加固梁有异常情况, 各项指标完全达到设计要求,使用效果良好，由此说明对本次加固施工混凝土构件进行加固是安全可靠的，本次施工是成功的。而且通过加固后所进行的结构试验、结构的强度和刚度都能满足设计的要求。整个施工费用仅5万元，若按常规施工，费用较高，采用粘钢加固技术可节约工程费用，不但减少了大量人力、物力和资金投入，而且完全能保证加固工程的质量，达到了加固的目的。

结束语：

实践证明采用湿式外包钢加固方法是一种安全方便的加固技术, 效果明显, 可以达到预期目的,它以其他加固技术不可比拟的优越性，在土木工程的加固中得到越来越广泛的应用，随着湿式外包钢加固技术的日益发展，其应用前景亦会更加广阔。

参考文献：

[1] 卜良桃 周锡全. 工程结构可靠性鉴定与加固[M].北京: 中国建筑工业出版社，2009:394-398.

[2] CECS25-90,混凝土结构加固技术规范[S].

[3] 混凝土结构设计规范GB 50010-2002[S].