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粘贴钢板加固施工工法粘贴钢板加固法是用高强的建筑结构胶,将钢板粘贴于构件表面从而提高构件承载力的一种加固方法。
该方法始于1967年,南非学者Fleming和King进行了外粘钢板替代钢筋加固混凝土梁的试验,试验中将钢板粘贴于混凝土梁底面受拉侧,证明了这种加固方法的可行性。
随后十几年时间,国内外学者做了大量的试验研究、理论分析和工程实践,粘贴钢板加固法已逐步走向成熟,现已广泛应用于混凝土受弯、大偏心受压、受拉构件的加固工程。
粘贴钢板加固法的原理是利用胶黏剂把钢板粘贴于原构件表面,使钢板与原结构形成一个新的承力系统,钢板参与受力,从而达到对混凝土结构补强的目的。外粘钢板加固法具有以下显著特点:
1.施工快速、工期短。该加固法施工速度快,从清理、找平、粘贴钢板,到加压固化,仅需1-2天时间,可大幅度节省施工时间,经济效益显著。
2.具有良好的整体受力性能。受力较均匀,一般情况下,胶黏剂的黏结强度高于混凝土抗拉强度,可以使钢板与原构件形成一个良好的整体。
3.钢材的利用率高、用量少。
4.粘贴钢板所占空间小,几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量,对建筑的使用净空、外形影响小,基本不影响构件的外观。
根据粘贴钢板加固混凝土构件的原理和受力特性,该加固方法有其适用范围:
1.适用于钢筋混凝土受弯、大偏心受压或受拉构件的加固,不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋一侧配筋率小于0.2%的构件加固。
2.由于钢板粘贴在混凝土表面,加固构件的混凝土强度对整个加固系统非常重要。所以,一般情况下,加固构件的实测混凝土强度等级不得低于C15,且钢板与混凝土的正拉粘结强度不得低于1.5 N/mm2。
3.由于粘贴钢板加固系统中胶黏剂在超过玻璃化转化温度后会出现软化特征,使得胶黏剂性能大幅度降低,所以在使用胶黏剂时应遵照供应商提供的使用温度限制。
目前,商业用建筑结构胶黏剂玻璃化转化温度约在60 - 82℃之间,同时考虑到一般混凝土结构使用温度低于60℃,所以,粘贴钢板加固混凝土结构长期使用环境温度不应高于60℃。
处于特殊环境(如高温高湿、介质腐蚀和等)的混凝土结构加固,除应按***现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的结构胶黏剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。
粘贴钢板加固法的一般要求
1.粘贴钢板加固混凝土结构构件时,应将钢板受力方式设计成仅承受轴向应力作用。
2.粘贴在混凝土构件表面上的钢板,其外表面应进行防锈蚀处理。表面防锈蚀材料对钢板及胶黏剂应无害。
3.采用粘贴钢板对混凝土结构进行加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
4.当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行***标准《建筑设计防火规范》规定的耐火等级及耐火极限要求,对胶黏剂和钢板进行防护。
施工工法:粘贴面处理→钻螺栓孔→胶粘剂配制→涂胶和粘贴→检验→维护
1.粘贴面处理
(1)混凝土面应凿除粉饰层,祛除油垢、污物,然后用角磨机打磨除去1-2mm厚表层,较大凹陷处用找平胶修补平整,打磨完毕用压缩空气吹净浮尘,后用棉布沾酮拭净表面,待粘贴面完全干燥后备用。
(2)钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理,直至打磨出现光泽,使用前若洁净仅用干布擦拭即可。否则可用棉布沾酮拭净表面,待完全干燥后备用。
(3)该工序所用主要物资:护目镜、防尘口罩、冲击电锤及扁铲、手锤、角磨机、金刚石磨片、砂轮片、空压机、棉布、酮。
2.钻螺栓孔
加压固定可采用膨胀螺栓,需要在加固构件上合适位置钻孔固定膨胀螺栓。
3.胶粘剂配制
(1)建筑结构胶为A、B两组份,取洁净容器(塑料或金属盆,不得有油污、水、杂质)和称重衡器按说明书配合比混合,并用搅拌器搅拌约5-10分钟至色泽均匀为止。搅拌时好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡,配置场所宜通风良好。
(2)该工序所用主要物资:搅拌器、容器、衡器、腻刀、手套。
4.涂胶和粘贴
(1)胶粘剂配制好后,用腻刀涂抹在已处理好钢板面上(或混凝土表面),胶断面宜成三角形,中间厚3毫米左右,边缘厚1毫米左右,然后将钢板粘贴在混凝土表面,用准备好的固定加压系统固定,适当加压,以胶液刚从钢板边缝挤出为度。
(2)该工序所用主要物资:腻刀、手套。
5.检验
(1)可用小锤轻击粘贴钢板,从音响判断粘贴效果,也可采用超生仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%,非锚固区有效粘结面积少于70%,应剥离钢板,重新粘贴。
(2)对重要构件也可采用载荷检验,一般采用分级加载至正常荷载的标准值,检测结果较直观、可靠,但费用较高,耗时也较长。需要千斤顶或配重(常用沙袋、砖块)、百分表、裂缝显微镜、衡器。
6.维护
加固后钢板宜采用20mm厚M15水泥砂浆抹面保护,也可采用涂防锈漆保护,以避免钢材的腐蚀。
大地基加固方法,缺一不可施工时应根据上部结构对地基的要求,及时对地基进行加固或改良,通过适当的地基处理方法保证地基稳定,提高地基土的承载力,减少房屋的沉降或不均匀沉降,并减弱湿陷性黄土的湿陷性、提高抗液化能力。通常施工中常用的地基处理方法如下。
1、强夯法
强夯法是利用起重机械将夯锤提升至一定高度,再通过自由下落时产生的冲击能反复夯实地基,使其表面形成一层较密实的硬壳层,从而提高土体强度、减少压缩性,达到加固地基的目的,并改善土体抵抗振动液化能力、消除土体湿陷性。
强夯法常用于处理高于地下水位0.8m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的深层加固。施工时应采取挖防震沟(沟深要超过建筑物基础深)等防震、隔振措施,以减小 强夯所产生的振动和噪声,减少其对周围建筑物和其他设施有影响。
2、砂石桩法
砂石桩法通常是利用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,将砂或砂卵石(或砾石、碎石)挤压入土孔中,从而形成大直径密实桩体(由砂或砂卵(碎)石构成),起到加固地基的作用,以此来提高地基的承载力,并降低压缩性。
砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,此外其还可用于处理可液化地基。其中当遇到对饱和粘土地基上变形控制不严的工程时,可采用砂石进行桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,从而加速软土的排水固结,达到加固地基的目的。
3、挤密桩法
挤密桩法是一种机械(人工或爆扩)成孔方法,通常是利用锤击将钢管打入土中,使侧向挤密土体形成桩孔,待钢管拔出后在孔内回填2:8或3:7的素土或灰土,并分层夯实,从而使桩间土组成复合地基以承受上部荷载,加固地基。
挤密桩法常用于处理位于地下水位以上,且天然含水量在12%~25%,厚度为5~15m的素填土、杂填土及湿陷性黄土,处理深度一般可达5~10m,同时要求施工时密实度不低于0.95,而当软弱地基的含水率较大时也会采用此方法进行地基加固,以消除桩深度范围内黄土的湿陷性。
、建筑加固基本知识对于房屋结构加固工程,可分为房屋结构体系加固和构件加固。体系加固是针对房屋结构整体抗震性能不足现行抗震鉴定标准而进行的加固;构件加固是针对局部构件承载力不足而进行的局部构件的加固。
既有建筑抗震加固的设计原则应符合下列要求:
1、加固方案应根据抗震鉴定结果经综合分析后确定,分别采用房屋整体加固、区段加固或构件加固,加强整体性、改善构件的受力状况、提高综合抗震能力;
2、加固或新增构件的布置,应消除或减少不利因素,防止局部加强导致结构刚度或强度突变;
3、新增构件与原有构件之间应有可靠连接;新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础;
4、加固所用材料类型与原结构相同时,其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级;
5、加固设计应注重节点连接构造设计。
砌体结构加固
对可靠性不足或业主要求提高可靠度的砌体结构及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使其具有现行设计规范及业主要求的安全性、耐久性和适用性。
抗震承载力不满足时,宜采用的加固方法
1)拆砌或增设抗震墙
2)修补和灌浆
3)面层或板墙加固
4)外加柱加固
5)包角或镶边加固
6)支撑或支架加固
整体性不满足时,宜采用的加固方法
1)当墙体布置在平面内不闭合时,可增设墙段或在开口处增设现浇钢筋混凝土框形成闭合。
2)当纵横强连接较差时,可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱和外加圈梁等加固。
3)楼、屋盖构件支撑长度不满足要求时,可增设托梁或采取增强楼、屋盖整体性等的措施;对腐蚀变质的构件应更换;对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。
4)当构造柱或芯柱设置不符合鉴定要求时,应增设外加柱;当墙体采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在墙体交接处增设互相可靠拉结的配筋加强带时,可不另设构造柱。
5)当圈梁设置不符合鉴定要求时,应增设圈梁;外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土,内墙圈梁可用钢拉杆或在进深端加锚杆代替;当采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在上下两端增设配筋加强带时,可不另设圈梁。
6)当预制楼、屋不满足抗震鉴定要求时,可增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁加固楼、屋盖。
薄弱易倒部位,宜采用的加固方法
1)窗间墙宽度过小或抗震能力不满足要求时,可增设钢筋混凝土窗框或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
2)支撑大梁等的墙段抗震能力不满足要求时,可增设砌体柱、组合柱、钢筋混凝土柱或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
3)支撑悬挑构件的墙体不符合鉴定要求时,宜在悬挑构件端部增设钢筋混凝土柱或砌体组合柱加固。
4)隔墙无拉结或拉结不牢,可采用镶边、埋设钢夹套、锚筋或钢拉杆加固;当隔墙过长,过高时,可采用钢筋网砂浆面层进行加固。
5)出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时,可采用面层或外加柱加固,其上部应与屋盖构件有可靠连接,下部应与主体结构的加固措施相连。
6)出屋面的烟囱、无拉结女儿墙、门脸等超过规定的高度时,宜拆除、降低高度或采用型钢、钢拉杆加固。
7)悬挑构件的锚固长度不满足要求时,可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施。
钢筋混凝土结构加固
钢筋混凝土房屋结构体系和抗震承载力不满足要求时,宜采用以下加固方法:
1)单向框架应加固,或改为双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施。
2)单跨框架不符合鉴定要求时,应在大于框架-抗震墙结构的抗震墙大间距且不大于24m的间距内增设抗震墙、翼墙、抗震支撑等抗侧力构件或将对应轴线的单跨框架改为多跨框架。
3)框架梁柱配筋或承载力不符合鉴定要求时,可采用外包型钢、增大截面法、粘钢板或粘碳布等加固方法进行加固。
4)框架柱轴压比不符合鉴定要求时,可采用增大截面法进行加固。
5)房屋刚度较弱、明显不均匀或有明显的扭转效应时,可赠送钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固,也可设置支撑加固。
6)钢筋混凝土抗震墙配筋不符合鉴定要求时,可加厚原有墙体或增设端柱、墙体等。
7)楼梯构件不符合鉴定要求时,可采用粘贴钢板、碳布或增大截面法进行加固。
四、环氧树脂玄武岩纤维复合筋的应用
1、应用于防腐蚀建筑
由于环氧树脂玄武岩纤维复合筋具有良好的抗化学腐蚀性、高耐久性,可在混凝土桥梁阶段、混凝土公路、海港码头、灯塔、游泳池、石油化工设备厂、污水处理厂、设备、氮气罐等容易被腐蚀的建筑物中应用。一方面,环氧树脂玄武岩纤维复合筋的耐腐蚀性能明显优于钢筋,可以增强建筑物的耐盐性和耐久性;另一方面中环氧树脂玄武岩纤维复合筋的耐腐蚀性可以抵抗冬季为防止冰冻二铺散在混凝土桥梁路面的大量工业***,减少或避免芫荽腐蚀混凝土结构,从而降低了每年应用于桥面的维修成本,并在很大程度上上延长了施工基体的使用寿命。
2、应用于地下工程
地下工程,如地下停车场,地下行人通道、地铁车站、隧道等场所对建筑的强度要求比一般的高。因此,环氧树脂玄武岩纤维复合筋优于钢筋的抗拉强度、弹性模量使其成为地下工程的加固补强的不二之选,同时在隧道混凝土补强、地下石油储备设施中也得到了广泛的应用。
3、应用于费磁性、低导电要求建筑工程
环氧树脂玄武岩纤维复合筋的良好易透电磁波性、电绝缘性使其广泛应用于电子设备厂、通讯大楼、机场、***的磁共振设备、太、磁悬浮列车、电信塔等敏感电子通讯设备建筑。使用环氧树脂玄武岩纤维复合筋加固,可以防止建筑物因电应或漏电造成不必要的人身安全。
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