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沾钢加固钢筋混凝土梁板技术

 zugexin 2017-05-05
粘钢加固钢筋混凝土梁板技术 
一、工程概况
    民族文化宫经历了40年的风风雨雨后,部分结构出现了影响结构承载力的裂缝,加之当时的抗震设计尚不完善,混凝土的施工质量也较差。因此,原框架的承载能力及抗震性能大大降低了。为修复保存这一著名建筑,对原结构承载能力进行分析,发现原结构承载能力平均降低约30%左右。经过充分的方案论证,对原结构提出了一套加固方案,其中混凝土梁板采用粘钢的方法。
二、加固范围
    本工程建筑面积22000m2,按图纸划分为六段,除Ⅵ段外,其余各段框架主梁全部进行了粘钢加固。对原漏筋严重、混凝土浇筑质量差,有裂缝、厚度不足5cm、承载力不够的楼板也都采用了粘钢的加固方法,总加固面积达2000多m2,钢板用量达160t。
三、粘钢加固的原则
    粘钢加固就是在混凝土结构受力构件的外侧用结构胶粘贴钢板,以补强或提高其受力强度,提高结构的安全性。钢板与混凝土受力构件共同作用,使原构件的刚度、强度都大幅度地提高,特别是耐久性及抗疲劳能力增强。如在墙上开洞,洞口侧壁粘钢能起到暗柱的效果,在梁板水平结构表面粘钢,能起到增加小梁的效果。
四、粘钢的类型和方法
1. 混凝土梁的加固
钢筋混凝土梁的加固在民族文化宫有两种类型,主梁加固和边梁加固。主梁加固为三面加固法,即梁底面粘通长底板后再粘梁的U形箍。边梁加固在梁的单侧进行加固,即在梁的一侧粘通长钢板及一字侧箍。
1.1 主梁粘钢板加固
先将梁底钢板粘贴完毕,待结构胶固化后再粘U形箍。U形箍的间距在粱的两端1/4L(L为梁的净跨值)范围内为150mm,梁中为250mm。U形箍有两种形状,如图1所示(梁净高=梁高-楼板厚)。
A种箍采用通孔螺栓锚固在梁上(也可采用膨胀螺栓双侧锚固),螺栓孔距楼板底5cm;B种箍采用在扁箍的翼缘上打孔,螺栓穿过楼板与楼板结构面上的通长钢板或150×250的钢板锚固,所有钢板均用YJ结构胶粘牢,如图2所示。
这两种扁箍均使用焊接形式,扁箍底长为梁宽,扁箍侧板焊接在箍底板上,焊缝为二级焊缝。梁底板与箍板均不允许空鼓。安装时梁底用膨胀螺栓锚固底板,箍板用通孔螺栓或膨胀螺






(A) (B)
图1








(A) (B)
图2

栓锚固,因螺栓有抗剪应力的作用,所以尽量避免使用膨胀螺栓。通孔螺栓安装时,螺栓杆必须用结构胶锚固在通孔中。使用螺栓能有效地将钢板紧贴在结构构件上,以防钢板在胶凝固前滑脱。在锚固的同时应用可调支撑头、支撑架、木楔等支顶梁底板及箍板,在胶固化之前严禁任何扰动。
另一种加固方法如Ⅲ段9、10层卫生间加固采用四面加固,即在梁的底部及两侧按上述加固方法加固完后,再在梁的顶部粘贴与梁同宽的通长钢板,并用螺栓锚固,在梁的两端及十字交叉梁的交叉部分用四个螺栓锚固,间距150mm,其余部分用两排螺栓,螺栓间距300mm,如图3所示。









图3

1.2 边梁加固法
框架边梁由于现场的实际情况,只允许采用单侧(室内一侧)加固的方法。由于粘钢要求先焊后粘,所以通长侧板与一字扁箍必须先焊接好,再在钢板上打孔,将打好孔的钢板贴在梁上,根据钢板上的孔的位置在梁上标出相应的位置,然后再在梁上打孔。用这种方法加固时,最大的施工难度在于焊接好的钢板重量大、占有的操作空间范围大,一次用胶量大、钢板安装时就位困难、容易产生空鼓,所以专业技术水平要求高。具体施工做法如下:
1) 对于Ⅲ段7层西南角卫生间边梁加固,用L型钢板与一字扁箍加固。如图4所示。
这种加固方法施工时,结构胶必须将L型通长钢板阴角满涂,粘贴时先将L型钢板底侧贴紧梁底并立即锚固,然后贴紧阴角及内侧钢板,一字带型扁箍最后粘贴及锚固。粘贴时采用挤压的办法使钢板粘贴牢固不空鼓。
2) 对于Ⅲ段12、13层的框架外边梁粘钢,该梁仍属单侧加固,锚固采用化学螺栓,锚固施工简单、方便,因为化学螺栓的抗剪强度高,故锚固效果较膨胀螺栓优越。这种方法的最大难度仍在钢板上,如12层粘钢的边梁高2m,粘钢要求在边梁的内侧上下各粘通长交圈300宽的钢板一道,上下钢板间用间距150的一字扁钢粘接,外边梁长为14m,如图5所示。










图5

经计算发现,单侧钢板焊接好后总重达675kg左右,单侧螺栓达200多个,钢板的就位非常困难,鉴于此,经与设计讨论将单侧钢板分成三段粘贴,钢板与钢板的接头处理如图6所示。
2. 楼板加固
2.1 因原楼板局部砼浇筑质量差,受力钢筋锈蚀严重,并且由于增设大量线管和线路,原楼板浇筑时厚度不均匀,最薄处仅3~4cm,经对其验算发现承载力不能满足设计强度,须进行加固。加固的方法主要是在原楼板下粘贴-5×100钢板条,楼板结构面上在螺栓部位粘贴250×200的钢板,用四个M12的螺栓将上下钢板夹紧,以提高其承载力。个别楼板(如Ⅲ段3~7层的西南角卫生间)采用双向钢板带加固,如图7所示。








图7

钢板带搭接处有两层钢板,所以先粘方向的钢板在基层处理时要求粘贴面处凹进楼板底面,使先粘完的钢板正好与楼板底面平,以保证在粘另一方向的钢板时钢板能平整地粘在楼板底面上。在钢板搭接处用四个螺栓(通孔或膨胀螺栓)将钢板锚固在楼板上。
2.2 对于三段10、11层4.2m跨内板加固,采用钢板带(-200×5)上焊Φ10的钢筋,楼板上表面用Φ6双向钢筋网灌3cmCGM作叠合层的粘钢加固方法,如图8所示。
用这种方法进行板的粘钢加固施工时,先在楼板上打孔,然后将钢板贴在准备粘贴的部位,将楼板上孔的位置反到钢板上,再焊钢筋。钢板粘完后,所有支撑在胶未固化前严禁任何扰动,待胶完全硬化后再铺Φ6双向钢筋网。CGM浇筑前,楼板上必须清理干净,加固完后及时养护,以防止空鼓。
楼板加固时,必须根据楼板上新开洞口的位置确定钢板带的位置。
五、粘钢加固施工操作要求
1. 基层处理
基层处理包括加固构件结合面处理及钢板贴合面的处理。
1.1 构件结合面处理
1)在实际施工过程中经对粘钢构件进行检查,发现原基层质量无法满足直接粘钢的要求,须对原基层进行处理后方可粘钢。
2)如粘钢的梁板表面有大小不一的裂缝,裂缝宽度小于0.1mm,用环氧水泥浆封闭;裂缝宽度大于0.1mm,用压力灌浆法灌注环氧水泥浆。
3)因原梁浇筑时模内清理不干净,梁板底有木屑、木块等杂物,用电动钢丝刷、电动砂轮机等工具将粘钢部位梁板上的木屑及木块等清理干净。
4)原梁板底砼保护层空鼓、松动、漏筋的部位先剔凿到实处并清理干净。用钢丝刷、电动砂轮机将原锈蚀的钢筋打磨光亮,再用电动钢丝刷清理干净。钢筋锈蚀特别严重时,原钢筋除锈后,用同种钢筋搭接焊接。
5)用CGM灌浆料封闭处理后的钢筋,修补并找平须粘钢的梁板。对粱截面宽与高方向的垂直度偏差大、阴阳角不方正、梁底呈弧形弯曲者应首先剔除凸出部分,再修补平整,以保证粘钢时底钢板、侧板与箍板(U型及一字带型)能平贴在梁上。
6)根据图纸在结构构件上放出钢板粘贴线,特别是箍板线位置,然后将加固表面凿毛,要求表面粗糙、平整、干净。
7)粘钢前对原梁统一进行一次空鼓大检查,采用敲击听声音的办法。经检查Ⅲ段十层发现框架主梁空鼓,剔开后梁中有150×200的木块两块。针对该种情况要及时将木块取出,剔除松动的砼,并清理干净,然后用同标号的豆石砼修补找平。
1.2 钢板贴合面处理
将钢板按现场实际施工尺寸切割好,U型箍先按尺寸焊好,然后用喷砂、砂布或平轮打磨。直到结合面全部出现金属光泽,打磨粗糙程度越大越好,打磨纹路尽量与钢板受力向垂直,其后用脱脂棉沾丙酮擦干净。钢板粘接面不得有锈迹,打磨好的钢板及时使用,如果不能及时使用,钢板上出现锈迹就必须重新打磨、擦丙酮后方可再用。
粘钢加固后,外漏钢板应根据装修要求做防锈处理,对于永久性外露部位(如吊顶内)涂刷防锈漆,喷防火涂料;其余有装修要求的部位用钢丝网抹水泥砂浆保护层,不小于20cm厚。
2.在原有构件上打孔时,先用探测仪测出构件中钢筋的位置,并标在构件上,检查孔的位置是否会碰到钢筋,如果发生矛盾,及时请设计根据现场钢筋情况调整孔的位置,以保证不伤钢筋。
3.粘钢所选用的YJ结构胶为甲乙两种组分,经配制后方可使用。使用前应在现场作拉拔实验,经实验合格后方可全面推开施工。使用时在现场临时自己配制,配制时按产品说明书规定进行,配好的胶必须在40分钟内用完。
4.所有螺栓孔(通孔)必须用结构胶堵填饱满。所有加固构件在加固前应进行卸荷。施工中严格执行先焊后粘的原则,严禁先粘后焊。
5.冬季施工必须保证结构胶的固化温度5~35℃,采用电热毯包裹粘钢的结构构件,再用塑料布包裹电热毯的方法保温。
6.施工时应根据具体情况加设临时支撑。粘钢及钻孔必须由具有资质的专业施工单位操作。所有作业人员必须持证上岗。
7.为保证粘钢的质量,每道工序均设专人控制检查,按要求验收,并作好相关的验收记录,填写基层处理隐蔽单,严格检查钢板打磨情况,焊接质量,丙酮涂刷情况,结构胶的饱满程度,螺栓孔的位置、型号,结构胶配制比例等等。避免发生诸如空鼓等难以补救的质量问题。如发生质量问题,及时返工,以减小损失。

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