劉曉東¹  解小曼²

（陜西省建筑科學(xué)研究院設(shè)計(jì)院 710086 西安）

    外包型鋼加固是新興的一種加固技術(shù)，它是以角鋼、鋼板外包于砼表面的加固方法。它的優(yōu)點(diǎn)是受力可靠，能顯著改善結(jié)構(gòu)性能，對(duì)使用空間影響較小，施工簡便；缺點(diǎn)是需對(duì)外露鋼構(gòu)件進(jìn)行防火處理。該加固方法適用于梁、柱墻等，適用于受靜力作用的一般受彎受拉構(gòu)件，使用環(huán)境溫度不超過60度，相對(duì)濕度不大于70％及無化學(xué)腐蝕的環(huán)境。下面就砼柱包鋼加固設(shè)計(jì)和施工方法予以分析總結(jié)。

     

    砼外包型鋼加固設(shè)計(jì)，主要依據(jù)砼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50367-2006）第8章節(jié)，膠粘材料應(yīng)采用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑。加固計(jì)算如下：

         a）加固后的截面剛度EI=E_COI_CO+0.5E_aA_aa_a² （8.1.3）

               E_CO和E_a――分別為原構(gòu)件砼和加固型鋼的彈性模量；

               I_CO――原構(gòu)件截面慣性矩

               A_a――加固構(gòu)件一側(cè)外粘型鋼截面面積

               a_a――受拉與受壓兩側(cè)型鋼截面型心間的距離

         b）外包型鋼軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算：N≤0.9φ(f_COA_CO+ f_YOA_SO^’+ a_af_a^‘  A_a)，（未注明參數(shù)意義參見本規(guī)范相關(guān)頁）

         c）外包型鋼偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算：

         計(jì)算公式參見8.2.2-1和8.2.2-2.

        

    使用以上公式可定性分析計(jì)算包鋼加固主材用量,并可計(jì)算加固后柱整體承載力。實(shí)際應(yīng)用時(shí)為減少手工計(jì)算量，可借助相關(guān)軟件進(jìn)行計(jì)算，如08版PKPM工具箱中就有格構(gòu)柱計(jì)算功能。

        

    包鋼加固的施工工藝：a）施工前應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)施工圖，必須將待加固結(jié)構(gòu)面清理干凈，按設(shè)計(jì)圖紙，在砼包鋼位置測(cè)放打磨控制線，待打磨工作完成后補(bǔ)加包鋼位置線；b）砼表面打磨掉浮層，直至完全露出堅(jiān)實(shí)新結(jié)構(gòu)面，砼表面出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以剔除，用指定材料修補(bǔ)，裂縫部位應(yīng)首先進(jìn)行封閉處理；c）鋼材表面打磨鋼材粘接面，需進(jìn)行除銹和粗糙處理，用砂輪磨光機(jī)打磨出金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼材受力方向垂直，其后用棉絲沾丙酮擦試干凈。d）組裝焊接根據(jù)圖紙或洽商要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況対鋼材進(jìn)行組裝焊接，角鋼與原結(jié)構(gòu)柱盡量切緊，豎向基本順直，如原結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)進(jìn)行順直處理，綴板與角鋼搭接部位需三面圍焊，焊縫應(yīng)符合設(shè)計(jì)及建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程要求。e）焊縫檢驗(yàn)合格后，用環(huán)氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴(yán)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定；f）嚴(yán)格按結(jié)構(gòu)膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用，一次膠量不宜過多，以40～50分鐘用完為宜。g）用氣泵和注膠罐進(jìn)行注膠，注膠時(shí)豎向按從上向下的順序，水平方向按同一方向的順序，注膠結(jié)束后清理殘留結(jié)構(gòu)膠。h）竣工驗(yàn)收，結(jié)構(gòu)膠固化后用小錘輕輕敲擊鋼材表面，從音響判斷粘接效果，如有個(gè)別空洞聲，表明局部不密實(shí)，需再次高壓注膠方法補(bǔ)實(shí)。

       

    從以上總結(jié)可知，該方法簡單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形，提高承載力幅度大。另外，該方法在已施工項(xiàng)目中已產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此包鋼加固砼柱是加固設(shè)計(jì)中較好的一種方法。

 

[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50011-2008

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》 GB50326-2006

[3]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50017-2003