上海某廠房梁粘鋼加固設計   

近十幾年來隨著高強建筑結構粘膠劑的研制及推廣，為混凝土結構構件的補強加固開辟了一條新的途徑。用它將高強度的鋼板或碳纖維粘貼在混凝土結構構件表面，使二者成為一個共同工作整體，以充分發揮材料性能，達到加固的目的。該法較之傳統加固方法具有施工簡單，工期短，費用低，加固效果好等優點。

工程實例：廣東省珠海市某工業區五層廠房由于屋面私自改建堆料，負荷使用，10根框架梁跨中梁底出現豎向小裂縫，分析為大梁抗彎承載力不足。跨度L=9000mm，截面尺寸：250x700mm ,經查實梁底4Φ22（1520m㎡）。箍筋?8@200~210mm,未有加密區。按實際使用情況采用pkpm及satwe進行復核計算，梁底配筋需2010m㎡, 箍筋亦略有不足。需進行加固補強。考慮到加固梁承載力相差較多，接近40%，碳纖維應力滯后的明顯缺點，經與建設方協商后決定采用粘鋼法加固。

一．粘鋼加固計算

1.梁受拉區粘貼鋼板計算：

fc*b*x=fy*As- fy’*As’+0.9fay*Aa

M= fc*b*x*(h0-x/2)+ fy’*As’*( h0-as’)

式中：Fy--原構件縱向鋼筋抗拉強度設計值；

fy’-原構件縱向鋼筋抗壓強度設計值；

fc --原構件混凝土抗壓強度設計值；

As --原構件縱向受拉鋼筋截面面積；

As’--原構件縱向受壓鋼筋截面面積；

fsp --加固用鋼板抗拉強度設計值；

Asp --加固用鋼板截面面積；

0.9 --考慮二次受力影響，加固鋼板應力滯后及撕裂力影響等強度折減系數；

x --混凝土受壓區高度； h

h0 --原構件截面有效高度；

b --原構件截面寬度；

由于本例已計算出實際所需受拉鋼筋面積，故只需按下式計算：

fy*△As=0.9fsp*Asp

△As --原構件所需縱向受拉鋼筋面積與實際所配縱向受拉鋼筋截面面積之差；

梁底采用Q345鋼，

Asp= fy*△As/(0.9fsp)=300*（2010-1520）/（0.9*315）=519m㎡

采用-4x70鋼板,共2條。另考慮到原梁端箍筋未加密，在梁端1.5h（1050mm）范圍內-2x30mmU型鋼板箍以增加抗剪承載力。見下圖：

2. 受拉鋼板的粘貼延伸長度計算

鋼板粘貼延伸長度L，是指在原梁不需要加固截面以外鋼板的延伸長度。是保證鋼板在拉斷之前不發生脫膠等粘結破壞。要求鋼板在錨固區的粘結受剪承載力必須大于鋼板受拉承載力。而實驗表明粘結膠作用于鋼板與混凝土之間的抗剪強度和軸心抗拉強度均遠大于混凝土的抗剪強度。因此，其粘貼延伸長度L按下式計算：

L=fsp*tsp/ fbd≥170 tsp

式中：tsp ---受拉加固鋼板厚度；

fbd ---鋼板與混凝土粘結強度設計值；

按《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367-2006）取fbd =0.94。

L= fay*tsp/ fbd=315*4/0.94=1340>170*4,

實際上將粘貼鋼板延伸至梁端，滿跨粘貼即可滿足。

二．施工要點與要求

1. 表面處理：梁底及梁側粘合面去掉1~2mm表層，露出新面并使之平整，用壓縮空氣除去粉塵，再用脫脂棉沾清洗劑擦拭表面。鋼板粘貼面用砂布或砂輪打磨露出金屬光澤，然后亦用脫脂棉沾清洗劑擦拭干凈。 h

2. 配膠及粘貼：本工程采用JGN型結構膠粘劑，按說明書將膠配好，用抹刀涂在已處理好的混凝土和鋼板上，厚1~3mm，然后將鋼板粘貼于預定位置。

3. 加壓固化:鋼板粘貼好后立即用支撐及夾具**緊。保持溫度20℃以上進行固化，24小時后方可拆除支撐及夾具，固化期間切忌擾動加固構件，三天后可受力使用。

4.防腐處理:加固后鋼板表面粉刷1:2水泥砂漿保護。

三．通過本工程加固設計，現場交流了解以及參考部分資料。筆者認為有如下幾點值得重視：

1.粘鋼加固結合面的粘結強度混凝土的抗剪強度。實驗表明混凝土均先于膠層破壞。故被加固構件混凝土強度不能太低，不應**C15。

2. 鋼板厚度以2~4mm為宜，愈厚所需粘貼延伸長度愈大，而且過硬不利于粘貼；愈薄則相對用膠量愈大，不經濟。

3. 粘鋼加固法在我國應用時間不長，特別是目前結構膠的物理化學性能的局限性，使得該法僅適用于環境溫度不過60℃，相對濕度不大于70%，無化學腐蝕環境及承受靜載為主的受彎構件。