外包型鋼加固法1. 外包型鋼加固法，按其與原構件的連接方式分為：外粘結型鋼加固法和無粘結外包型鋼加固法；均適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土柱及梁的加固。但對使用環(huán)境的溫度和濕度有要求。外包鋼加固法的優(yōu)點是構件截面尺寸增加不多，但其承載能力和抗震能力可大幅度提高；加固后原構件上的混凝土因受外包鋼綴板的約束變成三向受力的約束混凝土，構件的延性得到提高；施工不需要模板，施工速度較快。外包鋼加固法受使用環(huán)境限制，費用較高，有時需要特制的夾具，同時外包鋼需進行防腐處理，以提高耐久性。2.當工程要求不使用結構膠粘劑時，宜使用無粘結外包型鋼加固法(不使用結構膠或僅使用水泥砂漿堵塞混凝土與型鋼縫隙)，也稱干式外包型鋼加固法。其設計應符合下列規(guī)定:2.1當原柱完好，但需提高其設計荷載時可按原柱與型鋼構架共同承擔荷載進行計算。此時，型鋼構架與原柱所承受的外力，可按各自截面剛度比例進行分配。柱加固后總承載力為型鋼構架承載力與原柱承載力之和。2.2當原柱尚能工作，但需降低原設計承載力時，原柱承載力降低程度由可靠性鑒定結果進行確定；其不足部分由型鋼構架承擔。2.3當原柱存在不適合繼續(xù)承載的損傷或者嚴重缺陷時，可不考慮原柱的作用，全部荷載由型鋼骨架承擔。2.4型鋼骨架承載力按鋼結構設計規(guī)范計算，并乘以與原柱協同工作的折減系數。注意：無粘結外包型鋼加固法，屬于組合結構范疇；由于型鋼與原構件之間無有效連接，其所受的外力，只能按原柱和型鋼的剛度進行分配，而不能視為復合構件受力，很費剛材，僅在不宜使用膠粘的場合使用。故型鋼加固主要以外粘型鋼加固法為主。3.外粘型鋼加固法的作用原理3.1對梁的加固對梁的加固，可理解成在加固混凝土梁的外圍，套一個彈性空間鋼桁架結構組成的組合結構，通過粘膠使梁與空間鋼桁架協同工作。采用粘鋼雙筋梁方案，粘鋼加固的計算鋼板面積亦是外套鋼桁架弦桿的用鋼面積，規(guī)整后參照構造要求選擇型鋼型材，組成加固型鋼桁架的弦桿。對于加固梁，由于規(guī)范規(guī)定粘鋼板加固梁最多可允許承擔M1=1.4M0的彎矩內力，其不足的部分M2=M-1.4M0可由外粘彈性型鋼材料的桁架承擔。由粘膠連接使二者協同工作，因此當組合結構破壞時，梁和桁架都可達到極限狀態(tài)，其外粘型鋼加固粱的極限限承載力M=M1+M2梁的加固可按黏貼鋼板進行計算，屬于第九章，故這里不介紹。3.2對柱的加固在柱的四角外粘型鋼，型鋼之間用正交的綴板焊接，并在型鋼及綴板與混凝土之間灌注結構膠，使其形成整體共同工作。這個整體類似于外套豎向空間構架組合結構或相當于型鋼勁性混凝土柱，其型鋼結構自身具有較高的承載力。其次，型鋼對混凝土柱的外包，類似方鋼管混凝土結構，一方面鋼管對核心混凝土的約束作用使混凝土處于三向壓應力狀態(tài)，從而提高了混凝土材料的強度和延性；另一方面核心混凝土阻止鋼管壁向內屈曲，增強了柱體系的穩(wěn)定性和承載力。包鋼加固柱是利用粘貼薄鋼板與角鋼組合的空間構架對構件進行加固，是在柱子一次受力后、具有一定應力水平時加上去的，只有當柱子二次受力時，包鋼結構才對原混凝土柱產生被動約束力。包鋼結構在梁板樓蓋節(jié)點處往往在構造上不能連續(xù)，梁柱節(jié)點處將成為加固的薄弱部位。注意：采用外包型鋼加固時，因采取措施卸除或大部分卸除作用在原結構上的活荷載。4.外粘型鋼加固法采用結構膠粘（如環(huán)氧樹脂）結混凝土構件和型鋼構架。采用這種方法進行結構加固，粘結后兩者能形成共同工作的復合截面構件，因此采用這種方法不僅節(jié)約鋼材，而且將獲得更大承載力。所以，加固后的承載力和截面剛度按整截面計算，其截面剛度EI的近似值，可按下式計算：注意：本條所采用的截面剛度近似計算公式與精確計算公式相比，僅省略型鋼繞自身軸的慣性矩，其所引起的計算誤差很小，可以忽略不計。計算過程如下：5.采用外粘型鋼加固鋼筋混凝土軸心受壓構件時，其正截面承載力計算公式如下：注意：1、查混凝土結構設計規(guī)范，為了保持與偏心受壓構件正截面承載力計算具有可靠的近似度，在上式右端乘以0.9。（不知道為什么，求老師解答） 2、考慮型鋼截面對混凝土約束作用而引入的承載力提高系數，與截面的形狀有關：對于圓形截面柱，取為1.15；高寬比不大于1.5，截面高度不大于600mm的矩形截面柱取1.1；不符合上述規(guī)定的矩形截面柱，取1.0。考慮到型鋼結構是二次受力結構，存在應變滯后的效應，故型鋼需要乘以強度利用系數，一般取0.9，抗震結構取1.0。6、偏心受壓構件新增參數的意義與軸心受壓構建相同，這里就不再重復。7、施工工藝。主要步驟說明1.型鋼骨架的制作：型鋼骨架及鋼套箍的部件，應在現場按被加固構件的實際外圍尺寸進行制作。其部件上預鉆的孔洞和切口的位置、尺寸和數量應符合設計圖紙的要求。2.界面處理：混凝土表面清理、打磨和糙化處理應符合設計要求，清理和鑿毛不能打成溝槽：原構件混凝土截面的棱角應進行圓化打磨；圓化半徑應不小于7mm，磨圓的混凝土表面應無松動的骨料。3型鋼骨架安裝：乳膠水泥漿、水泥砂漿應按設計要求配制。當采用乳膠水泥漿濕式外包型鋼時，應在型鋼和混凝土貼合處分別涂抹乳膠水泥漿，厚度約5mm，然后立即將型鋼骨架貼合安裝，型鋼周邊應有少量乳膠水泥擠出。型鋼骨架各肢的安裝，應采用專門的卡具以及鋼箍和墊片等箍緊、頂緊；安裝后的鋼骨架與原構件表面應緊貼，接觸面應在80以上，鋼骨架無松動和晃動。型鋼骨架各肢安裝就位后，應與綴板、箍板以及其他連接件等進行焊接。焊縫應平直、均勻，無虛焊、漏焊，焊縫的質量應符合現行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范(GB 50205)的要求。用乳膠水泥漿或水泥砂漿粘貼濕式外包鋼施工，當型鋼骨架焊接完成后，綴板及因施工造成型鋼骨架未填乳膠砂漿或水泥砂漿的部位，按照原工藝及配比重新填實。4注漿孔、排氣孔留置外包鋼采用環(huán)氧樹脂化學灌漿，型鋼骨架上注漿孔(一般在較低位置處設置)、排氣孔的位置與間距應符合設計圖紙的規(guī)定，在排氣孔上插上軟管作為排氣管，應保證排氣管溢膠位置高于粘貼面。5周邊密封按推薦比例稱取并調配封縫膠，用抹刀將型鋼、綴板周邊縫隙，螺栓周圍間隙用封縫膠密封，安裝在鋼架構件上的注漿裝置，也應用封縫膠粘結固定并密封其周邊，封縫膠固化后，應進行通氣試壓。注意參照封縫膠產品使用說明書上標明的可操作時間，并根據施工具體情況確定每次配膠量，以免造成不必要浪費。一般來說，密封施工1d(常溫)后即可進行灌漿粘貼施工。6設備檢查注漿設備及其配套裝置在注膠前進行適用性檢查和試壓(其流動度和可灌性應符合設計要求)若達不到要求，應查明原因，采取有效的措施。7壓氣檢測封縫膠固化后，應進行壓氣試漏檢測，檢查封縫密閉效果，觀察注漿嘴之間的連通情況。在封縫膠處涂刷肥皂水。從進漿嘴壓入壓縮空氣，壓力等于注漿壓力，觀察是否有漏氣的氣泡出現。若有漏氣，應用封縫膠修補，直至無氣泡出現。若注漿嘴中氣壓達0.5MPa時某注漿嘴仍不通氣，則說明該部位與其他注漿嘴未連通，應重新埋設注漿嘴，并縮短其間距。8灌注漿的配置9壓力注漿 用合適的濯漿機具從注漿嘴壓力注入膠液，即以0.20.4MPa的壓力將環(huán)氧樹脂漿從注漿孔壓入，注膠工作應從一端開始，當鄰近注膠嘴有膠液流出時，將當前的注膠嘴封閉，移至出膠的注膠嘴繼續(xù)注膠。當排氣管中有膠液流出時停止加壓，將排氣管彎折扎緊，用環(huán)氧膠泥堵塞排氣孔，再以較低壓力維持10min以上方可停止灌漿。注膠的同時用小錘敲擊型鋼、鋼板，由聲音判斷膠液流動情況及膠液是否注滿。傾斜及垂直安裝的型鋼、鋼板要從最低位置開始注入。最后一個排氣管應在維持注入壓力的情況下封堵，以防膠層脫空。施工中，注膠速度不宜過快，注膠先后順序應合理，以防形成氣囊。10固化養(yǎng)護 注膠施工后最初幾小時應注意檢查是否有流膠現象，以防脫膠。各膠粘劑的固化期見產品說明書，一般來說，常溫(250度)下固化不少于3d；固化溫度降低，固化時間應相應延長。若固化溫度低于度，應采取紅外線燈(或碘鎢燈)加熱等加溫措施或使用低溫固化改性產品。被加固產品固化期內不得撞擊和振動。1防護層施工施工后，應按設計要求進行防腐處理。但外抹砂漿保護層防腐時，為有利于砂漿粘結，可在鋼板表面粘結或外包一層鋼絲網，也可涂刮灌注膠后點粘一層豆石，最好在抹灰時涂刷一道混凝土界面劑。 構造措施(1)外粘型鋼應優(yōu)先選用角鋼，角鋼厚度不應小于5mm。角鋼邊長：對梁和桁架不應小于50mm；對柱不應小于75mm。沿梁、柱軸線方向，每隔一定距離用扁鋼制作的箍板或綴板與角鋼焊接。當有樓板時，u形箍板或其附加的螺桿應穿過樓板，與另加的條形鋼板焊接，或嵌入樓板后予以膠錨(見圖138)。箍板與綴板均應在注膠前與角鋼焊接。箍板或綴板截面積不應小于40mm4mm，其間距不應大于20r(r為單根角鋼最小回轉半徑)，且不應大于500mm，在節(jié)點區(qū)其間距應適當加密。(2)外粘型鋼的兩端應有可靠的連接和錨固(見圖1-39)。為了保證力的可靠傳遞，外粘型鋼必須通長、連續(xù)設置，中間不得斷開，若型鋼長度受限制，應通過焊接方法接長。對柱的加固，角鋼下端應錨固于基礎中，中間應穿過各層樓板，上端應伸至加固層的上一層樓板底或屋面板底；若相鄰兩層柱的尺寸不同，可將上下柱外粘型鋼交匯于樓面，并利用其內外間隔嵌入厚度不小于10mm的鋼板焊成水平鋼柜，與上下柱角鋼及上柱鋼箍外包鋼加固法外是在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法。對梁的加固，梁角鋼(或鋼板)應與柱角鋼相互焊接。必要時，還可焊扁帶或鋼筋條，使柱兩側的梁相互連接見圖1-39(c)；對桁架的加固，角鋼應伸過該桿件兩端的節(jié)點或設詈節(jié)點板將角鋼焊在節(jié)點板上。(3)當按混凝土結構加固設計規(guī)范(GB 50367-2006)構造要求采用外粘型鋼加固排架柱時，應將加固的型鋼與原柱頭頂部的承壓鋼板相互焊接。對于二階柱，上下柱交接處及牛腿處的連接構造應予加強。(4)外包型鋼加固梁、柱時，應將原構件截面的棱角打磨成半徑r，7mm的圓角。外包型鋼的注膠應在型鋼構架焊接完成后進行。外包型鋼的膠縫厚度宜控制在3-5mm；局部允許有長度不大于300mm、厚度不大于8mm的膠縫，但不得出現在角鋼端部600mm范圍內。(5)當采用結構膠壓漿進行外包鋼加固時，綴板應緊貼在混凝土表面，并與角鋼平焊連接。焊好后，應用結構膠將型鋼周圍封閉，并留出排氣孔，然后按有關方法進行壓漿粘結。(6)當采用乳膠水泥砂漿(乳膠含量應不少于5)粘貼外包鋼時，綴板可焊于角鋼外面。(7)采用外包鋼加固混凝土構件時，型鋼表面(包括混凝土表面)宜抹厚度不小于25mm的高強度等級水泥砂漿(應加鋼絲網防裂)作防護層，亦可采用其他具有防腐蝕和防火性能的飾面材料加以保護。例題某商住樓鋼筋混凝土框架結構底層中柱，因結構夾層，需承受軸向荷載：恒載標準值Gk=1230KN,活荷載標準值Qk=920KN。柱截面尺寸b=400mm,h=500mm,柱計算高度l0=5400mm?；炷翉姸鹊燃塁20，原柱對稱配筋6B18（A、S0=1526mm2）,環(huán)境類別為一類，要求對該柱進行驗算，如需加固進行加固設計。解：原結構承載力計算：查混凝土結構設計規(guī)范表7.3.1得，原柱極限承載力：不滿足要求，必須進行加固后才允許進行施工。因底層為商業(yè)店層，不允許加大截面，故可以采用外粘鋼法進行加固。角鋼與綴板的連接采用焊接，角鋼與基礎連接部位綴板加密，節(jié)點處加寬綴板加強。加固示意圖如下所示：8.1.1外包型鋼加固法，按其與原構件的連接方式分為：外粘結型鋼加固法和無粘結外包型鋼加固法；均適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土柱及梁的加固。8.1.2當工程要求不使用結構膠粘劑時，宜使用無粘結外包型鋼加固法，也稱干式外包型鋼加固法。其設計應符合下列規(guī)定：1.當原柱完好，但需提高其設計荷載時可按原柱與型鋼構架共同承擔荷載進行計算。此時，型鋼構架與