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粘鋼加固鋼筋混凝土梁板技術(shù) 一、工程概況 民族文化宮經(jīng)歷了40年的風(fēng)風(fēng)雨雨后，部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了影響結(jié)構(gòu)承載力的裂縫，加之當(dāng)時的抗震設(shè)計尚不完善，混凝土的施工質(zhì)量也較差。因此，原框架的承載能力及抗震性能大大降低了。為修復(fù)保存這一著名建筑，對原結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)承載能力平均降低約30％左右。經(jīng)過充分的方案論證，對原結(jié)構(gòu)提出了一套加固方案，其中混凝土梁板采用粘鋼的方法。 二、加固范圍 本工程建筑面積22000m2，按圖紙劃分為六段，除Ⅵ段外，其余各段框架主梁全部進(jìn)行了粘鋼加固。對原漏筋嚴(yán)重、混凝土澆筑質(zhì)量差，有裂縫、厚度不足5cm、承載力不夠的樓板也都采用了粘鋼的加固方法，總加固面積達(dá)2000多m2，鋼板用量達(dá)160t。 三、粘鋼加固的原則 粘鋼加固就是在混凝土結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的外側(cè)用結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以補(bǔ)強(qiáng)或提高其受力強(qiáng)度，提高結(jié)構(gòu)的安全性。鋼板與混凝土受力構(gòu)件共同作用，使原構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度都大幅度地提高，特別是耐久性及抗疲勞能力增強(qiáng)。如在墻上開洞，洞口側(cè)壁粘鋼能起到暗柱的效果，在梁板水平結(jié)構(gòu)表面粘鋼，能起到增加小梁的效果。 四、粘鋼的類型和方法 1. 混凝土梁的加固 鋼筋混凝土梁的加固在民族文化宮有兩種類型，主梁加固和邊梁加固。主梁加固為三面加固法，即梁底面粘通長底板后再粘梁的U形箍。邊梁加固在梁的單側(cè)進(jìn)行加固，即在梁的一側(cè)粘通長鋼板及一字側(cè)箍。 1.1 主梁粘鋼板加固 先將梁底鋼板粘貼完畢，待結(jié)構(gòu)膠固化后再粘U形箍。U形箍的間距在粱的兩端1/4L（L為梁的凈跨值）范圍內(nèi)為150mm，梁中為250mm。U形箍有兩種形狀，如圖1所示（梁凈高=梁高－樓板厚）。 A種箍采用通孔螺栓錨固在梁上（也可采用膨脹螺栓雙側(cè)錨固），螺栓孔距樓板底5cm；B種箍采用在扁箍的翼緣上打孔，螺栓穿過樓板與樓板結(jié)構(gòu)面上的通長鋼板或150×250的鋼板錨固，所有鋼板均用YJ結(jié)構(gòu)膠粘牢，如圖2所示。 這兩種扁箍均使用焊接形式，扁箍底長為梁寬，扁箍側(cè)板焊接在箍底板上，焊縫為二級焊縫。梁底板與箍板均不允許空鼓。安裝時梁底用膨脹螺栓錨固底板，箍板用通孔螺栓或膨脹螺 (A) (B) 圖1 (A) (B) 圖2 栓錨固，因螺栓有抗剪應(yīng)力的作用，所以盡量避免使用膨脹螺栓。通孔螺栓安裝時，螺栓桿必須用結(jié)構(gòu)膠錨固在通孔中。使用螺栓能有效地將鋼板緊貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，以防鋼板在膠凝固前滑脫。在錨固的同時應(yīng)用可調(diào)支撐頭、支撐架、木楔等支頂梁底板及箍板，在膠固化之前嚴(yán)禁任何擾動。 另一種加固方法如Ⅲ段9、10層衛(wèi)生間加固采用四面加固，即在梁的底部及兩側(cè)按上述加固方法加固完后，再在梁的頂部粘貼與梁同寬的通長鋼板，并用螺栓錨固，在梁的兩端及十字交叉梁的交叉部分用四個螺栓錨固，間距150mm，其余部分用兩排螺栓，螺栓間距300mm，如圖3所示。 圖3 1.2 邊梁加固法 框架邊梁由于現(xiàn)場的實際情況，只允許采用單側(cè)（室內(nèi)一側(cè)）加固的方法。由于粘鋼要求先焊后粘，所以通長側(cè)板與一字扁箍必須先焊接好，再在鋼板上打孔，將打好孔的鋼板貼在梁上，根據(jù)鋼板上的孔的位置在梁上標(biāo)出相應(yīng)的位置，然后再在梁上打孔。用這種方法加固時，最大的施工難度在于焊接好的鋼板重量大、占有的操作空間范圍大，一次用膠量大、鋼板安裝時就位困難、容易產(chǎn)生空鼓，所以專業(yè)技術(shù)水平要求高。具體施工做法如下： 1） 對于Ⅲ段7層西南角衛(wèi)生間邊梁加固，用L型鋼板與一字扁箍加固。如圖4所示。 這種加固方法施工時，結(jié)構(gòu)膠必須將L型通長鋼板陰角滿涂，粘貼時先將L型鋼板底側(cè)貼緊梁底并立即錨固，然后貼緊陰角及內(nèi)側(cè)鋼板，一字帶型扁箍最后粘貼及錨固。粘貼時采用擠壓的辦法使鋼板粘貼牢固不空鼓。 2） 對于Ⅲ段12、13層的框架外邊梁粘鋼，該梁仍屬單側(cè)加固，錨固采用化學(xué)螺栓，錨固施工簡單、方便，因為化學(xué)螺栓的抗剪強(qiáng)度高，故錨固效果較膨脹螺栓優(yōu)越。這種方法的最大難度仍在鋼板上，如12層粘鋼的邊梁高2m，粘鋼要求在邊梁的內(nèi)側(cè)上下各粘通長交圈300寬的鋼板一道，上下鋼板間用間距150的一字扁鋼粘接，外邊梁長為14m，如圖5所示。 圖5 經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，單側(cè)鋼板焊接好后總重達(dá)675kg左右，單側(cè)螺栓達(dá)200多個，鋼板的就位非常困難，鑒于此，經(jīng)與設(shè)計討論將單側(cè)鋼板分成三段粘貼，鋼板與鋼板的接頭處理如圖6所示。 2. 樓板加固 2.1 因原樓板局部砼澆筑質(zhì)量差，受力鋼筋銹蝕嚴(yán)重，并且由于增設(shè)大量線管和線路，原樓板澆筑時厚度不均勻，最薄處僅3～4cm，經(jīng)對其驗算發(fā)現(xiàn)承載力不能滿足設(shè)計強(qiáng)度，須進(jìn)行加固。加固的方法主要是在原樓板下粘貼－5×100鋼板條，樓板結(jié)構(gòu)面上在螺栓部位粘貼250×200的鋼板，用四個M12的螺栓將上下鋼板夾緊，以提高其承載力。個別樓板（如Ⅲ段3～7層的西南角衛(wèi)生間）采用雙向鋼板帶加固，如圖7所示。 圖7 鋼板帶搭接處有兩層鋼板，所以先粘方向的鋼板在基層處理時要求粘貼面處凹進(jìn)樓板底面，使先粘完的鋼板正好與樓板底面平，以保證在粘另一方向的鋼板時鋼板能平整地粘在樓板底面上。在鋼板搭接處用四個螺栓（通孔或膨脹螺栓）將鋼板錨固在樓板上。 2.2 對于三段10、11層4.2m跨內(nèi)板加固，采用鋼板帶（－200×5）上焊Φ10的鋼筋，樓板上表面用Φ6雙向鋼筋網(wǎng)灌3cmCGM作疊合層的粘鋼加固方法，如圖8所示。 用這種方法進(jìn)行板的粘鋼加固施工時，先在樓板上打孔，然后將鋼板貼在準(zhǔn)備粘貼的部位，將樓板上孔的位置反到鋼板上，再焊鋼筋。鋼板粘完后，所有支撐在膠未固化前嚴(yán)禁任何擾動，待膠完全硬化后再鋪Φ6雙向鋼筋網(wǎng)。CGM澆筑前，樓板上必須清理干凈，加固完后及時養(yǎng)護(hù)，以防止空鼓。 樓板加固時，必須根據(jù)樓板上新開洞口的位置確定鋼板帶的位置。 五、粘鋼加固施工操作要求 1. 基層處理 基層處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理及鋼板貼合面的處理。 1.1 構(gòu)件結(jié)合面處理 1）在實際施工過程中經(jīng)對粘鋼構(gòu)件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)原基層質(zhì)量無法滿足直接粘鋼的要求，須對原基層進(jìn)行處理后方可粘鋼。 2）如粘鋼的梁板表面有大小不一的裂縫，裂縫寬度小于0.1mm，用環(huán)氧水泥漿封閉；裂縫寬度大于0.1mm，用壓力灌漿法灌注環(huán)氧水泥漿。 3）因原梁澆筑時模內(nèi)清理不干凈，梁板底有木屑、木塊等雜物，用電動鋼絲刷、電動砂輪機(jī)等工具將粘鋼部位梁板上的木屑及木塊等清理干凈。 4）原梁板底砼保護(hù)層空鼓、松動、漏筋的部位先剔鑿到實處并清理干凈。用鋼絲刷、電動砂輪機(jī)將原銹蝕的鋼筋打磨光亮，再用電動鋼絲刷清理干凈。鋼筋銹蝕特別嚴(yán)重時，原鋼筋除銹后，用同種鋼筋搭接焊接。 5）用CGM灌漿料封閉處理后的鋼筋，修補(bǔ)并找平須粘鋼的梁板。對粱截面寬與高方向的垂直度偏差大、陰陽角不方正、梁底呈弧形彎曲者應(yīng)首先剔除凸出部分，再修補(bǔ)平整，以保證粘鋼時底鋼板、側(cè)板與箍板（U型及一字帶型）能平貼在梁上。 6）根據(jù)圖紙在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上放出鋼板粘貼線，特別是箍板線位置，然后將加固表面鑿毛，要求表面粗糙、平整、干凈。 7）粘鋼前對原梁統(tǒng)一進(jìn)行一次空鼓大檢查，采用敲擊聽聲音的辦法。經(jīng)檢查Ⅲ段十層發(fā)現(xiàn)框架主梁空鼓，剔開后梁中有150×200的木塊兩塊。針對該種情況要及時將木塊取出，剔除松動的砼，并清理干凈，然后用同標(biāo)號的豆石砼修補(bǔ)找平。 1.2 鋼板貼合面處理 將鋼板按現(xiàn)場實際施工尺寸切割好，U型箍先按尺寸焊好，然后用噴砂、砂布或平輪打磨。直到結(jié)合面全部出現(xiàn)金屬光澤，打磨粗糙程度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力向垂直，其后用脫脂棉沾丙酮擦干凈。鋼板粘接面不得有銹跡，打磨好的鋼板及時使用，如果不能及時使用，鋼板上出現(xiàn)銹跡就必須重新打磨、擦丙酮后方可再用。 粘鋼加固后，外漏鋼板應(yīng)根據(jù)裝修要求做防銹處理，對于永久性外露部位（如吊頂內(nèi)）涂刷防銹漆，噴防火涂料；其余有裝修要求的部位用鋼絲網(wǎng)抹水泥砂漿保護(hù)層，不小于20cm厚。 2.在原有構(gòu)件上打孔時，先用探測儀測出構(gòu)件中鋼筋的位置，并標(biāo)在構(gòu)件上，檢查孔的位置是否會碰到鋼筋，如果發(fā)生矛盾，及時請設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場鋼筋情況調(diào)整孔的位置，以保證不傷鋼筋。 3.粘鋼所選用的YJ結(jié)構(gòu)膠為甲乙兩種組分，經(jīng)配制后方可使用。使用前應(yīng)在現(xiàn)場作拉拔實驗，經(jīng)實驗合格后方可全面推開施工。使用時在現(xiàn)場臨時自己配制，配制時按產(chǎn)品說明書規(guī)定進(jìn)行，配好的膠必須在40分鐘內(nèi)用完。 4.所有螺栓孔（通孔）必須用結(jié)構(gòu)膠堵填飽滿。所有加固構(gòu)件在加固前應(yīng)進(jìn)行卸荷。施工中嚴(yán)格執(zhí)行先焊后粘的原則，嚴(yán)禁先粘后焊。 5.冬季施工必須保證結(jié)構(gòu)膠的固化溫度5～35℃，采用電熱毯包裹粘鋼的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，再用塑料布包裹電熱毯的方法保溫。 6.施工時應(yīng)根據(jù)具體情況加設(shè)臨時支撐。粘鋼及鉆孔必須由具有資質(zhì)的專業(yè)施工單位操作。所有作業(yè)人員必須持證上崗。 7.為保證粘鋼的質(zhì)量，每道工序均設(shè)專人控制檢查，按要求驗收，并作好相關(guān)的驗收記錄，填寫基層處理隱蔽單，嚴(yán)格檢查鋼板打磨情況，焊接質(zhì)量，丙酮涂刷情況，結(jié)構(gòu)膠的飽滿程度，螺栓孔的位置、型號，結(jié)構(gòu)膠配制比例等等。避免發(fā)生諸如空鼓等難以補(bǔ)救的質(zhì)量問題。如發(fā)生質(zhì)量問題，及時返工，以減小損失。 |
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