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【摘要】对结构构件的外部粘钢加固法，是一种新颖的加固方法。本文结合工程实例，对粘钢加固的设计原理、受力特点、应用限制条件进行了论述。并对构造处理、施工要点加以阐述。
【关键词】粘钢加固；受力特点；施工方法
1、引言
近年来，由于我国以前的结构设计中未考虑建筑物的耐久性和抗震设防，致使我国现存混凝土结构中存在不同程度的安全隐患问题。另外，由于使用性能改变等原因，导致建筑物荷载有不同程度的提高，也造成大量结构需要加固。在我国，混凝土结构的加固主要采取截面加大法、预应力法、外包钢法、增加支承与支撑、改变传力途径法等。这些方法都要求有一定的空间（加固体本身和加固施工空间）、时间和材料，因而引起结构周围管、线、设备转移和停产或停止使用。与其它加固方法相比，粘钢加固法具有以下优点：（1）基本不增加原结构的荷载；（2）不改变原设计的结构体系和受力形式；（3）周期短，基本不影响正常使用；（4）加固后不影响外观。因此，该方法现已成为工程建设中一种重要的技术手段和加固方法。
2、粘钢法原理及受力特点
粘钢加固原理与钢筋混凝土结构中的钢筋与混凝土之间的关系一样，将钢板粘附于钢筋混凝土构件的表面，利用其粘结力来传递剪力，使钢板与原有钢筋混凝土构件一体，形成二次组合构件，将钢板作为受力钢筋的一部分，起着受力钢筋的作用。粘钢加固设计主要是依据《建筑抗震加固设计规程》（JGJ116-98）、《混凝土结构设计规范》（GB50010）等进行计算的。
粘钢法应注意的受力特点： 1）加固之前，原构件已承受部分荷载（即第一阶段受力），构件截面已存在一定的应力、应变。加固后，继续施加的荷载（即第二阶段受力）将由原构件和钢板共同承担。由于钢板是第一次受力。钢板的应力、应变将滞后于原结构累计的应力、应变，见图1。考虑二次受力，应根据具体的受荷情况，在加固前对原构件进行一定限度的卸载，减少钢板的应力滞后现象，以增加粘贴钢量，提高加固构件的承载能力，但应注意粘钢量的控制，防止发生超筋破坏，降低构件延性。因钢板的二次受力现象，计算时应对粘贴钢板强度进行折减。2）在达到承载力极限状态时，要保证原构件与钢板之间粘结可靠，不可发生粘贴锚固破坏，以有利于粘贴钢板充分发挥作用。
3、工程简介
本工程实例为某医院住院楼，原设计于1979年，主楼为地下一层，地上十层，檐口高度35.7米，基础为钢筋混凝土箱形基础，上部结构为框架-剪力墙结构，其中框架为现浇注，预制梁为二次叠合的半整体式框架，剪力墙为现浇整体式。除二至九层的楼板有少数因使用要求必须现浇外，其余楼板均为单向预应力空心大板。原抗震设防烈度为7度，而根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）要求该地區抗震设防烈度提高为8度，另甲方要求对原有结构进行改造，所以在此基础上对结构进行重新分析计算，原有结构梁、柱、剪力墙强度不能满足要求，故需进行加固处理。考虑到工程造价、加固工期以及结构抗震延性等重要因素，经分析比较，决定采用粘钢加固法对结构进行加固补强。
4、加固改造及设计计算方法
（1）新增外挑部分混凝土采用C30，钢筋采用HPB235、HRB335；粘贴钢板采用Q235，16Mn；粘钢用胶采用YJJ建筑结构胶、YJJ-M建筑锚固胶。
（2）二至十层由J/4～15轴向外挑1.6M，以补充病房使用面积，阴影部分为新增梁板（以五楼为例），见图2。由于原建筑多为预制构件，保护结构构件的安全稳定性，应尽量避免人为钻孔、敲打等破坏原有预制框架梁柱；新增楼板采用角钢搭接在原有预制框架梁上，角钢上端与梁上部剥去保护层后裸露出的钢筋焊接牢固，见图3。
（3）除原设计楼梯间隔墙、一层和十层外墙以外，其余各处外墙、内墙均予拆除，更换为轻质砌体材料，以降低结构荷载，减少钢板的应力滞后现象，增加粘钢量，提高加固后构件的承载能力；一至九层病房内增设整体盒式卫生间。对原有建筑改造后，采用SATWE软件进行计算，并与原结构设计对比后得：K-J轴主梁配筋不足，计算出新的配筋率，利用文献[1]中公式即可得加固截面的粘钢量。粘刚方法见图4。
（4） 在原结构构件截面不变的情况下，抗震设防烈度提高到8度。采用SATWE软件重新对结构进行整体内力分析计算。将分析计算结果与原设计对比得：剪力墙、柱强度不满足要求；再对比原结构设计确定用钢量，进行粘钢加固。见图5。
5、适应范围及施工要求
5.1适应范围
（1）本方法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。本方法不适应用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定的最小配筋率的构件加固。
（2）环境温度不超过60℃，处于特殊环境的混凝土结构采用本方法加固时，应采用耐环境因素作用的胶粘剂，并按专门的工艺要求进行粘贴。当被加固构件表面有防火、防腐要求时，应采取有效防护措施。
（3）被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。
5.2施工要求
（1）钢筋的植筋深度均为L=16d，钻孔须在干燥清洁状态下灌胶，并在施工中随机抽样对植筋进行抗拔试验。
（2）粘结前对粘结物进行表面处理，使其表面清洁、无油、无浮灰以及松散结构，保持干燥、粗糙，混凝土构件粘合面可用硬毛刷蘸高效洗涤剂，刷除表面污垢物后用水冲洗，对结合面进行打磨，除去2～3MM厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。如果混凝土表面不是很脏，则可直接对混凝土进行打磨，去除1～2MM厚，用无油压缩空气除去粉尘或清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面即可。
（3）钢板粘结前须进行除绣和粗糙处理，如钢板未生锈或轻微生锈，可用喷砂砂布或平砂轮打磨，打磨粗糙度越大越好。打磨纹路应与钢板受力方向垂直。其后用脱脂棉蘸丙酮擦拭干净。
（4）粘贴钢板前应对加固构件进行最大限度的卸载。
（5）粘贴钢板与原构件间采用胀管螺栓连接作为附加锚固措施来加强钢板与原构件的连接效果，胀管螺栓的直径不宜小于8mm，开孔时不得损伤到原构件的纵向受力筋，然后清除空洞的灰渣，并予埋好胀管螺栓。
（6）钢板粘贴好后，应立即用夹板夹好或用支撑固定，并适当的加压。
（7）严格按照工艺标准以及施工工序粘贴钢板，先焊接再进行压力灌胶。
（8）撤除临时固定设施后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从声音判断粘结质量或用超声波法探测其粘结密实度。如锚固区粘结少于90%，非锚固区粘结面积小于70%，则此粘结件无效，应揭下重新粘贴。
结语：
粘钢加固法可大幅度提高其承载力，增强其延性。适应于钢筋混凝土结构修补、加固处理和提高设计标准等一些改扩建工程。粘钢加固施工中，应选择可靠的粘结剂和合理的粘贴工艺，严格按照工艺规范施工。粘钢加固技术具有施工方便，技术先进，性能优良，占用空间小，经济效益好等优点，是补强加固最合理的方案之一。
参考文献：
[1]《混凝土结构加固技术规程》（CECS25：90）.
[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）.
[3]李文盛，符晶华，卢哲安.不同卸载条件下粘钢加固梁的研究[J].武汉理工大学学报，2002.
[4]贺学军，周朝阳.粘钢加固钢筋混凝土结构粘结性能影响因素的研究.2002.
[5]皱均，周定松.粘钢加固混凝土梁抗弯强度理论研究.四川科学研究，2005.
[6]候發亮，关喜才，毛星明，等.抗震结构粘钢加固动力计算、试验与实践.四川建筑科学研究，2000.
[7]刘兵义，王梅.钢筋混凝土梁粘钢加固设计[J].煤炭工程.
作者简介：
黄金胜（1978～），男，安徽人，硕士，研究方向：结构工程。
【关键词】粘钢加固；受力特点；施工方法
1、引言
近年来，由于我国以前的结构设计中未考虑建筑物的耐久性和抗震设防，致使我国现存混凝土结构中存在不同程度的安全隐患问题。另外，由于使用性能改变等原因，导致建筑物荷载有不同程度的提高，也造成大量结构需要加固。在我国，混凝土结构的加固主要采取截面加大法、预应力法、外包钢法、增加支承与支撑、改变传力途径法等。这些方法都要求有一定的空间（加固体本身和加固施工空间）、时间和材料，因而引起结构周围管、线、设备转移和停产或停止使用。与其它加固方法相比，粘钢加固法具有以下优点：（1）基本不增加原结构的荷载；（2）不改变原设计的结构体系和受力形式；（3）周期短，基本不影响正常使用；（4）加固后不影响外观。因此，该方法现已成为工程建设中一种重要的技术手段和加固方法。
2、粘钢法原理及受力特点
粘钢加固原理与钢筋混凝土结构中的钢筋与混凝土之间的关系一样，将钢板粘附于钢筋混凝土构件的表面，利用其粘结力来传递剪力，使钢板与原有钢筋混凝土构件一体，形成二次组合构件，将钢板作为受力钢筋的一部分，起着受力钢筋的作用。粘钢加固设计主要是依据《建筑抗震加固设计规程》（JGJ116-98）、《混凝土结构设计规范》（GB50010）等进行计算的。
粘钢法应注意的受力特点： 1）加固之前，原构件已承受部分荷载（即第一阶段受力），构件截面已存在一定的应力、应变。加固后，继续施加的荷载（即第二阶段受力）将由原构件和钢板共同承担。由于钢板是第一次受力。钢板的应力、应变将滞后于原结构累计的应力、应变，见图1。考虑二次受力，应根据具体的受荷情况，在加固前对原构件进行一定限度的卸载，减少钢板的应力滞后现象，以增加粘贴钢量，提高加固构件的承载能力，但应注意粘钢量的控制，防止发生超筋破坏，降低构件延性。因钢板的二次受力现象，计算时应对粘贴钢板强度进行折减。2）在达到承载力极限状态时，要保证原构件与钢板之间粘结可靠，不可发生粘贴锚固破坏，以有利于粘贴钢板充分发挥作用。
3、工程简介
本工程实例为某医院住院楼，原设计于1979年，主楼为地下一层，地上十层，檐口高度35.7米，基础为钢筋混凝土箱形基础，上部结构为框架-剪力墙结构，其中框架为现浇注，预制梁为二次叠合的半整体式框架，剪力墙为现浇整体式。除二至九层的楼板有少数因使用要求必须现浇外，其余楼板均为单向预应力空心大板。原抗震设防烈度为7度，而根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）要求该地區抗震设防烈度提高为8度，另甲方要求对原有结构进行改造，所以在此基础上对结构进行重新分析计算，原有结构梁、柱、剪力墙强度不能满足要求，故需进行加固处理。考虑到工程造价、加固工期以及结构抗震延性等重要因素，经分析比较，决定采用粘钢加固法对结构进行加固补强。
4、加固改造及设计计算方法
（1）新增外挑部分混凝土采用C30，钢筋采用HPB235、HRB335；粘贴钢板采用Q235，16Mn；粘钢用胶采用YJJ建筑结构胶、YJJ-M建筑锚固胶。
（2）二至十层由J/4～15轴向外挑1.6M，以补充病房使用面积，阴影部分为新增梁板（以五楼为例），见图2。由于原建筑多为预制构件，保护结构构件的安全稳定性，应尽量避免人为钻孔、敲打等破坏原有预制框架梁柱；新增楼板采用角钢搭接在原有预制框架梁上，角钢上端与梁上部剥去保护层后裸露出的钢筋焊接牢固，见图3。
（3）除原设计楼梯间隔墙、一层和十层外墙以外，其余各处外墙、内墙均予拆除，更换为轻质砌体材料，以降低结构荷载，减少钢板的应力滞后现象，增加粘钢量，提高加固后构件的承载能力；一至九层病房内增设整体盒式卫生间。对原有建筑改造后，采用SATWE软件进行计算，并与原结构设计对比后得：K-J轴主梁配筋不足，计算出新的配筋率，利用文献[1]中公式即可得加固截面的粘钢量。粘刚方法见图4。
（4） 在原结构构件截面不变的情况下，抗震设防烈度提高到8度。采用SATWE软件重新对结构进行整体内力分析计算。将分析计算结果与原设计对比得：剪力墙、柱强度不满足要求；再对比原结构设计确定用钢量，进行粘钢加固。见图5。
5、适应范围及施工要求
5.1适应范围
（1）本方法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。本方法不适应用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定的最小配筋率的构件加固。
（2）环境温度不超过60℃，处于特殊环境的混凝土结构采用本方法加固时，应采用耐环境因素作用的胶粘剂，并按专门的工艺要求进行粘贴。当被加固构件表面有防火、防腐要求时，应采取有效防护措施。
（3）被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。
5.2施工要求
（1）钢筋的植筋深度均为L=16d，钻孔须在干燥清洁状态下灌胶，并在施工中随机抽样对植筋进行抗拔试验。
（2）粘结前对粘结物进行表面处理，使其表面清洁、无油、无浮灰以及松散结构，保持干燥、粗糙，混凝土构件粘合面可用硬毛刷蘸高效洗涤剂，刷除表面污垢物后用水冲洗，对结合面进行打磨，除去2～3MM厚表层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。如果混凝土表面不是很脏，则可直接对混凝土进行打磨，去除1～2MM厚，用无油压缩空气除去粉尘或清水冲洗干净，待完全干燥后用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面即可。
（3）钢板粘结前须进行除绣和粗糙处理，如钢板未生锈或轻微生锈，可用喷砂砂布或平砂轮打磨，打磨粗糙度越大越好。打磨纹路应与钢板受力方向垂直。其后用脱脂棉蘸丙酮擦拭干净。
（4）粘贴钢板前应对加固构件进行最大限度的卸载。
（5）粘贴钢板与原构件间采用胀管螺栓连接作为附加锚固措施来加强钢板与原构件的连接效果，胀管螺栓的直径不宜小于8mm，开孔时不得损伤到原构件的纵向受力筋，然后清除空洞的灰渣，并予埋好胀管螺栓。
（6）钢板粘贴好后，应立即用夹板夹好或用支撑固定，并适当的加压。
（7）严格按照工艺标准以及施工工序粘贴钢板，先焊接再进行压力灌胶。
（8）撤除临时固定设施后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从声音判断粘结质量或用超声波法探测其粘结密实度。如锚固区粘结少于90%，非锚固区粘结面积小于70%，则此粘结件无效，应揭下重新粘贴。
结语：
粘钢加固法可大幅度提高其承载力，增强其延性。适应于钢筋混凝土结构修补、加固处理和提高设计标准等一些改扩建工程。粘钢加固施工中，应选择可靠的粘结剂和合理的粘贴工艺，严格按照工艺规范施工。粘钢加固技术具有施工方便，技术先进，性能优良，占用空间小，经济效益好等优点，是补强加固最合理的方案之一。
参考文献：
[1]《混凝土结构加固技术规程》（CECS25：90）.
[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）.
[3]李文盛，符晶华，卢哲安.不同卸载条件下粘钢加固梁的研究[J].武汉理工大学学报，2002.
[4]贺学军，周朝阳.粘钢加固钢筋混凝土结构粘结性能影响因素的研究.2002.
[5]皱均，周定松.粘钢加固混凝土梁抗弯强度理论研究.四川科学研究，2005.
[6]候發亮，关喜才，毛星明，等.抗震结构粘钢加固动力计算、试验与实践.四川建筑科学研究，2000.
[7]刘兵义，王梅.钢筋混凝土梁粘钢加固设计[J].煤炭工程.
作者简介：
黄金胜（1978～），男，安徽人，硕士，研究方向：结构工程。