建筑結構加固設計

第三章混凝土結構的加固設計

《混凝土結構加固技術規(guī)范》

一般規(guī)定設計原則計算3.1概述一、一般規(guī)定1.經(jīng)可靠性鑒定需要加固時，則必須進行加固；

2.加固內容及范圍（鑒定結論和委托方的要求）；3.驗算：計算簡圖計算截面積附加內力基礎驗算4.設計與施工方法緊密結合（例圖）確保新澆混凝土與原結構連接可靠，協(xié)同工作；5.對于地基不均勻沉降、振動、高溫等造成的結構損壞應在加固設計中提出相應的處理對策后再進行加固。

例：確保新澆混凝土與原結構連接可靠的措施

例：結構加固施工總說明

………

（8）為確保加固工程施工質量，新、老混凝土交接面處必須按如下步驟施工：

1）老混凝土界面必須鑿毛，凹凸不小于6mm。

2）用鋼刷將混凝土碎塊，浮渣灰清除干凈。

3）將原混凝土表面沖洗干凈，再用新鮮425號水泥漿或界面劑涂刷表面。另外，施工中必須輕敲輕鑿，不得損傷原結構。

二、加固設計的特點（與新設計的區(qū)別）設計修改圖較多（技術核定單）；非唯一性；受到一定的制約。應考慮：安全，經(jīng)濟，結構構件實際受力情況；構造要求；施工的可行性，施工方法。三、加固方法（介紹3種）

增大截面加固法；

外粘型鋼加固法；

外加預應力加固法；置換混凝土加固法；

粘貼鋼板加固法；

粘貼纖維復合材加固法等

四、材料水泥混凝土鋼材及焊接材料膠粘劑

纖維和纖維復合材裂縫修補材料阻銹劑例：1.混凝土強度等級：應比原設計提高一級且不得低于C20。2.選用微膨脹、鋼纖維、噴射混凝土等時，施工前應試配，檢驗其性能，符合要求后方可使用。不得使用鋁粉作為混凝土的膨脹劑。3.混凝土中所摻的粉煤灰應為Ⅰ級灰，且燒失量不應大于5﹪。

……………

3.2混凝土梁、板、柱的加固3.2.1混凝土梁、板、柱承載力不足的原因及表現(xiàn)一、承載力不足？二、承載力不足的外觀表現(xiàn)：

壓區(qū)混凝土壓碎；撓度偏大；鋼筋嚴重銹蝕（照片）；裂縫過長、過寬（受力裂縫的判別）。三、承載力不足的原因施工，設計，使用，其他。

3.2.2加固方法（形式計算方法構造施工要求）一、增大截面加固法

（一）形式

a）梁、板

板加厚梁加高拉區(qū)加筋澆混凝土b）柱a.b.c.d.(壓區(qū))e.(拉區(qū))f.(雙面)增大截面法加固鋼筋混凝土柱式中—加固后的軸向壓力設計值；

、—加固前、加固后新增部分

混凝土截面面積；

、—新增縱向鋼筋和原縱向鋼筋的

抗壓強度設計值；

—構件穩(wěn)定系數(shù)，按加固后的

截面，按現(xiàn)行《規(guī)范》取值；

—新增縱向受壓鋼筋截面面積；

—綜合考慮新增混凝土和鋼筋

強度利用程度的修正系數(shù)，

取=0.8。（二）計算方法

（考慮新混凝土與原結構協(xié)同工作）

2.1軸心受壓構件：

2.2偏心受壓構件矩形截面正截面承載力計算公式式中—新舊混凝土組合截面的混凝土軸心抗壓強度設計值,

可按確定；

、—分別為新舊混凝土軸心抗壓強度設計值；

—原構件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋應力；

當算得時，取；

—受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋應力；

當算得時，取；

—原構件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋截面面積；

—原構件受壓較大邊縱向鋼筋截面面積；

—原構件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋合力點到

加固后截面近邊的距離；—原構件受壓較大邊縱向鋼筋合力點到加固后截面近邊的距離；

—受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋合力點至

加固后截面近邊的距離；

—受受壓較大邊新增縱向鋼筋合力點至加固后截面近邊的距離；

—受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋合力點至

加固后截面受壓較大邊緣的距離；

—原構件截面有效高度；

—偏心距，為軸向壓力設計值N的作用點至新增受拉鋼筋

合力點的距離。

按規(guī)范計算時，其增大系數(shù)應乘以下列修正系數(shù)：

1

對圍套或其他對稱形式的加固：

當時：；當時：。

2

對非對稱形式的加固：

當時：；當時：。

2.3受彎構件按實際情況，采用受壓區(qū)、受拉區(qū)兩種形式

（1）受壓區(qū)加固的受彎構件《混凝土結構設計規(guī)范》《混凝土結構加固設計規(guī)范》

關于疊合構件的設計。（2）受拉區(qū)加固的受彎構件《混凝土結構設計規(guī)范》《混凝土結構加固設計規(guī)范》

新增鋼筋強度利用系數(shù)。

正截面受彎承載力應按下式確定：

（5.2.3-1）（5.2.3-2）（5.2.3-3）

—構件加固后彎矩設計值；

—新增鋼筋強度利用系數(shù)；取0.9；

—新增鋼筋的抗拉強度設計值；

—新增受拉鋼筋的截面面積；

—構件加固后和加固前的截面有效高度；

—混凝土受壓區(qū)高度；

—原鋼筋的抗拉、抗壓強度設計值；—原受拉、受壓鋼筋的截面面積；

—縱向受壓鋼筋合力點至混凝土受壓邊緣的距離；

—受壓區(qū)混凝土矩形應力圖的應力值與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值；

當混凝土強度等級不超過C50時，取=1.0；當混凝土強度等級為C80時，取=0.94；其間按線性內插法確定；

—原構件混凝土軸心抗壓強度設計值；

—矩形截面寬度；

—增大截面加固后的相對界限受壓區(qū)高度。增大截面后的相對界限受壓區(qū)高度

－計算系數(shù)，當混凝土強度等級≤C50，取0.8；－混凝土極限壓應變，取0.0033；－新增鋼筋位置處，按平截面假設確定的初始應變值；當新增主筋與原主筋的連接采用短筋焊接時，可近似?。庸糖笆軓潣嫾炈憬孛嫔显饔玫膹澗貥藴手?；－加固前在初始彎矩作用下原受拉筋的應變值。

（三）構造要求（各方法均有其構造要求）1.新澆混凝土的最小厚度板：不應小于40mm梁、柱：不應小于60mm

用噴射混凝土時不應小于50mm2.石子宜用堅硬耐久的卵石或碎石，最大粒徑不宜大于20mm3.梁的縱向加固受力鋼筋的兩端應可靠錨固。4.板的受力鋼筋直徑宜用6～8mm；梁、柱的縱向受力鋼筋宜用變形鋼筋；梁、柱鋼筋最?。ù螅┲睆剑毫海翰灰诵∮?2mm（不宜大于25mm）；柱：不宜小于14mm（不宜大于25mm）；封閉式箍筋直徑不宜小于8mm；

U型箍筋直徑宜與原箍筋直徑相同5.新、老受力鋼筋間的凈距不應小于20mm（圖），并采用短筋焊接連接；6.應采用封閉或U型箍筋，并按規(guī)范構造要求設置(圖）

abc

de

增大截面配置新增箍筋的連接構造注：d為箍筋直徑

（四）施工要求（1）符合施工驗收規(guī)范的要求（2）新、老受力鋼筋應除銹處理，受力鋼筋施焊前應采取卸荷或支撐措施，并分段分層焊接。（3）新、老混凝土交接面處理：

棱角打掉對原構件混凝土存在的缺陷清理至密實處，表面鑿毛（或打成溝槽，溝槽深度>6mm），除去浮渣，表面沖洗干凈，原混凝土表面應以水泥漿等界面劑進行處理。a）加大截面加固柱

b）加大截面加固梁：（4）模板搭設；鋼筋安置；新混凝土澆注和養(yǎng)護等應符合《混凝土工程施工及驗收規(guī)范》要求。注:采用外粘型鋼加固時，

應采用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑進行灌注。

（以前：濕式、干式兩種）二、外粘型鋼加固法

適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力

（一）形式

（二）計算方法

1.截面剛度

采用外粘型鋼加固時，其加固后的承載力和截面剛度可按整截面計算；其截面剛度EI的近似值按下式計算：

和—分別為原構件混凝土和加固型鋼的彈性模量

—原構件截面慣性矩；

—加固構件一側外粘型鋼截面面積；

—受拉與受壓兩側型鋼截面形心間的距離。

2.軸心受壓構件正截面承載力3.偏心受壓構件正截面承載力

－新增型鋼強度利用系數(shù)，抗震設計時取1.0，其他取0.9。（三）構造要求1.…應優(yōu)先選用角鋼，角鋼的厚度：不應小于5mm，角鋼的邊長：柱不應小于75mm；梁不應小于50mm…2.外粘型鋼的兩端應有可靠的連接和錨固柱：角鋼下端應錨固于基礎中；中間應穿過樓板；上端…

梁：梁角鋼應與柱角鋼相互焊接…3.排架柱：應將加固的型鋼與原柱頭頂部的承壓鋼板相互焊接；（二階柱）上下柱連接處及牛腿處的連接構造應予加強。

4.梁、柱原構件截面的棱角打磨成半經(jīng)大于7mm的圓角。5.型鋼表面（混凝土表面）宜抹厚度不小于25mm的高強度等級水泥砂漿作防護層，亦可采用其他防腐材料加以保護?！?/p>

三、粘貼鋼板加固法（一）概述

1.形式用膠粘劑將鋼板貼在構件外部的一種加固方法。

膠粘劑是以環(huán)氧樹脂為基料，再加入適量的固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成的“結構膠”。

2.優(yōu)點1）膠粘劑硬化時間快，施工周期短，不（少）停產(chǎn)。2）工藝簡單，施工方便，可不動明火，對防火要求高的房屋特別適用。3）粘結劑的強度高于混凝土本體強度，可使加固體與原構件形成一個整體，受力較均勻。4）不影響房屋的凈空，不改變構件的外形。（粘貼鋼板所占的空間小，幾乎不增加被加固構件的截面尺寸、重量）。（二）結構膠性能1