粘钢加固【电话--申工】该工程位于太原市柳南中心地段,为80年代建成大型商场。该商场硬件设施已无法满足市场要求,建设单位决定改造该商场。改造一至九层的大厅,建筑面积32000m2增加垂直电梯、自动扶梯的数量和位置,扩大东、西区两个小厅的空间,使商厦位于一个垂直平面。
2. 粘钢加固施工技术
2.1粘钢加固施工工艺流程。
钢构件装配制作→被粘砼面和钢板表面处理→粘结剂配制→涂胶(灌胶)与粘贴→固定加压→胶固化(拆支撑夹具)
2.2粘钢加固施工技术要点。
2.2.1钢构件装配制作步骤:
根据设计图纸对被粘砼构件应放线钻孔(按规定选用钻头)→根据设计图纸对被粘钢板钻孔(于砼构件对应),并按要求弯曲或焊接成型(钢板拼装焊接采用45°斜角拼焊)→预埋螺栓或锚杆生根→对配制后的钢构件进行校直、校平处理,平直度<2mm/m。
2.2.2被粘砼表面处理:
(1)先进行凿毛、打磨、打平、除去2~3mm厚表层,直至完全露出砼。凿毛纹路与梁轴心线倾斜45°,凿毛点2~3个/cm。
(2)在凿毛过程注意用平尺找平不垂直度允许偏差<2mm。
(3)用钢丝刷去掉凿毛、打磨过程中松散浮渣,再用气压机去处粉尘,用棉丝浸入清洗剂擦拭表面,手摸无粉尘即可。
(4)湿度较大的砼结构,尚需进行人工干燥处理。
2.2.3钢板表面处理:
(1)钢板粘结前,必须进行除锈和粗糙处理。可用喷砂、平砂轮打磨。直至出现金属光泽。打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与钢板受力方向垂直。
(2)用棉丝浸泡清洗剂擦拭钢板表面。
2.2.4建筑结构胶配制: 按说明书进行,因各施工环境、条件温度等不同,粘贴施工前现场应按规定配比。再次进行试配固化试验,观察其固化状况是否正常。包括有效期一个月以上的原料。
2.2.5涂胶。
(1)用毛刷粘清胶,对己处理的砼构件表面均匀涂刷底胶一次。
(2)对己处理好的钢板粘结面均匀涂刷底胶一次并来回无规则抹数次。将已配制好的结构胶用开刀涂抹在钢板(或砼结构粘结面上)表面周边厚2~3mm,中间厚3~5mm(中间厚边缘薄),然后将钢板贴于预定位置。
2.2.6灌胶(压力)。 灌胶工艺:砼构件与钢板粘结后表面处理→拼装或焊接成型→封缝→压力灌胶。
(1)砼构件与钢板粘结前表面处理同前。
(2)拼装或焊接成型:按图纸要求安装或焊接且与砼构件粘结面留l~3mm间隙。并与砼构件固定牢靠。
(3)封缝:对易流失结构胶的有关部位用胶泥封堵严密,以保证压力灌胶密实度。
(4)压力灌胶: 封缝胶泥固化后将配制好的结构胶放于注胶罐内,压紧罐盖。接上输气管和贮胶罐,用压缩空气(气压机或氧气)将贮胶罐中结构胶压力注入砼和钢板间隙中,保证胶体在各部位的密实度。 压力灌胶的气压力一般控制在0.2~0.3mpa,注胶口由下而上依次排列,一般从下开始每500mm一个。排气孔设置在高端部,孔径10。 压力灌胶完成后,取注胶管时应用硬胶泥或木塞封堵进胶口及有关部位排气口,防止结构胶流失。
2.2.7固定加压钢板粘贴好后,立即用卡具支撑或膨胀螺栓固定,并适当加压。以使胶液从钢板边缘挤出为度,膨胀螺栓一般兼作永久附加锚固措施。
2.2.8胶固化(拆支撑夹具) 一般建筑结构胶在常温(20℃)24小时固化即可拆除夹具或支撑,3d可受力作用。若低于20℃或冬季,固化时间延长根据试验决定。
3. 粘钢加固施工中常见问题的处理办法
3.1混凝土基层混凝土基层打磨时,由于原来混凝土浇筑时模板内的杂物:如木块、锯末等没有清理干净,所以打磨时,粘结面会出现部分孔洞或麻面,甚至有局部抹灰层的断裂、脱落。如果损毁面积较大且深度大于10mm,采用双层钢板粘结法:即损毁层层面单独进行修补打磨,预贴一层钢板,钢板厚度的选择以损毁层的深度确定,保证预粘钢板的外表面同混凝土结构粘结面处于同一平面。
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一、工程概况:
厦门(新)站营运中心工程位于厦门(新)站西南侧,紧挨(新)站南广场,主要规划建设办公用房及配套服务设施。a区某栋楼因使用功能变更,结构设计荷载增大,原设计的梁、板、柱的承载力达不到要求,故须对原结构进行加固补强处理。
二、加固方案及材料性能
相关部门综合考虑到工程的实际情况、进度要求和经济效益等方面的原因,决定采用粘钢加固补强技术对原梁、板、柱进行加固。
粘钢加固与其他方法相比,有如下优点:技术先进,性能好;所占空间小,不影响被加固结构外观和使用空间;加固施工周期短;材料消耗少;工艺简便等。
钢板采用16锰钢和3号钢钢板。
粘贴剂选用经鉴定并在规范中推荐的jgn建筑结构剂-zl-jgn型建筑粘钢胶。该胶是一种承载结构高性能的胶粘剂,主要用于建筑构件的外部粘钢加固补强,特别适用于传统土建加固法难以施工和一些工期要求紧的加固工程中。
三、设计要点
粘钢加固梁、板、柱的设计和施工执行《建筑锚栓技术标准》和《混凝土结构加固技术规范》。
设计的原则是将高强的钢板粘贴于被加固的钢筋混凝土构件的受力部位前沿,即在柱子柱侧、梁底、梁侧、板面、板底等部位进行粘钢补强,使粘贴的钢板承受拉力,并与混凝土变形协调,共同受力。从而发挥钢板的强度,提高被加固构件的抗剪、抗弯、抗压承载力。
对于粘贴在受拉部位的钢板,由于原受拉钢筋的极限应变εsu=0.01,比3号钢钢板比例极限应变值εsy=0.001~0.0025大10倍以上,虽然加固钢板比原钢筋有应力滞后的情况,但破坏时钢板一般均能大到屈服强度,因此,其截面设计可按一般构件计算。
采用粘贴钢板对梁、板构件进行受弯加固时的承载力计算,除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》对受弯构件正截面承载力计算的基本假定外,尚应符合下列要求:
1构件达到受弯承载能力极限状态时,粘贴钢板的拉应变按截面应变保持平面的假定确定,但不应超过钢板的允许拉应变;
2当考虑二次受力影响时,应根据加固时的荷载状况,按截面应变保持平面的假定计算加固前受拉区边缘混凝土的初始应变;
3在达到受弯承载能力极限状态前,钢板与混凝土之间不发生粘结剥离破坏。
粘钢加固结合面的粘结强度主要取决于混凝土强度,因此被加固构件的强度不能太低。原结构的混凝土强度为c35,且主体经验收通过,质量达到市优,适合用粘钢进行结构加固补强。
四、粘钢加固柱、梁、板设计的一般构造形式
柱:在与弯矩发生平面垂直的两个面粘贴16锰钢竖向板条,在箍板间隙处用3号钢垫板填充。通长设置bu×t间距b的u形箍板,两个箍板对接,板缝用3号钢钢板封口。箍板可以约束竖向钢板的横向变形,增强其抵抗平面外屈曲变形的能力,增加竖向板条的锚固作用,亦可部分约束核心混凝土的横向变形,提高核心混凝土的轴向抗压强度,起到套箍的作用。具体做法和节点处理见附图(图1、图2):
框架梁:梁面在负弯矩位置,即从支座边缘往跨中1/3净跨,悬臂梁的上表面,梁底全跨粘贴钢板。梁腹全跨布置bu×t间距b的u形箍板,用3号钢钢板封口,可以增加纵向钢板的锚固作用,亦可增加梁端部的抗剪能力。具体做法和节点处理见附图:(图3、图4)
次梁:属多跨连续梁。梁面在负弯矩位置,即从支座边缘往跨中1/3净跨,悬臂梁的上表面,梁底全跨粘贴钢板,做法同框架梁。
关键控制点:
(1)工作环境的温度,由于胶本身的性能要求操作时温度在5~60℃之间。
2) 工作环境的相对湿度不大于70%,如果相对湿度过大,胶容易受潮而起鼓泡,从而影响粘贴质量。
(3) 基底处理是关键工序,基底处理不应只停留在构件的表面处理,尤其对于老结构,更应对其本身检查是否有空鼓,裂缝现象,以便采取相应措施保证粘贴质量。
(4) 粘贴时,一定要避免先粘后焊,因焊接温度过高,容易引起结构胶老化而失效。
(5) 粘贴钢板与原构件宜采用膨胀螺栓连接。
粘钢加固【电话--申工】在经济快速发展的带动下,人们对生活质量和居住环境的结构按要求越来越高,由于混凝土构筑物因出现功能性改变,如扩建、增加荷载等,活在出现质量问题,如配筋不足、在后修补、混凝土强度不够等,都需要进行加固。其加固施工和加固方案的制定尤为重要,对于需要加固的构筑物,应根据构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则,只有这样,加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益,而粘钢加固这一方案很好的满足了以上各种要求。
框架梁粘钢加固示意图
2.施工方法
2.1结构粘钢适用范围
适用于承受静力为主的梁板柱构件受弯、剪、拉、压加固,以及钢筋焊接点断裂加固;施工中漏放钢筋加固;混凝土标号达不到,提高结构强度加固;加层抗震加固;阳台根部断裂加固;牛腿接点加固;悬挂式吊车梁提高荷载加固;楼面荷载集中力加固;火灾后梁柱砼烧坏加固;混凝土柱子牛腿断裂加固;桥式吊车梁加固;薄腹梁断裂加固;爆炸冲击波破坏梁体加固;提高楼面荷载加固;屋架梁下弦腐蚀严重露筋加固;断梁加固;截柱加固;减震加固;梁柱受化学腐蚀的粘钢加固;旧房综合改造加固;生命线建筑物抗震加固;剪力墙开1.6米以下的圆洞加固,开1mx2m以下的门洞加固;桥梁断裂、旧桥维修加固;提高柱子承载力解决柱子轴压比超标加固等结构工程。本工程属于:提高楼面荷载加固、楼面荷载集中力加固和悬挂式吊车梁提高荷载加固等多种综合形式。
2.2施工方案选择
原有结构梁采用外粘型钢法加固,加固方式主要分为两种:一种为梁顶粘钢,即梁顶锚固膨胀螺栓后在梁顶及钢板底面均涂刷结构胶,直接粘接钢板;二种为梁底粘钢,梁底锚固螺栓后涂胶粘结钢板,并在梁两侧锚固膨胀螺栓固定u型钢板抱箍用以箍住梁底钢板,两道u型钢板箍采用纵向压条连接。
2.2.1梁顶粘钢加固方法:
梁顶粘结钢板宽度与梁同宽,钢板厚10mm长度为设计图纸尺寸,钢板粘结在靠近框架柱的梁端支座处,按设计要求的锚栓间距用m10膨胀螺栓拧紧钢板固定在梁顶。
2.2.2梁底粘钢加固方法:
梁底粘结钢板宽度与梁同宽,钢板厚10mm长度为设计图纸尺寸,钢板粘结在框架梁跨中部分,按设计要求的锚栓间距用m10膨胀螺栓拧紧钢板固定在梁底,用10mm钢板做成100mm宽的u型钢板箍开口向上箍住梁底钢板,用结构胶粘在钢板底和框架梁侧面,在钢板箍上对应预留螺栓位置处开孔,钢板箍外侧安装纵向压条后拧紧已埋m10膨胀螺栓,逐步加压使得钢板与梁、钢板与抱箍、抱箍与梁贴紧,随即进行液压顶紧梁底钢板加压,保证钢板与梁粘结紧密。每两道u型钢板箍为一组,间距为360mm,现场用6mm厚100mm宽400mm长的纵向压条连接成整体。
3.施工过程控制
3.2施工要点
3.2.1混凝土基面放线、处理、清理
放线凿除框架梁板需粘贴面砂浆层、油垢、污物,清理宽度及长度根据图纸而定。用磨光机装金刚石磨片打磨除去2~3mm厚表层,直至完全露出新面。如遇梁板不直或不平时进行打凿或结构胶修补平整,并用无油压缩空气吹除粉尘或清水冲洗干净之后,再用脱脂棉沾清洗剂擦试干净。砼表面避免水源和潮湿,必要时采用压缩空气吹净浮尘,使混凝土表面保持干燥,还用乙炔氧气焊或汽油喷灯烤干。
3.2.2钢板下料、钻孔、打磨
下料:按图纸设计要求一次性进行裁剪钢板,为保证钢板连续受力的特性不出现接头需用整张钢板裁料,由于板厚仅为10mm采用普通电气焊切割很容易出现弯曲变形,影响粘结加固效果,对此采取到构件加工厂用裁板机进行下料,下料后如出现弯曲变形随即用调平机或锤击手工进行调平。
对预贴钢板表面的处理:钢板粘接面,如钢板未生锈或轻微锈蚀,须进行除锈和粗糙处理,采用手动砂轮机打磨,直至出现金属光泽,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路与钢板受力方向垂直,其后用棉丝或脱脂棉沾清洗剂擦拭干净。
放样钻孔:上述工作完成之后,再把预贴钢板放样,保证达到设计要求时再进行钢板钻孔和混凝土梁体钻孔,钻孔时采用无损冲击电钻钻孔,钻孔深度及钻孔规格按有关设计和施工规范要求,采用φ14mm的钻头钻孔,按设计图纸布置要求,沿钢板条长度方向打深度不小于60mm的盲孔,外露螺丝长度宜为35mm;如遇梁底钢筋密集处需重新移位后再钻孔,当单排孔距大于设计要求的尺寸时需多补打一个孔。
3.2.3安装螺栓、钢板预贴
用压缩空气清理孔内浮尘,再用清洗剂清洗盲孔,在孔内涂一层环氧树脂基液。用清洗剂浸泡清洗膨胀螺栓,晾干后涂一层环氧树脂基液。向孔内塞入1/3孔深的软环氧胶泥,植入m10膨胀螺栓,并紧固后松下螺母,螺栓外露长度不小于35mm,安装完螺栓后先用扳子初拧螺母固定(不要一次性拧紧)。将已加工打磨好的钢板再次放样预贴在梁底或梁顶,准备涂胶粘贴,拼装好后的钢板位置与实际位置偏差不允许大于规范允许偏差。
3.2.4粘钢胶配制
现场配胶:本施工采用大连jgn建筑结构胶ⅱ型,按甲、乙重量比配制好后,用搅拌器搅拌,待无单组分条块,色泽均匀时即可使用。
粘结剂作为建筑结构胶组份,使用前应进行现场质量检验,合格后方能使用,按产品使用说明书规定配制,注意搅拌时应避免雨水进入容器,按同一方向进行搅拌,容器内不得有油污,尽量避免混入空气形成气泡,配制结构较严格按结构胶说明书提供的配比配制,搅拌均匀后方可使用,一次配胶量不宜过多,以40~50分钟用完为宜。
3.2.5 涂胶和粘贴
用小铲刀将配制好的结构胶均匀涂抹在钢材清理面和混凝土清理面上,抹胶厚度1~3mm,中间厚、边缘薄。将钢材粘贴到混凝土表面,粘贴到位后,立即用螺栓拧紧和支撑固定,并逐步加压,紧固螺栓时要求顺着同一个方向逐个拧紧,使胶从钢材边缘挤出,同时要不断清理挤出的胶;但加压不均仍可能造成局部轻微流淌,所以粘贴1小时内应注意检查,发现缺胶,及时补充。
3.2.6 固定加压
固化:本工程采用大连产的jgn-ⅱ结构胶进行粘贴,此类胶在现时温度下40分钟初凝,24小时后即可拆除支撑,3天后可受力使用。一般结构胶的固化时限为:若固化温度25℃左右,24小时可撤除加压固定系统,72小时即可投入使用;若固化温度5℃左右,48小时可撤除加压固定系统,96小时即可投入使用。
钢板粘贴在梁顶时,用膨胀螺栓加方垫和紧固螺母方式进行锚固加压,对钢板产生复合锚固力,从而使梁端和梁柱交接部位受力均匀,压力以不小于0.1mpa为宜。还可将提前准备好的50kg的钢锭码放在钢板上部适当加压,以使胶液刚刚从钢板边挤出为宜。
钢板粘贴在梁底时,首先紧固梁底的螺母进行锚固加压,随即按照设计要求安装10mm厚u型钢板箍箍住梁底钢板,并将开口部分用10mm厚钢板压条连接成整体后再由m10膨胀螺栓固定在框架梁两侧,拧紧螺母锚固加压。同时梁底加设钢管支撑顶升系统,对应加固梁底下方的平台上安放一根长4米的工18工字钢,型钢底部用楔形钢板找平,上部搭设单排脚手架,立杆间距为0.8米,水平杆间距1.0米,靠近型钢和梁底部位均加设水平横向拉杆,且拉杆下部为双扣件锁紧,立杆顶部安装u型管托,管托内横向布置一根100x100的木楞顶住梁底钢板,旋紧管托螺丝,逐步对钢板进行加压,直至拧紧不能松动为止,钢管架顶撑在顶紧加压约3天后可卸荷,拆除顶升脚手架。
3.2.7 检验
一般是用肉眼观察如发现钢板与混凝土表面之间有空隙的地方,应及时填入胶结剂补贴。
检验时可用小锤轻击粘结钢板,从音响判断粘贴效果,也可采用超声波仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%,非锚固区有效粘结面积少于70%,应剥离钢板,重新粘贴。
对重要构件也可采用载荷检测,一般采用分级加载至正常荷载的标准值,检测结果较直观、可靠,但费用较高。
3.2.8 成品保护
对粘贴到位的构件做好标识工作,提醒其他人员防止在结构胶固化时间内对粘贴钢材扰动,粘贴3天后,钢板表面涂一层改性环氧液后再涂防锈漆3道和面漆2道。
4. 质量评定
4.1质量评定标准
加固构件的粘钢质量采用无破损检验或现场做粘结试验两种形式。无破损检验即外观检查钢板边缘溢胶情况;用小锤敲击钢板,检验钢板粘结密实度。锚固区有效面积不大小于90%,非锚固区有效粘结面积不少于70%,现场粘结试验(每组三块试件),采用3块100x100mm的钢板。混凝土基面:与粘钢部位的混凝土强度等级相同。试验步骤:首先分别在每块钢板中心位置焊一根800mm长的钢筋,而后按粘钢工艺要求将三块钢板分别粘在混凝土基面上,待胶固化后(72小时)用现场拉拔仪进行抗拉和抗剪试验。由于胶的抗拉和抗剪强度均大于混凝土的强度,如粘钢试验破坏发生在混凝土上,则粘钢试验属于合格或符合设计要求。
5.效益分析和总结分析
5.2总结分析
5.2.1 坚固耐用:经过众多工程实践,已经证明完全能够保证加固工程的质量,结构的强度和刚度都能满足设计的要求。
5.2.2施工快速:在保证粘结加固结构质量的前提下,快速完成施工任务,并能根据业主要求,在不停产不影响使用的情况下完成施工,受到业主的普遍赞扬。
5.2.3简洁轻巧:与其它加固方法比较,粘钢加固的施工,干净利落,比较简便,现场无湿作业,完成加固后的结构外观不改变,比较轻巧,钢板薄,结构自重增加极微,不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。
5.2.4灵活多样:粘钢加固法的适用性很强,能够解决生产中和生活上各种有关问题,粘贴钢板的方案多种多样,灵活巧妙,还可粘贴型钢,加固钢结构及砖砌体结构等。
5.2.5经济合理:由于施工快,避免或减少工厂停产时间,节约加固材料,与其它加固方法比较,粘贴加固的费用大为节省,经济效益很高。
结语:
框架梁采用粘钢加固,充分体现了加固工程所要求的短、平、快、省的特点,在保证结构安全的前提下,收到了很好的经济效益和质量效果,同时也获得了良好的社会效益。
建筑基底处理
基底处理分为加固件的结构表面处以以及钢板的表面(黏合面)处理,根据实际中的具体情况制定具体的实施方案,无论使用何种方案,施工中要注意如下的问题:
(1)如果在混凝土表面有油污等有机物的存在,要用硬毛刷与沾清洗剂溶液进行处理,这样做可以有效的清除油污,又不会对混凝土表面造成二次污染。待清理结束时,要对表面进行2-3毫米的打磨,使新的混凝土面裸露。如果在操作的过程中发现打磨之后的混凝土表面不平整,可以使用环氧树脂进行找平。
(2)如果是单纯的旧混凝土,可以通过打磨去掉2毫米左右的旧有层,并且用清水冲洗裸露出的新墙体,冲洗之后用风机或是压缩风机吹干。
(3)上述两种方法都操作之后,都可以看见裸露的新混凝土面,这个时候可以用钢丝刷将表秒的杂质刷去,再用清水清洗,用风机吹干或是完全晾干。
(4)如果混凝土过于陈旧,用环氧树脂类的胶泥进行粘贴可能效果不是很好,可以选用黏贴型更好的,但是延展性一般的普通胶泥进行粘贴,并且在黏贴的时候注意墙体的湿度要保持在一定的范围内,尽量减少粘结面的水分保有量。
(5)如果遇到混凝土表面有裸露的钢筋时,要首先将钢筋表面的锈迹清除,并且做防腐处理,之后用高强度的防水树脂砂浆做以修补。
(6)原建筑物本身存在空鼓的,要找到空鼓并且用混凝土砂浆填充进去,去除空鼓的现象,在进行混凝土的补强作业。
(7)如果表面是被锈蚀的钢板,且为轻微的锈蚀,可以采用砂纸或是砂轮打磨的方式进行除锈,并且在除锈结束之后,用棉球沾清洗剂溶液进行简单的防腐处理。
(8)如果遇到大面积高度锈蚀的钢板,可以考虑使用盐浸泡除锈,如果钢板的锈蚀程度太高,则可以考虑废弃不用。