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加固设计与施工

时间:2023-09-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:粘贴钢板加固钢筋混凝土结构的胶黏剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》的有关规定执行,其中,对构件承载力的新增部分,其加固承载力抗震调整系数宜采用1.0,且对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》的有关规定采用。

1.增设抗震墙或翼墙

(1)增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固房屋时,应符合下列要求。

1)混凝土强度等级不应低于C20,且不应低于原框架柱的实际混凝土强度等级。

2)墙厚不应小于140 mm,竖向和横向分布钢筋的最小配筋率,均不应小于0.20%。对于B、C类钢筋混凝土房屋,其墙厚和配筋应符合其抗震等级的相应要求。

3)增设抗震墙后应按框架-抗震墙结构进行抗震分析,增设的混凝土和钢筋的强度均应乘以规定的折减系数。加固后抗震墙之间楼、屋盖长宽比的局部影响系数应作相应改变。

(2)增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固房屋的设计,尚应符合下列要求。

1)抗震墙宜设置在框架的轴线位置,翼墙宜在柱两侧对称布置。

2)抗震墙或翼墙的墙体构造应符合下列规定。

①墙体的竖向和横向分布钢筋宜双排布置,且两排钢筋之间的拉结筋间距不应大于600 mm;墙体周边宜设置边缘构件。

②墙与原有框架可采用锚筋或现浇钢筋混凝土套连接(图5-3);锚筋可采用φ10或φ12的钢筋,与梁柱边的距离不应小于30 mm,与梁柱轴线的间距不应大于300 mm,钢筋的一端应采用胶黏剂锚入梁柱的钻孔内,且埋深不应小于锚筋直径的10倍,另一端宜与墙体的分布钢筋焊接;现浇钢筋混凝土套与柱的连接应符合《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116—2009)第6.3.7条的有关规定,且厚度不应小于50 mm。

图5-3 增设墙与原框架柱的连接

(a)锚筋连接 (b)钢筋混凝土套连接

③增设翼墙后,翼墙与柱形成的构件可按整体偏心受压构件计算。新增钢筋、混凝土的强度折减系数不宜大于0.85;当新增的混凝土强度等级比原框架柱高一个等级时,可直接按原强度等级计算而不再计入混凝土强度的折减系数。

(3)抗震墙和翼墙的施工应符合下列要求。

1)原有的梁柱表面应凿毛,浇筑混凝土前应清洗并保持湿润,浇筑后应加强养护。

2)锚筋应除锈,锚孔应采用钻孔成形,不得用手凿,孔内应采用压缩空气吹净并用水冲洗,注胶应饱满并使锚筋固定牢靠。

2.采用钢构套加固

(1)采用钢构套加固框架时,应符合下列要求。

1)用钢构套加固梁时,纵向角钢、扁钢两端应与柱有可靠连接。

2)用钢构套加固柱时,应采取措施使楼板上下的角钢、扁钢可靠连接;顶层的角钢、扁钢应与屋面板可靠连接;底层的角钢、扁钢应与基础锚固。

3)加固后梁、柱截面抗震验算时,角钢及扁钢应作为纵向钢筋、钢缀板应作为箍筋进行计算,其材料强度应乘以规定的折减系数。

(2)采用钢构套加固框架的设计,尚应符合下列要求。

1)用钢构套加固梁时,应在梁的阳角外贴角钢[图5-4(a)],角钢应与钢缀板焊接,钢缀板应穿过楼板形成封闭环形。

图5-4 用钢构套加固示意

(a)加固梁 (b)加固柱

2)用钢构套加固柱时,应在柱四角外贴角钢[图5-4(b)],角钢应与外围的钢缀板焊接。

3)钢构套的构造应符合下列要求。

①角钢不宜小于∟50×6;钢缀板截面不宜小于40 mm×4 mm,其间距不应大于单肢角钢的截面最小回转半径的40倍,且不应大于400 mm,构件两端应适当加密。

②钢构套与梁柱混凝土之间应采用胶黏剂黏结。

4)加固后按楼层综合抗震能力指数验算时,梁柱箍筋构造的体系影响系数可取1.0。构件按组合截面进行抗震验算,加固梁的钢材强度宜乘以折减系数0.8,加固柱应符合下列规定。

①柱加固后的初始刚度可按下式计算:

K=K0+ 0.5EaIa        (5-1)

式中 K——加固后的初始刚度;

   K0——原柱截面的弯曲刚度;

   Ea——角钢的弹性模量;

   Ia——外包角钢对柱截面形心的惯性矩。

②柱加固后的现有正截面受弯承载力可按下式计算:

My=My0+ 0.7Aafayh        (5-2)

式中 My0——原柱现有正截面受弯承载力,对A、B类钢筋混凝土结构,可按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定确定;

   Aa——柱一侧外包角钢、扁钢的截面面积;

   fay——角钢、扁钢的抗拉屈服强度;

   h——验算方向柱截面高度。

③柱加固后的现有斜截面受剪承载力可按下式计算:

Vy=Vy0+ 0.7fay(Aa/s)h        (5-3)

式中 Vy——柱加固后的现有斜截面受剪承载力;

   Vy0——原柱现有斜截面受剪承载力,对A、B类钢筋混凝土结构,可按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定确定;

   Aa——同一柱截面内扁钢缀板的截面面积;

   fay——扁钢抗拉屈服强度;

   s——扁钢缀板的间距。

(3)钢构套的施工应符合下列要求。

1)加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载。

2)原有的梁柱表面应清洗干净,缺陷应修补,角部应磨出小圆角。

3)楼板凿洞时,应避免损伤原有钢筋。

4)构架的角钢应采用夹具在两个方向夹紧,缀板应分段焊接。注胶应在构架焊接完成后进行,胶缝厚度宜控制在3~5 mm。

5)钢材表面应涂刷防锈漆,或在构架外围抹25 mm厚的1∶3水泥砂浆保护层,也可采用其他具有防腐蚀和防火性能的饰面材料加以保护。

3.采用钢筋混凝土套加固

(1)采用钢筋混凝土套加固梁、柱时,应符合下列要求。

1)混凝土的强度等级不应低于C20,且不应低于原构件实际的混凝土强度等级。

2)柱套的纵向钢筋遇到楼板时,应凿洞穿过并上下连接,其根部应伸入基础并满足锚固要求,其顶部应在屋面板处封顶锚固;梁套的纵向钢筋应与柱可靠连接。

3)加固后梁、柱按整体截面进行抗震验算,新增的混凝土和钢筋的材料强度应乘以规定的折减系数。

(2)采用钢筋混凝土套加固梁、柱的设计,尚应符合下列要求。

1)采用钢筋混凝土套加固梁时,应将新增纵向钢筋设在梁底面和梁上部[图5-5(a)],并应在纵向钢筋外围设置箍筋;采用钢筋混凝土套加固柱时,应在柱周围设置纵向钢筋[图5-5(b)],并应在纵向钢筋外围设置封闭箍筋,纵筋应采用锚筋与原框架柱有可靠拉结。

图5-5 用钢筋混凝土套加固

(a)加固梁 (b)加固柱

2)钢筋混凝土套的材料和构造尚应符合下列要求。

①宜采用细石混凝土,其强度宜高于原构件一个等级。

②纵向钢筋宜采用HRB400、HRB335级热轧钢筋,箍筋可采用HPB235级热轧钢筋。

③A类钢筋混凝土结构,箍筋直径不宜小于8 mm,间距不宜大于200 mm;B、C类钢筋混凝土结构,应符合其抗震等级的相关要求。靠近梁、柱节点处应加密;柱套的箍筋应封闭,梁套的箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭。

3)加固后的梁、柱可作为整体构件进行抗震验算,其现有承载力,A、B类钢筋混凝土结构可按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)规定的方法确定;C类钢筋混凝土结构可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定的方法确定。其中,新增钢筋、混凝土的强度折减系数不宜大于0.85;当新增的混凝土强度等级比原框架柱高一个等级时,可直接按原强度等级计算而不再计入混凝土强度的折减系数。对A、B类钢筋混凝土结构,按楼层综合抗震能力指数验算时,梁柱箍筋、轴压比等的体系影响系数可取1.0。

(3)钢筋混凝土套的施工应符合下列要求:

1)加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载;

2)原有的梁柱表面应凿毛并清理浮渣,缺陷应修补;

3)楼板凿洞时,应避免损伤原有钢筋;

4)浇筑混凝土前应用水清洗并保持湿润,浇筑后应加强养护。

4.采用粘贴钢板加固

采用粘贴钢板加固梁柱时,应符合下列要求。

(1)原构件的混凝土实际强度等级不应低于C15,混凝土表面的受拉黏结强度不应低于1.5 MPa。粘贴钢板应采用黏结强度高且耐久的胶黏剂;钢板可采用Q235或Q345钢,厚度宜为2~5 mm。

(2)钢板的受力方式应设计成仅承受轴向应力作用。钢板在需要加固的范围以外的锚固长度,受拉时不应小于钢板厚度的200倍,且不应小于600 mm;受压时不应小于钢板厚度的150倍,且不应小于500 mm。

(3)粘贴钢板与原构件尚宜采用专用金属胀栓连接。

(4)粘贴钢板加固钢筋混凝土结构的胶黏剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367—2006)的有关规定执行,其中,对构件承载力的新增部分,其加固承载力抗震调整系数宜采用1.0,且对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定采用。

(5)被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行有关标准的规定。

(6)粘贴钢板加固时,应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载,其施工应符合专门的规定。

5.采用粘贴纤维布加固

采用粘贴纤维布加固梁柱时,应符合下列要求。

(1)原结构构件实际的混凝土强度等级不应低于C15,且混凝土表面的正拉黏结强度不应低于1.5 MPa。

(2)碳纤维的受力方式应设计成仅承受拉应力作用。当提高梁的受弯承载力时,碳纤维布应设在梁顶面或底面受拉区;当提高梁的受剪承载力时,碳纤维布应采用U形箍加纵向压条或封闭箍的方式;当提高柱受剪承载力时,碳纤维布宜沿环向螺旋粘贴并封闭,当矩形截面采用封闭环箍时,至少缠绕3圈且搭接长度应超过200 mm。粘贴纤维布在需要加固的范围以外的锚固长度,受拉时不应小于600 mm。

(3)纤维布和胶黏剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367—2006)的有关规定执行,其中,对构件承载力的新增部分,其加固承载力抗震调整系数宜采用1.0,且对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定采用。

(4)被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行有关标准的规定。

(5)粘贴纤维布加固时,应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载,其施工应符合专门的规定。

6.采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固

(1)采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁柱的钢绞线网片、聚合物砂浆的材料性能,应符合《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116—2009)第5.3.4条的规定。界面剂的性能应符合现行行业标准《混凝土界面处理剂》(JC/T 907—2002)关于Ⅰ型的规定。

(2)采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁柱的设计,应符合下列要求。

1)原有构件混凝土的实际强度等级不应低于C15,且混凝土表面的正拉黏结强度不应低于1.5 MPa。

2)钢绞线网的受力方式应设计成仅承受拉应力作用。当提高梁的受弯承载力时,钢绞线网应设在梁顶面或底面受拉区(图5-6);当提高梁的受剪承载力时,钢绞线网应采用三面围套或四面围套的方式(图5-7);当提高柱受剪承载力时,钢绞线网应采用四面围套的方式(图5-8)。

3)采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁柱的构造,应符合下列要求。

图5-6 梁受弯加固

图5-7 梁受剪加固

图5-8 柱受剪加固

①面层的厚度应大于25 mm,钢绞线保护层厚度不应小于15 mm。

②钢绞线网应设计成仅承受单向拉力作用,其受力钢绞线的间距不应小于20 mm,也不应大于40 mm;分布钢绞线不应考虑其受力作用,间距在200~500 mm。

③钢绞线网应采用专用金属胀栓固定在构件上,端部胀栓应错开布置,中部胀栓应交错布置,且间距不宜大于300 mm。

4)采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁的承载力验算,可按照现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367—2006)的有关规定进行,其中,对构件承载力的新增部分,其加固承载力抗震调整系数宜采用1.0,且对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定采用。

5)采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固柱简化的承载力验算,环向钢绞线可按箍筋计算,但钢绞线的强度应依据柱剪跨比的大小乘以折减系数,剪跨比不小于3时取0.50,剪跨比不大于1.5时取0.32。对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定采用。

6)被加固构件长期使用的环境要求,应符合国家现行有关标准的规定。

(3)钢绞线网-聚合物砂浆面层的施工应符合下列要求:

1)加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载;

2)加固的施工顺序和主要注意事项可按《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116—2009)第5.3.6条的规定执行;

3)加固时应清除原有抹灰等装修面层,处理至裸露原混凝土结构的坚实面,缺陷应涂刷界面剂后用聚合物砂浆修补,基层处理的边缘应比设计抹灰尺寸外扩50 mm;

4)界面剂喷涂施工应与聚合物砂浆抹面施工段配合进行,界面剂应随用随搅拌,分布应均匀,不得遗漏被钢绞线网遮挡的基层。

7.增设支撑加固

(1)采用钢支撑加固框架结构时,应符合下列要求:

1)支撑的布置应有利于减少结构沿平面或竖向的不规则性,支撑的间距不应超过框架-抗震墙结构中墙体最大间距的规定;

2)支撑的形式可选择交叉形或人字形,支撑的水平夹角不宜大于55°;

3)支撑杆件的长细比和板件的宽厚比,应依据设防烈度的不同,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对钢结构设计的有关规定采用;

4)支撑可采用钢箍套与原有钢筋混凝土构件可靠连接,并应采取措施将支撑的地震内力可靠地传递到基础;

5)新增钢支撑可采用两端铰接的计算简图,且只承担地震作用;

6)钢支撑应采取防腐、防火措施。

(2)采用消能支撑加固框架结构时,应符合下列要求。

1)消能支撑可根据需要沿结构的两个主轴方向分别设置。消能支撑宜设置在变形较大的位置,其数量和分布应通过综合分析合理确定,并有利于提高整个结构的消能减震能力,形成均匀合理的受力体系。

2)采用消能支撑加固框架结构时,结构抗震验算应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)的相关要求;其中,对A、B类钢筋混凝土结构,原构件的材料强度设计值和抗震承载力,应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)的有关规定采用。

3)消能支撑与主体结构之间的连接部件,在消能支撑中产生最大力的情况下,应在弹性范围内工作,避免整体或局部失稳。

4)消能支撑与主体结构的连接,应符合普通支撑构件与主体结构的连接构造和锚固要求。

5)消能支撑在安装前应按规定进行性能检测,检测的数量应符合相关标准的要求。

8.采用填充墙加固

砌体墙与框架连接的加固应符合下列要求。

(1)墙与柱的连接可增设拉筋加强[图5-9(a)];拉筋直径为6 mm,其长度不应小于600mm,沿柱高的间距不宜大于600mm,抗震烈度为8、9度时或墙高大于4m时,墙半高的拉筋应贯通墙体。拉筋的一端应采用胶黏剂锚入柱的斜孔内,或与锚入柱内的锚栓焊接;拉筋的另一端弯折后锚入墙体的灰缝内,并用1∶3水泥砂浆将墙面抹平。

图5-9 砌体墙与框架的连接

(a)拉筋连接 (b)钢夹套连接

(2)墙与梁的连接,可按上述(1)的方法增设拉筋加强墙与梁的连接;亦可采用墙顶增设钢夹套加强墙与梁的连接[图5-9(b)];墙长超过层高2倍时,在中部宜增设上下拉接的措施。钢夹套的角钢不应小于∟63×6,螺栓不宜少于2根,其直径不应小于12mm,沿梁轴线方向的间距不宜大于1.0 m。

(3)加固后按楼层综合抗震能力指数验算时,墙体连接的局部影响系数可取1.0。

(4)拉筋的锚孔和螺栓孔应采用钻孔成形,不得用手凿;钢夹套的钢材表面应涂刷防锈漆。

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