摘要：根據(jù)工程實際使用條件和經(jīng)濟效益，介紹了鋼筋混凝土樓面梁的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計及施工技術(shù)，取得較好的效果。
　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計；粘鋼法；
　　一、工程概況
　　杭州市某綜合性商務(wù)樓，2008年竣工并投入使用。2009年三層平面部分辦公區(qū)域因改變使用功能，改建為文件檔案室，樓面使用荷載由3.0kN/m2增加至12.0kN/m2，對原有鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面梁板結(jié)構(gòu)驗算后得知該區(qū)域樓面梁抗彎承載力均不滿足要求，需進行加固。梁板需加固區(qū)域的結(jié)構(gòu)平面布置詳見圖1。
　　 圖1加固前梁板結(jié)構(gòu)平面圖
　　二、甲方對加固方案要求
　　在加固設(shè)計前，甲方提出如下要求：1)在確保安全前提下，經(jīng)濟環(huán)保；2)加固不影響本區(qū)域的正常使用，不改變原有樓面標高及做法，不影響原有外型和凈空高度；3)加固施工只能在非工作時間進行，在保證施工質(zhì)量前提下盡可能在周末假期完成。
　　三、常用加固方法
　　常用的加固方法有加大截面法、粘鋼法、復(fù)合纖維材料加固法、增設(shè)支點法等。每種方法都有其適用范圍及特定的施工工藝，也有其局限性。
　　加大截面法，是采用同種材料來增加原構(gòu)件截面面積，以達到提高截面承載力和截面剛度的目的。加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固法，其優(yōu)點是有著長期的使用經(jīng)驗，施工簡單，適應(yīng)力強；缺點是濕作業(yè)，工作量大，施工工期長，易形成胖梁胖柱，影響結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空；適用于梁板柱墻等構(gòu)件及一般構(gòu)筑物的加固。
　　增設(shè)支點法是用增設(shè)支承點支承點來減小結(jié)構(gòu)計算跨度，達到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力及相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)承載力的加固方法；具有受力明確簡單，簡便可靠，易拆卸、復(fù)原等優(yōu)點；其缺點是顯著影響使用空間；適用于對使用空間和外觀效果要求不高的梁、板、桁架等水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固，特別是危險性工程的臨時支頂加固。
　　粘鋼法是以薄鋼板用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受力面，以提高截面受彎及受拉承載力的加固方法。粘鋼法的優(yōu)點是施工工藝簡單，工期短，無濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且不改變構(gòu)件外型和使用空間；缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差，不耐火，環(huán)境溫度濕度要求較嚴；適用于因配筋量不足的簡支梁板及無障礙的連續(xù)梁板的加固。
　　復(fù)合纖維材料加固法，是以碳纖維復(fù)合材料，用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受拉部位，以提高截面受彎、受剪及混凝土抗壓強度的加固方法。其優(yōu)點是輕質(zhì)高強、施工簡便、可曲面或轉(zhuǎn)折粘貼；缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差，不耐火，不能焊接，環(huán)境溫度濕度控制較嚴；適用于因配筋量不足的受彎、受拉構(gòu)件的加固。
　　四、加固方案選擇
　　原有鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓面梁的結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果表明：本區(qū)域的現(xiàn)澆樓板鋼筋配置裕量較大，跨中及支座的實配鋼筋滿足使用功能改變后持荷承載力及變形要求，故不需要對樓板進行加固；而現(xiàn)澆樓面梁因使用功能改變后荷載增加較大，其原有跨中鋼筋的配置不能滿足抗彎承載力及變形要求，需進行結(jié)構(gòu)加固。經(jīng)結(jié)構(gòu)加固計算及技術(shù)經(jīng)濟比較，并結(jié)合甲方要求，選擇采用梁底粘貼鋼板法對本區(qū)域樓面梁進行加固。
　　粘鋼加固梁方案;根據(jù)加固計算得出的梁底粘貼鋼板厚度及表1所示的鋼板厚度與梁基材混凝土強度的最佳適配關(guān)系，選用5mm厚Q235鋼板作為梁底粘貼鋼板；粘貼鋼板結(jié)構(gòu)膠選用國產(chǎn)A級粘鋼膠，質(zhì)量可靠，性能指標符合表2規(guī)定。加固具體做法為：沿梁底全長粘貼5mm厚鋼板，并在鋼板的端部（包括截斷處）及集中荷載作用點的兩側(cè)，設(shè)置4道4mm厚U形箍加強外貼鋼板徑向約束能力。樓面梁加固詳圖如圖2。
　　表1粘鋼加固鋼板厚度與基材強度的適配關(guān)系
　　混凝土強度等級 <C20 C20~C35 >C35
　　鋼板厚度（mm） 2~3 3~4 4~5
　　
　　表2粘鋼用膠粘劑基本性能指標-A級膠
　　性能項目 性能要求
　　
　　膠體性能 抗拉強度（MPa） ≥30
　　 受拉彈性模量（MPa） ≥3.5x103
　　 伸長率（%） ≥1.3
　　 抗彎強度
　　（MPa） ≥45
　　且不得呈脆性（碎裂狀）破壞
　　 抗壓強度（MPa） ≥65
　　
　　
　　
　　粘結(jié)能力 鋼-鋼拉伸
　　抗剪強度
　　（MPa） 平均值 ≥20
　　  標準值 ≥15
　　 鋼-鋼不均勻扯離
　　強度（kN/m） ≥16
　　 鋼-鋼粘結(jié)抗拉
　　強度（MPa） ≥33
　　 鋼-混凝土粘結(jié)正拉
　　強度（MPa） ≥2.5
　　且為混凝土內(nèi)聚破壞
　　
　　工藝要求 混合后初粘度（25℃時）（MPa） 刷膠 4000~10000
　　  注膠 200~1000
　　 施工環(huán)境溫度（℃） 5~35
　　 可操作時間（min） ≥60
　　揮發(fā)物含量（%） ≤1
　　
　　
　　圖2樓面梁加固詳圖
　　五、粘鋼加固的施工工藝
　　1．加固機理：是將鋼板采用高性能的膠粘貼于混凝土構(gòu)件的表面，鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構(gòu)件承載力及剛度的目的。
　　2．工藝流程及操作要點
　　1）工藝流程：鋼板制作－基底處理－卸荷－配膠－粘貼－固定及加壓－固化－檢驗－防腐處理。
　　2）操作要點：
　　①鋼板制作。按設(shè)計圖紙要求，根據(jù)混凝土構(gòu)件的實際尺寸對鋼板進行下料、成型、鉆孔。
　　②基底處理，表面處理包括加固構(gòu)件粘合面處理及鋼板粘合面處理，是最關(guān)鍵的工序，應(yīng)認真進行。
　　A．原混凝土構(gòu)件粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物，后用冷水沖洗，再對其進行打磨，除去2—3毫米厚表層，直至露出新面，并用壓縮空氣吹除粉粒，處理后，若表面嚴格凹凸不平，可用高強度樹脂砂漿修補；
　　B．鋼板表面用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。
　　③卸荷：
　　為減輕和消除后粘鋼板的應(yīng)力，應(yīng)變滯后現(xiàn)象，粘鋼板前宜對構(gòu)件適量進行卸荷，卸荷方式如下：
　　A．采用千斤頂頂升的方式卸荷，對于承受均布荷載的梁，應(yīng)采用多點均勻頂升；對于有次梁作用的主梁，每根次梁下需設(shè)1臺千斤頂，頂升噸位由設(shè)計計算確定。
　　B．卸活荷載
　　④配膠：目前各種結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑基本上為甲、乙雙組分，使用前需進行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗，進行抗拉拔試驗，合格后方能使用，使用時在現(xiàn)場臨時配制，配制時按產(chǎn)品說明書規(guī)定進行。將甲、乙兩組分別倒入干凈容器，容器內(nèi)不得有油污，利用手提電鉆攪拌，或采用人工攪拌，攪拌至色澤完全均勻為止。
　　⑤粘貼：膠粘劑配制好后，用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土粘合面和鋼板粘合面，為使膠能充分浸潤、滲透、擴散、粘附于粘合面，宜先用少量膠于粘合面來回刮抹數(shù)遍，再添抹至所需厚度（1～3mm），中間厚、邊緣薄，然后將鋼板貼于預(yù)定位置。鋼板粘貼后，用鐵錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘貼密實，否則應(yīng)剝下鋼板，補膠并重新粘貼（所有操作應(yīng)在膠的適用期內(nèi)完成）。
　　⑥固定與加壓：鋼板粘好后，立即用卡具、支撐或膨脹螺栓等固定，并適當(dāng)加壓以使膠粘劑剛好從鋼板邊緣溢出為度。膨脹螺栓一般兼作鋼板的永久附加錨固措施，其埋設(shè)孔洞應(yīng)與鋼板一同于涂膠前配鉆好。
　　⑦固化：粘鋼膠在常溫下固化，施工后應(yīng)立即固定，固化期間避免擾動。25℃時，固化一天即可拆除夾具或支撐，三天即可受力使用；固化溫度降低，固化時間應(yīng)相應(yīng)處長。若固化溫度低于5℃，應(yīng)采用人工加溫等措施。
　　⑧檢驗：粘鋼結(jié)束后，組織有關(guān)人員驗收，發(fā)現(xiàn)問題即時處理。
　　⑨防腐處理：外部粘鋼加固鋼板，應(yīng)按設(shè)計要求進行防腐處理。一般采用刷防銹漆、鋼板網(wǎng)抹灰或噴防火涂料的方法進行保護。
　　3．質(zhì)量要求
　　1）工程驗收時必須有鋼板及建筑結(jié)構(gòu)膠的材質(zhì)證明、復(fù)試報告及膠的抗拉拔試驗報告。
　　2）每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求及時進行檢查，做好相關(guān)的驗收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。
　　3）關(guān)鍵控制點：
　　①工作環(huán)境的溫度，由于膠本身的性能要求操作時溫度在5～60℃之間。
　　②工作環(huán)境的相對濕度不大于70％，如果相對濕度過大，膠容易受潮而起鼓泡，從而影響粘貼質(zhì)量。
　　③基底處理是關(guān)鍵工序，基底處理不應(yīng)只停留在構(gòu)件的表面處理，尤其對于老結(jié)構(gòu)，更應(yīng)對其本身檢查是否有空鼓，裂縫現(xiàn)象，以便采取相應(yīng)措施保證粘貼質(zhì)量。
　　④鋼板粘貼時，一定要避免先粘后焊，因焊接溫度過高，容易引起結(jié)構(gòu)膠老化而失效。
　　⑤粘貼鋼板與原構(gòu)件宜采用膨脹螺栓連接。
　　結(jié)語
　　綜上所述，結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，很大程度上受到使用條件、施工工期、施工技術(shù)及經(jīng)濟成本等因素的制約，因此，應(yīng)從實際情況出發(fā)，綜合考慮，選擇切實可行的加固方案。
　　
　　參考文獻：
　　[1]GB50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范設(shè)計；
　　[2]GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；
　　[3]O6SG311混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造；