劉曉東¹  解小曼²

（陜西省建筑科學研究院設計院 710086 西安）

    外包型鋼加固是新興的一種加固技術，它是以角鋼、鋼板外包于砼表面的加固方法。它的優點是受力可靠，能顯著改善結構性能，對使用空間影響較小，施工簡便；缺點是需對外露鋼構件進行防火處理。該加固方法適用于梁、柱墻等，適用于受靜力作用的一般受彎受拉構件，使用環境溫度不超過60度，相對濕度不大于70％及無化學腐蝕的環境。下面就砼柱包鋼加固設計和施工方法予以分析總結。

     

    砼外包型鋼加固設計，主要依據砼結構加固設計規范（GB50367-2006）第8章節，膠粘材料應采用改性環氧樹脂膠粘劑。加固計算如下：

         a）加固后的截面剛度EI=E_COI_CO+0.5E_aA_aa_a² （8.1.3）

               E_CO和E_a――分別為原構件砼和加固型鋼的彈性模量；

               I_CO――原構件截面慣性矩

               A_a――加固構件一側外粘型鋼截面面積

               a_a――受拉與受壓兩側型鋼截面型心間的距離

         b）外包型鋼軸心受壓構件承載力計算：N≤0.9φ(f_COA_CO+ f_YOA_SO^’+ a_af_a^‘  A_a)，（未注明參數意義參見本規范相關頁）

         c）外包型鋼偏心受壓構件承載力計算：

         計算公式參見8.2.2-1和8.2.2-2.

        

    使用以上公式可定性分析計算包鋼加固主材用量,并可計算加固后柱整體承載力。實際應用時為減少手工計算量，可借助相關軟件進行計算，如08版PKPM工具箱中就有格構柱計算功能。

        

    包鋼加固的施工工藝：a）施工前應認真閱讀設計施工圖，必須將待加固結構面清理干凈，按設計圖紙，在砼包鋼位置測放打磨控制線，待打磨工作完成后補加包鋼位置線；b）砼表面打磨掉浮層，直至完全露出堅實新結構面，砼表面出現剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現象的部位應予以剔除，用指定材料修補，裂縫部位應首先進行封閉處理；c）鋼材表面打磨鋼材粘接面，需進行除銹和粗糙處理，用砂輪磨光機打磨出金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應與鋼材受力方向垂直，其后用棉絲沾丙酮擦試干凈。d）組裝焊接根據圖紙或洽商要求結合現場實際情況対鋼材進行組裝焊接，角鋼與原結構柱盡量切緊，豎向基本順直，如原結構柱出現較大偏差，應進行順直處理，綴板與角鋼搭接部位需三面圍焊，焊縫應符合設計及建筑鋼結構焊接規程要求。e）焊縫檢驗合格后，用環氧砂漿沿鋼材邊緣封嚴，結合現場實際情況確定；f）嚴格按結構膠說明書提供的配比配制，攪拌均勻后方可使用，一次膠量不宜過多，以40～50分鐘用完為宜。g）用氣泵和注膠罐進行注膠，注膠時豎向按從上向下的順序，水平方向按同一方向的順序，注膠結束后清理殘留結構膠。h）竣工驗收，結構膠固化后用小錘輕輕敲擊鋼材表面，從音響判斷粘接效果，如有個別空洞聲，表明局部不密實，需再次高壓注膠方法補實。

       

    從以上總結可知，該方法簡單、快速、不影響結構外形，提高承載力幅度大。另外，該方法在已施工項目中已產生良好的經濟效益和社會效益，因此包鋼加固砼柱是加固設計中較好的一種方法。

 

[1]《建筑抗震設計規范》 GB50011-2008

[2]《混凝土結構加固技術規范》 GB50326-2006

[3]《鋼結構設計規范》 GB50017-2003