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【摘要】：粘钢法加固受弯构件目前在结构加固领域有较广泛的运用，本文以工程实例简要的介绍了该法在实践中的运用。
【关键词】： 粘钢加固 建筑结构胶 JGN型胶 抗拉强度 剪应力
[Abstract]: Flexural member at present are widely used steel bonded reinforcement in strengthening field. This paper introduces the application of this method in practice by using engineering example this paper briefly
[keyword]: sticky steel reinforcement; structural adhesive; JGN glue; tensile strength; shear stress;
中图分类号：P642.16+4 文献标识码：A文章编号：
近十几年来随着高强建筑结构粘胶剂的研制及推广，为混凝土结构构件的补强加固开辟了一条新的途径。用它将高强度的钢板或碳纤维粘贴在混凝土结构构件表面，使二者成为一个共同工作整体，以充分发挥材料性能，达到加固的目的。该法较之传统加固方法具有施工简单，工期短，费用低，加固效果好等优点。
工程实例：广东省珠海市某工业区五层厂房由于屋面私自改建堆料，超负荷使用，10根框架梁跨中梁底出现竖向小裂缝，分析为大梁抗弯承载力不足。跨度L=9000mm，截面尺寸：250x700mm ,经查实梁底4Φ22（1520m㎡）。箍筋ø8@200~210mm,未有加密区。按实际使用情况采用pkpm及satwe进行复核计算，梁底配筋需2010m㎡, 箍筋亦略有不足。需进行加固补强。考虑到加固梁承载力相差较多，接近40%，碳纤维应力滞后的明显缺点，经与建设方协商后决定采用粘钢法加固。
一．粘钢加固计算
1.梁受拉区粘贴钢板计算：
fc*b*x=fy*As- fy’*As’+0.9fay*Aa
M= fc*b*x*(h0-x/2)+ fy’*As’*( h0-as’)
式中：Fy--原构件纵向钢筋抗拉强度设计值；
fy’-原构件纵向钢筋抗压强度设计值；
fc --原构件混凝土抗压强度设计值；
As --原构件纵向受拉钢筋截面面积；
As’--原构件纵向受压钢筋截面面积；
fsp --加固用钢板抗拉强度设计值；
Asp --加固用钢板截面面积；
0.9 --考虑二次受力影响，加固钢板应力滞后及撕裂力影响等强度折减系数；
x --混凝土受压区高度；
h0 --原构件截面有效高度；
b --原构件截面宽度；
由于本例已计算出实际所需受拉钢筋面积，故只需按下式计算：
fy*△As=0.9fsp*Asp
△As --原构件所需纵向受拉钢筋面积与实际所配纵向受拉钢筋截面面积之差；
梁底采用Q345钢，
Asp= fy*△As/(0.9fsp)=300*（2010-1520）/（0.9*315）=519m㎡
采用-4x70钢板,共2条。另考虑到原梁端箍筋未加密，在梁端1.5h（1050mm）范围内-2x30mmU型钢板箍以增加抗剪承载力。见下图：
2. 受拉钢板的粘贴延伸长度计算
钢板粘贴延伸长度L，是指在原梁不需要加固截面以外钢板的延伸长度。是保证钢板在拉断之前不发生脱胶等粘结破坏。要求钢板在锚固区的粘结受剪承载力必须大于钢板受拉承载力。而实验表明粘结胶作用于钢板与混凝土之间的抗剪强度和轴心抗拉强度均远大于混凝土的抗剪强度。因此，其粘贴延伸长度L按下式计算：
L=fsp*tsp/ fbd≥170 tsp
式中：tsp ---受拉加固钢板厚度；
fbd ---钢板与混凝土粘结强度设计值；
按《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）取fbd =0.94。
L= fay*tsp/ fbd=315*4/0.94=1340>170*4,
实际上将粘贴钢板延伸至梁端，满跨粘贴即可满足。
二．施工要点与要求
1. 表面处理：梁底及梁侧粘合面去掉1~2mm表层，露出新面并使之平整，用压缩空气除去粉尘，再用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。钢板粘贴面用砂布或砂轮打磨露出金属光泽，然后亦用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。
2. 配胶及粘贴：本工程采用JGN型结构胶粘剂，按说明书将胶配好，用抹刀涂在已处理好的混凝土和钢板上，厚1~3mm，然后将钢板粘贴于预定位置。
3. 加压固化:钢板粘贴好后立即用支撑及夹具顶紧。保持温度20℃以上进行固化，24小时后方可拆除支撑及夹具，固化期间切忌扰动加固构件，三天后可受力使用。
4.防腐处理:加固后钢板表面粉刷1:2水泥砂浆保护。
三．通過本工程加固设计，现场交流了解以及参考部分资料。笔者认为有如下几点值得重视：
1.粘钢加固结合面的粘结强度混凝土的抗剪强度。实验表明混凝土均先于胶层破坏。故被加固构件混凝土强度不能太低，不应低于C15。
2. 钢板厚度以2~4mm为宜，愈厚所需粘贴延伸长度愈大，而且过硬不利于粘贴；愈薄则相对用胶量愈大，不经济。
3. 粘钢加固法在我国应用时间不长，特别是目前结构胶的物理化学性能的局限性，使得该法仅适用于环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀环境及承受静载为主的受弯构件。
总之，粘钢加固法作为一种较新的房屋加固法，其优点是显而易见的。随着对结构胶的深入研究，新胶种的开发成功，粘钢加固法的应用范围必定进一步扩大，这将更加促进建筑结构工程的加固发展和进步。
【参考资料】
1.《混凝土加固设计规范》(GB 50367-2006)
2. 华克专等《建筑修缮施工技术手册》。
3.《房屋加固工程学》，同济大学试用教材。
【关键词】： 粘钢加固 建筑结构胶 JGN型胶 抗拉强度 剪应力
[Abstract]: Flexural member at present are widely used steel bonded reinforcement in strengthening field. This paper introduces the application of this method in practice by using engineering example this paper briefly
[keyword]: sticky steel reinforcement; structural adhesive; JGN glue; tensile strength; shear stress;
中图分类号：P642.16+4 文献标识码：A文章编号：
近十几年来随着高强建筑结构粘胶剂的研制及推广，为混凝土结构构件的补强加固开辟了一条新的途径。用它将高强度的钢板或碳纤维粘贴在混凝土结构构件表面，使二者成为一个共同工作整体，以充分发挥材料性能，达到加固的目的。该法较之传统加固方法具有施工简单，工期短，费用低，加固效果好等优点。
工程实例：广东省珠海市某工业区五层厂房由于屋面私自改建堆料，超负荷使用，10根框架梁跨中梁底出现竖向小裂缝，分析为大梁抗弯承载力不足。跨度L=9000mm，截面尺寸：250x700mm ,经查实梁底4Φ22（1520m㎡）。箍筋ø8@200~210mm,未有加密区。按实际使用情况采用pkpm及satwe进行复核计算，梁底配筋需2010m㎡, 箍筋亦略有不足。需进行加固补强。考虑到加固梁承载力相差较多，接近40%，碳纤维应力滞后的明显缺点，经与建设方协商后决定采用粘钢法加固。
一．粘钢加固计算
1.梁受拉区粘贴钢板计算：
fc*b*x=fy*As- fy’*As’+0.9fay*Aa
M= fc*b*x*(h0-x/2)+ fy’*As’*( h0-as’)
式中：Fy--原构件纵向钢筋抗拉强度设计值；
fy’-原构件纵向钢筋抗压强度设计值；
fc --原构件混凝土抗压强度设计值；
As --原构件纵向受拉钢筋截面面积；
As’--原构件纵向受压钢筋截面面积；
fsp --加固用钢板抗拉强度设计值；
Asp --加固用钢板截面面积；
0.9 --考虑二次受力影响，加固钢板应力滞后及撕裂力影响等强度折减系数；
x --混凝土受压区高度；
h0 --原构件截面有效高度；
b --原构件截面宽度；
由于本例已计算出实际所需受拉钢筋面积，故只需按下式计算：
fy*△As=0.9fsp*Asp
△As --原构件所需纵向受拉钢筋面积与实际所配纵向受拉钢筋截面面积之差；
梁底采用Q345钢，
Asp= fy*△As/(0.9fsp)=300*（2010-1520）/（0.9*315）=519m㎡
采用-4x70钢板,共2条。另考虑到原梁端箍筋未加密，在梁端1.5h（1050mm）范围内-2x30mmU型钢板箍以增加抗剪承载力。见下图：
2. 受拉钢板的粘贴延伸长度计算
钢板粘贴延伸长度L，是指在原梁不需要加固截面以外钢板的延伸长度。是保证钢板在拉断之前不发生脱胶等粘结破坏。要求钢板在锚固区的粘结受剪承载力必须大于钢板受拉承载力。而实验表明粘结胶作用于钢板与混凝土之间的抗剪强度和轴心抗拉强度均远大于混凝土的抗剪强度。因此，其粘贴延伸长度L按下式计算：
L=fsp*tsp/ fbd≥170 tsp
式中：tsp ---受拉加固钢板厚度；
fbd ---钢板与混凝土粘结强度设计值；
按《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）取fbd =0.94。
L= fay*tsp/ fbd=315*4/0.94=1340>170*4,
实际上将粘贴钢板延伸至梁端，满跨粘贴即可满足。
二．施工要点与要求
1. 表面处理：梁底及梁侧粘合面去掉1~2mm表层，露出新面并使之平整，用压缩空气除去粉尘，再用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。钢板粘贴面用砂布或砂轮打磨露出金属光泽，然后亦用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。
2. 配胶及粘贴：本工程采用JGN型结构胶粘剂，按说明书将胶配好，用抹刀涂在已处理好的混凝土和钢板上，厚1~3mm，然后将钢板粘贴于预定位置。
3. 加压固化:钢板粘贴好后立即用支撑及夹具顶紧。保持温度20℃以上进行固化，24小时后方可拆除支撑及夹具，固化期间切忌扰动加固构件，三天后可受力使用。
4.防腐处理:加固后钢板表面粉刷1:2水泥砂浆保护。
三．通過本工程加固设计，现场交流了解以及参考部分资料。笔者认为有如下几点值得重视：
1.粘钢加固结合面的粘结强度混凝土的抗剪强度。实验表明混凝土均先于胶层破坏。故被加固构件混凝土强度不能太低，不应低于C15。
2. 钢板厚度以2~4mm为宜，愈厚所需粘贴延伸长度愈大，而且过硬不利于粘贴；愈薄则相对用胶量愈大，不经济。
3. 粘钢加固法在我国应用时间不长，特别是目前结构胶的物理化学性能的局限性，使得该法仅适用于环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%，无化学腐蚀环境及承受静载为主的受弯构件。
总之，粘钢加固法作为一种较新的房屋加固法，其优点是显而易见的。随着对结构胶的深入研究，新胶种的开发成功，粘钢加固法的应用范围必定进一步扩大，这将更加促进建筑结构工程的加固发展和进步。
【参考资料】
1.《混凝土加固设计规范》(GB 50367-2006)
2. 华克专等《建筑修缮施工技术手册》。
3.《房屋加固工程学》，同济大学试用教材。