中华人民共和国国家标准 混凝土结构加固设计规范GB 50367—2006 2
伸长率δ5(%) 14 10 8 12
注:性能等级4.8 表示:fstk=400MPa;fyk / fstk=0.8。
表4.3.5-2 不锈钢锚栓(奥氏体A1、A2、A4、A5)的钢材性能指标
性能等级 50 70 80
螺纹直径d(mm) ≤39 ≤24 ≤24
锚栓钢材性能指标 抗拉强度标准值fuk(MPa) 500 700 800
屈服强度标准值fyk或fs,0.2k(MPa) 210 450 600
伸长值δ(mm) 0.6d 0.4d 0.3d
注:锚栓伸长值应按现行国家标准GB/T 3098.6-2000 规定的方法测定。
4.3.6 混凝土结构加固用的焊接材料,其型号和质量应符合下列要求:
1 焊条型号应与被焊接钢材的强度相适应;
2 焊条的质量应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB 5117 和《低合金钢焊条》GB 5118 的规定;
3 焊接工艺应符合现行行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18 或《建筑钢结构焊接规程》JGJ 81 的规定;
4 焊缝连接的设计原则及计算指标应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 的规定。
4.4 纤维和纤维复合材
4.4.1 生产纤维增强复合材料(以下简称纤维复合材)用的纤维应为连续纤维,其品种和性能应符合下列要求:
1 承重结构加固用的碳纤维,必须选用聚丙烯腈基(PAN 基)12k 或12k 以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维;
2 承重结构加固用的玻璃纤维,必须选用高强度的S 玻璃纤维或含碱量低于0.8%的E 玻璃纤维,严禁使用A 玻璃纤维或C 玻璃纤维;
3 纤维(复丝浸胶后)的主要力学性能必须符合本规范附录C 表C.0.1 的规定。
4.4.2 结构加固用的纤维复合材必须采用符合本规范第4.4.1 条要求的连续纤维与改性环氧树脂胶粘剂复合而成。使用前必须按本规范表4.4.2-1 或表4.4.2-2 规定的性能指标和质量要求进行安全性及适配性检验。检验时,实测的纤维复合材抗拉强度标准值应根据置信水平C=0.99、保证率为0.95 的要求,按本规范第3.2.3 条计算确定。
表4.4.2-1 碳纤维复合材安全性及适配性检验合格指标
类别 项目 单向织物(布) 条形板
高强度 Ⅰ级 高强度 Ⅱ级 高强度 Ⅰ级 高强度 Ⅱ级
抗拉强度标准值ff,k(MPa) ≥3400 ≥3000 ≥2400 ≥2000
受拉弹性模量Ef(MPa) ≥2.4×105 ≥2.1×105 ≥1.6×105 ≥1.4×105
伸长率(%) ≥1.7 ≥1.5 ≥1.7 ≥1.5
弯曲强度ffb(MPa) ≥700 ≥600 - -
层间剪切强度(MPa) ≥45 ≥35 ≥50 ≥40
仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度(MPa) ≥max{2.5,ftk },且为混凝土内聚破坏
纤维体积含量(%) - - ≥65 ≥55
单位面积质量(g/m2) 200、250、300 200、250、300 - -
注:1 表中ftk 为被加固构件混凝土的抗拉强度标准值,按现行设计规范GB 50010 的规定采用。
2 L 形预成型板(L 形板)的安全性及适配性检验合格指标按高强度Ⅱ级条形预成型板(条形板)采用。
表4.4.2-2 玻璃纤维单向织物复合材安全性及适配性检验合格指标
项目 类别 抗拉强度 标准值(MPa) 受拉弹性 模量 (MPa) 伸长率 (%) 弯曲强度(MPa) 仰贴条件下纤 维复合材-混 凝土粘接正拉 强度(MPa) 单位面积质量(g/m2) 层间剪切强度(MPa)
S 玻璃 ≥2200 ≥1.0×105 ≥3.2 ≥600 ≥max{2.5,ftk },且为混凝土内聚破坏 300~450 ≥40
E 玻璃 ≥1500 ≥7.2×104 ≥2.8 ≥500 300~450 ≥35
4.4.3 对符合第4.4.2 条安全性及适配性检验要求的纤维织物复合材或板材,当它与另一种改性环氧树脂胶粘剂配套使用时,仍须按下列项目重新做适配性检验:
1 抗拉强度标准值;
2 仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度;
3 层间剪切强度。
以上三项检验结果必须符合表4.4.2-1 和表4.4.2-2 的规定。
4.4.4 纤维复合材的安全性及适配性检验指标的测定方法应符合下列规定:
1 对抗拉强度、受拉弹性模量及伸长率,应采用现行国家标准《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》GB/T 3354 进行测定;
2 对抗弯强度,应采用现行国家标准《单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法》GB/T 3356 进行测定;
3 对层间剪切强度,应采用本规范附录D《纤维复合材层间剪切强度测定方法》进行测定;
4 对仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度,应采用本规范附录E《粘接材料粘合加固材与基材的正拉粘结强度现场测定方法及评定标准》进行测定;
5 对纤维体积含量,应采用现行国家标准《碳纤维增强塑料纤维体积含量试验方法》GB/T 3366 进行测定;
6 对纤维织物单位面积质量,应采用现行国家标准《增强制品试验方法第3部分:单位面积质量的测定》GB/T 9914.3 进行测定。
4.4.5 当进行材料性能检验和加固设计时,纤维复合材截面面积的计算应符合下列规定:
1 对纤维织物,应按纤维的净截面面积计算。净截面面积取纤维织物的计算厚度乘以宽度。纤维织物的计算厚度应按其单位面积质量除以纤维密度确定。
注:纤维密度应由厂商提供,但应出具独立检验或鉴定机构的抽样检测证明文件。
2 对单向纤维预成型板,应按不扣除树脂体积的板截面面积计算,即应按实测的板厚乘以宽度计算。
4.4.6 承重结构的加固,严禁使用单位面积质量大于300g/m2 或采用预浸法生产的碳纤维织物(布)。
4.5 结构加固用胶粘剂
4.5.1 承重结构用的胶粘剂,按其基本性能分为A 级胶和B 级胶;对重要结构、悬挑构件、承受动力作用的结构、构件,以及业主要求使用优质胶的场合,应采用A 级胶;对一般结构可采用A 级胶或B 级胶。
4.5.2 承重结构用的胶粘剂,必须按本节的规定进行安全性检验。检验时,其实测的粘接抗剪强度标准值应根据置信水平C=0.90、保证率为0.95 的要求,按本规范第3.2.3 条计算确定。
4.5.3 浸渍/粘接纤维(包括碳纤维和玻璃纤维等)复合材的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂,其安全性检验指标必须符合表4.5.3 的规定。承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作浸渍/粘接胶粘剂。
表4.5.3 碳纤维复合材浸渍/粘接用胶粘剂安全性检验合格指标
性 能 项 目 性 能 要 求 试验方法标准
A 级胶 B 级胶
胶 体 性 能 抗拉强度(MPA) ≥40 ≥30 GB/T 2568
受拉弹性模量(MPa) ≥2500 ≥1500
伸长率(%) ≥1.5
抗弯强度(MPa) ≥50 ≥40 GB/T 2570
且不得呈脆性(碎裂状)破坏
抗压强度(MPa) ≥70 GB/T 2569
粘 接 能 力 钢-钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) ≥14 ≥10 GB/T 7124
钢-钢不均匀扯离强度 (kN/m) ≥20 ≥15(-) GJB 94
与混凝土的正拉粘结强度 (MPa) ≥max{2.5,ftk }, 且为混凝土内聚破坏 本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T 2793
注:1 表中括号(-)表示B 级胶不用于粘贴预成型板;
2 表中的性能指标,除标有强度标准值外,均为平均值;
3 表中ftk 为被加固构件混凝土的抗拉强度标准值,应按现行设计规范GB 50010 的规定取值;
4 当预成型板为仰面或立面粘贴时,其所使用胶粘剂的下垂度(40℃时)不应大于3mm。
4.5.4 打底和修补用的胶粘剂应与浸渍/粘接胶粘剂相适配,其性能应分别符合表4.5.4-1 和表4.5.4-2 的要求。
注:粘贴纤维和混凝土的胶粘剂按其工艺的不同分为两种类型:一类由配套的底涂、修补和浸渍/粘接等三种胶粘剂组成;另一类为免底涂,且浸渍/粘接与修补兼用的单一胶粘剂;
可根据工程需要任选一种类型。
表4.5.4-1 底胶的主要性能指标
性能项目 性能要求 试验方法标准
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa) 当与A级胶匹配:≥14 当与B级胶匹配:≥10 GB/T 7124
与混凝土的正拉粘结强度(MPa) ≥max{2.5, ftk},且为混凝土内聚破坏 本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T 2793
混和后初粘度(23℃时)(mPa·s) ≤6000 GB/T 12007.4
表4.5.4-2 修补胶的主要性能指标
性能项目 性能要求 试验方法标准
胶体抗拉强度(MPa) ≥30 GB/T 2568
胶体抗弯强度(MPa) ≥40,且不得呈脆性 (碎裂状)破坏 GB/T 2570
与混凝土的正拉粘结强度(MPa) ≥max{2.5, ftk}, 且为混凝土内聚破坏 本规范附录F
注: 表中的性能指标均为平均值;
4.5.5 粘贴钢板或外粘型钢的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂,其安全性检验指标必须符合表4.5.5 的规定。
4.5.5 粘钢/外粘型钢用胶粘剂安全性检验合格指标
性 能 项 目 性 能 要 求 试验方法标准
A 级胶 B 级胶
胶 体 性 能 抗拉强度(MPa) ≥30 ≥25 GB/T 2568
受拉弹性模量(MPa) ≥4.0×103 ≥3.0×103
伸长率(%) ≥1.3
抗弯强度(MPa) ≥45 ≥35 GB/T 2570
且不得呈脆性(碎裂状)破坏
抗压强度(MPa) ≥65 GB/T 2569
粘 接 能 力 钢-钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) ≥15 ≥12 GB/T 7124
钢-钢不均匀扯离强度 (kN/m) ≥16 ≥12 GJB 94
钢-钢粘接抗拉强度(MPa) ≥33 ≥25 GB/T 6329
与混凝土的正拉粘结强度(MPa) ≥max{2.5,ftk }, 且为混凝土内聚破坏 本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T 2793
4.5.6 种植锚固件的胶粘剂,必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂或改性乙烯基酯类胶粘剂(包括改性氨基甲酸酯胶粘剂),其安全性检验指标必须符合表4.5.6 的规定。
种植锚固件的胶粘剂,其填料必须在工厂制胶时添加,严禁在施工现场掺入。
表4.5.6 锚固用胶粘剂安全性检验合格指标
性 能 项 目 性 能 要 求 试验方法标准
A 级胶 B 级胶
胶 体 性 能 劈裂抗拉强度(MPa) ≥8.5 ≥7.0 本规范附录G
抗弯强度(MPa) ≥50 ≥40 GB/T 2570
抗压强度(MPa) ≥60 GB/T 2569
粘 接 能 力 钢-钢(钢套筒法)拉伸抗剪强度标准值(MPa) ≥16 ≥13 本规范附录J
约束拉拔条 件下带肋钢 筋与混凝土 的粘结强度 C30 φ25 l=150mm ≥11.0 ≥8.5 本规范附录K
C60 φ25 l=125mm ≥17.0 ≥14.0
不挥发物含量(固体含量)(%) ≥99 GB/T 2793
注:1 表中各项性能指标,除标有强度标准值外,均为平均值;
3 当按GB/T 2570 进行胶体抗弯强度试验时,其试件厚度h 应改为8mm。
4.5.7 钢筋混凝土承重结构加固用的胶粘剂,其钢-钢粘接抗剪性能必须经湿热老化检验合格。湿热老化检验应在50℃温度和98%相对湿度的环境条件下按本规范附录L 规定的方法进行;试验时间:对重要构件不得少于90d;对一般构件不得少于60d。然后在常温条件下进行钢-钢拉伸抗剪试验,其强度降低的百分率(%)应符合下列要求:
1 对A 级胶不得大于10%;
2 对B 级胶不得大于15%。
4.5.8 混凝土结构加固用的胶粘剂在进入市场前必须通过毒性检验。对完全固化的胶粘剂,其检验结果应符合实际无毒卫生等级的要求。
4.5.9 在承重结构用的胶粘剂中严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂;严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。
4.5.10 寒冷地区加固混凝土结构使用的胶粘剂,应具有耐冻融性能试验合格的证书。冻融环境温度应为-25℃~35℃(允许偏差-0℃;+2℃);循环次数应不少于50 次;每一次循环时间为8h,试验结束后,试件在常温条件下测得的强度降低百分率不应大于5%。
4.6 混凝土裂缝修补材料
4.6.1 混凝土裂缝修补胶的基本性能指标应符合表4.6.1 的规定。
表4.6.1 裂缝修补胶(注射剂)基本性能指标
检验项目 性能或质量指标 试验方法标准
钢-钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) ≥10 GB/T 7124
胶体性能 抗拉强度(MPa) ≥20 GB/T 2568
受拉弹性模量 (MPa) ≥1500 GB/T 2568
抗压强度(MPa) ≥50 GB/T 2569
抗弯强度(MPa) ≥30,且不得呈脆性 (碎裂状)破坏 GB/T 2570
不挥发物含量 (固体含量) ≥99% GB/T 14683
可灌注性 在产品使用说明书规定的压力下能注入宽度为0.1mm 的裂缝 现场试灌注固化后取芯样检查
注:当修补仅要求封闭裂缝,而不要求补强\防渗的要求时,可不做可灌注性检验。
4.6.2 混凝土裂缝修补用注浆料的基本性能指标应符合表4.6.2 的规定。
表4.6.2 修补裂缝用聚合物水泥注浆料基本性能指标
检验项目 性能或质量指标 试验方法标准
浆体性能 劈裂抗拉强度(MPa) ≥5 本规范附录G
抗压强度(MPa) ≥40 GB/T 2569
抗折强度(MPa) ≥10 本规范附录H
注浆料与混凝土的正拉粘接强度(MPa) ≥2.5,且为混凝土破坏 本规范附录F
4.7 阻锈剂
4.7.1 已有钢筋混凝土结构的防锈,应采用喷涂型阻锈剂。适合承重构件使用的喷涂型阻锈剂分为烷氧基和氨基两类,其作用方式各不相同,应结合工程实际情况选用。
4.7.2 喷涂型阻锈剂的质量应符合表4.7.2 的规定。
表4.7.2 喷涂型钢筋阻锈剂质量合格指标
烷氧基类阻锈剂质量标准 氨基类钢筋阻锈剂质量标准
检验项目 合格指标 检验项目 合格指标
外观 透明、琥珀色液体 外观 透明、微黄色液体
浓度 0.88g/ml 密度(20℃时) 1.13
PH 值 10~11 PH 值 10~12
粘度(20℃时) 0.95mPa·s 粘度(20℃时) 25mPa·s
烷氧基复合物含量 ≥98.9% 氨基复合物含量 >15%
硅氧烷含量 ≤0.3% 氯离子CL- 无
挥发性有机物含量 <400g/L 挥发性有机物含量 <200g/L
4.7.3 喷涂型阻锈剂的阻锈性能应符合表4.7.3 的规定。
表4.7.3 喷涂型钢筋阻锈剂阻锈性能检验合格指标
检验项目 合格指标 检验方法标准
氯离子含量降低率 ≥90% JTJ 275-2000
盐水浸渍试验 无锈蚀,且电位为0~250mv YB/T 9231-1998
干湿冷热循环试验 60 次,无锈蚀 YB/T 9231-1998
电化学试验 电流应小于150μA, 且破样检查无锈蚀 YB 9222
现场锈蚀电流检测 喷涂150d 后现场测定的电流降低率≥80% 本规范附录R
注:对亲水性的阻锈剂,宜测定其增喷附加涂层后的氯离子含量降低率。
4.7.4 对掺加氯盐、使用除冰盐和使用海水、海砂的已有混凝土承重结构,必须采用有效的阻锈剂,并在构造上采取有效的阻锈措施进行补救,以保证其耐久性在设计使用年限内不受破坏。
4.7.5 对已有混凝土承重结构破损界面的修复,不得在新浇的混凝土中掺用以亚硝酸盐类成份为主的阳极型阻锈剂。
5 增大截面加固法
5.1 设计规定
5.1.1 本方法适用于钢筋混凝土受弯和受压构件的加固。
5.1.2 采用本方法时,按现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级不应低于C10。
5.1.3 当被加固构件界面处理及其粘结质量符合本规范要求时,可按整体截面计算。
5.1.4 采用增大截面加固钢筋混凝土结构构件时,其正截面承载力应按现行国家标准《混凝土结构设计规范,GB 50010的基本假定进行计算。
5.2 受弯构件正截面加固计算
5.2.1 采用增大截面加固受弯构件时,应根据原结构构造和受力的实际情况,选用在受压区或受拉区增设现浇钢筋混凝土外加层的加固方式。
5.2.2 当仅在受压区加固受弯构件时,其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及挠度的计算和验算,可按现行国家标准{混凝土结构设计规范》GB 50010关于叠合式受弯构件的规定进行。若验算结果表明,仅需增设混凝土叠合层即可满足承载力要求时,也应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋。
5.2.3 当在受拉区加固矩形截面受弯构件时(图523),其正截面受弯承载力应按下列公式确定:
5.3 受弯构件斜截面加固计算
5.3.1 受弯构件加固后的斜截面应符合下列条件:
5.4 受压构件正截面加固计算
5.5 构造规定
5.5.1 新增混凝土层的最小厚度,板不应小于40mm;梁、柱,采用人工浇筑时,不应小于60mm,采用喷射混凝土施工时,不应小于50mm。
5.5.2 加固用的钢筋,应采用热轧钢筋。板的受力钢筋直径不应小于8mm;梁的受力钢筋直径不应小于12mm;柱的受力钢筋直径不应小于14mm;加锚式箍筋直径不应小于8mm ; U形箍直径应与原箍筋直径相同;分布筋直径不应小于6mm。
5.5.3 新增受力钢筋与原受力钢筋的净间距不应小于20mm,并应采用短筋或箍筋与原钢筋焊接;其构造应符合下列要求:
1 当新增受力钢筋与原受力钢筋的连接采用短筋(图5.5.3,a)焊接时,短筋的直径不应小于20mm,长度不应小于其直径的5倍,各短筋的中距不应大于500mm。
2 当截面受拉区一侧加固时,应设置U形箍筋(图5.5.3,b)。U形箍筋应焊在原有箍筋上,单面焊缝长度应为箍筋直径的10倍,双面焊缝长度应为箍筋直径的5倍。
3 当用混凝土围套加固时,应设置环形箍筋或加锚式箍筋(图5.5.3,d或c)。
注:当受构造条件限制必需采用植筋方式埋设U形箍(图5.5.3,c)时,应采用锚固专用的结构胶种植:不得采用自行配制的环氧树脂砂浆或其他水泥砂浆。
5.5.4 梁的新增纵向受力钢筋,其两端应可靠锚固;柱的新增纵向受力钢筋的下端应伸入基础并应满足锚固要求;上端应穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。
6 置换混凝土加固法
6.1 设计规定
6.1.1 本方法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。
6.1.2 采用本方法加固梁式构件时,应对原构件加以有效的支顶。当采用本方法加固柱、墙等构件时,应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制,置换界面处的混凝土不应出现拉应力,若控制有困难,应采取支顶等措施进行卸荷。
6.1.3 采用本方法加固混凝土结构构件时,其非置换部分的原构件混凝土强度等级,按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。
6.1.4 当混凝土结构构件置换部分的界面处理及其施工质量符合本规范的要求时,其结合面可按整体工作计算。
6.2 加固计算
6.3 构造规定
6.3.1 置换用混凝土的强度等级应比原构件混凝土提高一级,且不应低于C25。
6.3.2 混凝土的置换深度,板不应小于40mm;梁、柱,采用人工浇筑时,不应小于60mm,采用喷射法施工时,不应小于50mm。置换长度应按混凝土强度和缺陷的检测及验算结果确定,但对非全长置换的情况,其两端应分别延伸不小于1OOmm的长度。
6.3.3 置换部分应位于构件截面受压区内,且应根据受力方向,将有缺陷混凝土剔除;剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧;不得仅剔除截面的一隅。
7 外加预应力加固法
7.1 设计规定
7.1.1 本方法适用于下列场合的梁、板、柱和桁架的加固:
1 原构件截面偏小或需要增加其使用荷载;
2 原构件需要改善其使用性能;
3 原构件处于高应力、应变状态,且难以直接卸除其结构上的荷载。
7.1.2 采用外加预应力方法加固混凝土结构时,应根据被加固构件的受力性质、构造特点和现场条件,选择适用的预应力方法:
1 对正截面受弯承载力不足的梁、板构件,可采用预应力水平拉杆进行加固;若正截面和斜截面均需加固的梁式构件,可采用下撑式预应力拉杆进行加固。若工程需要,且构造条件允许,也可同时采用水平拉杆和下撑式拉杆进行加固。
2 对受压承载力不足的轴心受压柱、小偏心受压柱以及弯矩变号的大偏心受压柱,可采用双侧预应力撑杆进行加固;若弯矩不变号,也可采用单侧预应力撑杆进行加固;
3 对桁架中承载力不足的轴心受拉构件和偏心受拉构件,可采用预应力拉杆进行加固;对受拉钢筋配置不足的大偏心受压柱,也可采用预应力拉杆进行加固。
7.1.3 当采用外加预应力方法对钢筋混凝土结构、构件进行加固时,其原构件的混凝土强度等级应基本符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010对预应力结构混凝土强度等级的要求。
7.1.4 当采用本方法加固混凝土结构时,其新增的预应力拉杆、撑杆、缀板以及各种紧固件和锚固件等均应进行可靠的防锈蚀处理。
7.1.5 采用本方法加固的混凝土结构,其长期使用的环境温度不应高于60℃。
7.1.6 当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行国家标准《建筑防火设计规范》GB 50016规定的耐火等级及耐火极限要求,对预应力构件及其连接进行防护。
7.2 加固计算
7.3 构造规定
7.3.1 采用预应力拉杆进行加固时,其构造设计应考虑施工采用的张拉方法。当采用机张法时,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010及《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的规定进行设计;当采用横向张拉法时,应按下列规定进行设计:
1 采用预应力水平拉杆或下撑式拉杆加固梁,且加固的张拉力在150kN以下时,可用两根直径为12mm~30mm的HPB235级钢筋;若加固的预应力较大,应用HRB 335级钢筋。当加固梁的截面高度大于600mm时,应用型钢拉杆。
采用预应力拉杆加固桁架时,可用HRB 335钢筋、HRB 400钢筋、精轧螺纹钢筋、碳素钢丝或钢绞线等高强度钢材。
2 预应力水平拉杆或预应力下撑式拉杆中部的水平段距被加固梁或桁架下缘的净空宜为30mm~80mm。
3 预应力下撑式拉杆(图7.3.1)的斜段宜紧贴在被加固粱的梁肋两旁:在被加固梁下应设厚度不小于10mm的钢垫板,其宽度宜与被加固梁宽相等,其粱跨度方向的长度不应小于板厚的5倍;钢垫板下应设直径不小于20mm的钢筋棒,其长度不应小于被加固梁宽加2倍拉杆直径再加40mm:钢垫板宜用结构胶固定位置,钢筋棒可用点焊固定位置。
4 预应力拉杆端部的锚固构造:
1)被加固构件端部有传力预埋件可利用时,可将预应力拉杆与传力预埋件焊接,通过焊缝传力。
2)当无传力预埋件时,宜焊制专门的钢套箍,套在混凝土构件上与拉杆焊接。钢套箍可用型钢焊成,也可用钢板加焊加劲肋(图7.3.1②)。钢套箍与混凝土构件间的空隙,应用细石混凝土填塞。钢套箍对构件混凝土的局部受压承载力应经验算合格。
5 横向张拉应采用工具式拉紧螺杆(图7.3.1④)。拉紧螺杆的直士之应按张拉力的大小计算确定,但不应小于16mm,其螺帽的高度不得小于螺杆直径的1.5倍。
7.3.2 采用预应力撑杆进行加固时,其构造设计应遵守下列规定:
1 预应力撑杆用的角钢,其截面不应小于50mm×50mm×5mm。压杆肢的两根角钢用缀板连接,形成槽形的截面:也可用单根槽钢作压杆肢。缀板的厚度不得小于6mm,其宽度不得小于80mm,其长度应按角钢与被加固柱之间的空隙大小确定。相邻缀板间的距离应保证单个角钢的长细比不大于40。
2 压杆肢末端的传力构造(图7.3.2),应采用焊在压杆肢上的顶板与承压角钢顶紧,通过抵承传力。承压角钢嵌入被加固住的柱身混凝土或柱头混凝土内不应少于25mm。传力顶板宜用厚度不小于16mm的钢板,其与角钢肢焊接的板面及与承压角钢抵承的面均应刨平。承压角钢截面不得小于100mm×75mm×12mm。
7.3.3 当预应力撑杆采用螺栓横向拉紧的施工方法时,双侧加固的撑杆,其两个压杆肢的中部应向外弯折,并应在鸾折处采用工具式拉紧螺杆建立预应力并复位(图7,3.3-1)。单侧加固的撑杆只有一个压杆肢,仍应在中点处弯折,并应采用工具式拉紧螺杆进行横向张拉与复位(图7.3.3-2)。
7.3.4 压杆肢的弯折与复位应符合下列规定:
1 弯折压杆肢前,应在角钢的侧立肢上切出三角形缺口。缺口背面,应补焊钢板予以加强(图7.3.4)。
2 弯折压杆肢的复位应采用工具式拉紧螺杆,其直径应按张拉力的大小计算确定,但不应小于16mm,其螺帽高度不应小于螺杆直径的1.5倍。
8 外粘型钢加固法
8.1 设计规定
8.1.1 外粘型钢(角钢或槽钢)加固法适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱结构的加固。
8.1.2 采用外粘型钢加固混凝土结构构件(图8.1.1)时,应采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注。
8.1.3 混凝土结构构件采用符合本规范设计要求的外粘型钢加固时,其加固后的承载力和截面刚度可按整截面计算:其截面刚度EI的近似值,可按下式计算:
8.2 加固计算
8.3 构造规定
8.3.1 采用外粘型钢加固法时,应优先选用角钢;角钢的厚度不应小于5mm,角钢的边长,对梁和桁架,不应小于50mm,对柱不应小于75mm。沿梁、柱轴线方向应每隔一定距离用扁钢制作的箍板(图8.3.1)或缀板(图8.3.2,a、b)与角钢焊接。当有楼板时,U形箍板或其附加的螺杆应穿过楼板,与另加的条形钢板焊接(图8.3.1,a、b)或嵌入楼板后予以胶锚(图8.3.1,c).箍板与缀板均应在胶粘前与加固角钢焊接。箍板或缀板截面不应小于40mmX4mm,其间距不应大于20r(r为单根角钢截面的最小回转半径),且不应大于500mm:在节点区,其间距应适当加密。
注:当钢箍板需穿过楼板或胶锚时,可采用半重叠钻孔法,将圆孔扩成矩形扁孔;待箍板穿插安装、焊接完毕后,再用结构胶注入孔中予以封闭或锚固。
8.3.2 外粘型钢的两端应有可靠的连接和锚固(图8.3.2).对柱的加固,角钢下端应锚固于基础中;中间应穿过各层楼板,上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底;若相邻两层柱的尺寸不同,可将上下柱外粘型钢交汇于楼面,并利用其内外间隔嵌入厚度不小于10mm的钢板焊成水平钢框,与上下柱角钢及上柱钢箍相互焊接固定。对梁的加固,梁角钢(或钢板)应与柱角钢相互焊接。必要时,可加焊扁钢带或钢筋条,使柱两侧的梁相互连接(图8.3.2,c);对桁架的加固,角钢应伸过该杆件两端的节点,或设置节点板将角钢焊在节点板上。
8.3.3 当按本规范构造要求采用外粘型钢加固排架柱时,应将加固的型钢与原柱头顶部的承压钢板相互焊接。对于二阶柱,上下柱交接处及牛腿处的连接构造应予加强。
8.3.4 外粘型钢加固梁、柱时,应将原构件截面的棱角打磨成半径r≥7mm的园角。外粘型钢的注胶应在型钢构架焊接完成后进行。外粘型钢的胶缝厚度宜控制在3mm~5mm;局部允许有长度不大于300mm,厚度不大于8mm的胶缝,但不得出现在角钢端部600mm范围内。
8.3.5 采用外粘型钢加固钢筋混凝土构件时,型钢表面(包括混凝土表面)应抹厚度不小于25mm的高强度等级水泥砂浆(应加钢丝网防裂)作防护层,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。
9 粘贴纤维复合材加固法
9.1 设计规定
9.1.1 本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。本方法不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB 50010规定的最小配筋率的构件加固。
9.1.2 被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。
9.1.3 外贴纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时,应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力作用。
9.1.4 粘贴在混凝土构件表面上的纤维复合材,不得直接暴露于阳光或有害介质中,其表面应进行防护处理。表面防护材料应对纤维及胶粘剂无害,且应与胶粘剂有可靠的粘结强度及相互协调的变形性能。
9.1.5采用本方法加固的混凝土结构,其长期使用的环境温度不应高于60℃处于特殊环境(如高温、高湿、介质侵蚀、放射等)的混凝土结构采用本方法加固时,除应按国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的胶粘剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。
9.1.6 纤维复合材的设计、计算指标必须按表9.1.6-1及表9.1.6-2的规定采用。
9.1.7 当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行国家标准《建筑防火设计规范》GBJ 16规定的耐火等级及耐火极限要求,对纤维复合材进行防护。
9.1.8 采用纤维复合材对钢筋混凝土结构进行加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
9.2 受弯构件正截面加固计算
9.3 受弯构件斜截面加固计算
9.4 受压构件正截面加固计算
9.5 受压构件斜截面加固计算
9.6 大偏心受压构件加固计算
9.7 受拉构件正截面加固计算
9.8 提高柱的延性的加固计算
9.9 构造规定
9.9,1 对钢筋混凝土受弯构件正弯矩区进行正截面加固时,其受拉面沿轴向粘贴的纤维复合材应延伸至支座边缘,且应在纤维复合材的端部(包括截断处)及集中荷截作用点的两侧,设置纤维复合材的U形箍(对梁)或横向压条(对板)。
9.9.2 当纤维复合材延伸至支座边缘仍不满足本规范第9.2.5条延伸长度的要求时,应采取下列锚固措施:
1 对梁,应在延伸长度范围内均匀设置U形箍锚固(图9.9.2a),并应在延伸长度端部设置一道。U形箍的粘贴高度应为梁的截面高度,若梁有翼缘或有现浇楼板,应伸至其底面。U形箍的宽度,对端箍不应小于加固纤维复合材宽度的2/3,且不应小于200mm:对中间箍不应小于加固纤维复合材宽度的1/2,且不应小于1OOmm。U形箍的厚度不应小于受弯加固纤维复合材厚度的1/2。
2 对板,应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力纤维方向的压条(图9.9.2b)。压条应在延伸长度范围内均匀布置。压条的宽度不应小于受弯加固纤维复合材条带宽度的3/5,压条的厚度;不应小于受弯加固纤维复合材厚度的1/2。
9.9.3 当采用纤维复合材对受弯构件负弯矩区进行正截面承载力加固时,应采取下列构造措施:
1 支座处无障碍时,纤维复合材应在负弯矩包络图范围内连续粘贴:其延伸长度的截断点应位于正弯矩区,且距正负弯矩转换点不应小于1m。
2 支座处虽有障碍,但粱上有现浇板,且允许绕过柱位时,宜在梁侧4倍板厚(hb)范围内,将纤维复合材粘贴于板面上(图9.9.3-1)。
3 在框架顶层粱柱的端节点处,纤维复合材只能贴至柱边缘而无法延伸时,应加贴L形钢板和U形钢箍板进行锚固(图9.9.3-2),L形钢板的总截面面积应按下式进行计算:
L形钢板总宽度不宜小于0.9倍梁宽,且宜由多条钢板组成;钢板厚度不应小于3mm。
4 当梁上无现浇板,或负弯矩区的支座处需采取加强的锚固措施时,可采取图9.9.3-3的构造方式。但柱中箍板的锚栓等级、直径及数量应经计算确定。
注:若梁上有现浇板,也可采取这种构造方式进行锚固,其U形钢箔板穿过楼板处,应采用半叠钻孔法,在板上钻出扁形孔以插入箍板,再用结构胶予以封固。
9.9.4 当加固的受弯构件为板、壳、墙和简体时,纤维复合材应选择多条密布的方式进行粘贴,不得使用未经裁剪成条的整幅织物满贴。
9.9.5 当受弯构件粘贴的多层纤维织物允许截断时,相邻两层纤维织物宜按内短外长的原则分层截断;外层纤维织物的截断点宜越过内层截断点200mm以上,并应在截断点加设U形箍。
9.9.6 当采用纤维复合材对钢筋混凝土梁或柱的斜截面承载力进行加固时,其构造应符合下列规定:
1 宜选用环形箍或加锚的U形箍;当仅按构造需要设箍时,也可采用一般U形箍。
2 U形箍的纤维受力方向应与构件轴向垂直。
3 当环形箍或U形箍采用纤维复合材条带时,其净间距Sfn(图9.9.6)不应大于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010规定的最大箍筋间距的0.7倍,且不应大于梁高的0.25倍。
4 U形箍的粘贴高度应符合本规范第9.9.2条的要求;U形箍的上端应粘贴纵向压条予以锚固。
5 当梁的高度h≥600mm时,应在粱的腰部增设一道纵向腰压带(图9.9.6)。
9.9.7 当采用纤维复合材的环向围束对钢筋混凝土柱进行正截面加固或提高延性的抗震加固时,其构造应符合下列规定:
1 环向围束的纤维织物层数,对圆形截面不应少于2层,对正方形和矩形截面柱不应不少于3层;
2 环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm,纤维织物环向截断点的延伸长度不应小于200mm,且各条带搭接位置应相互错开。
9.9.8 当沿柱轴向粘贴纤维复合材对大偏心受压柱进行正截面承载力加固时,除应按受弯构件正截面和斜截面加固构造的原则粘贴纤维复合材外,尚应在柱的两端增设机械锚固措施。
9.9.9 当采用环形箍、U形箍或环向围束加固正方形和矩形截面构件时,其截面棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化(图9.9.9):粱的圆化半径r,对碳纤维不应小于20mm:对玻璃纤维不应小于15mm,柱的圆化半径,对碳纤维不应小于25mm;对玻璃纤维不应小于20mm。
10 粘贴钢板加固法
10.1 设计规定
10.1.1 本方法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。
本方法不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准《混凝上结构设计规范》GB 50010规定的最小配筋率的构件加固。
10.1.2 被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。
10.1.3 粘贴钢板加固钢筋混凝土结构构件时,应将钢板受力方式设计成仅承受轴向应力作用。
10.1.4 粘贴在混凝土构件表面上的钢板,其外表面应进行防锈蚀处理。表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂应无害。
10.1.5 采用本规范规定的胶粘剂粘贴钢板加固混凝土结构时,其长期使用的环境温度不应高于60℃:处于特殊环境(如高温、高湿、介质侵蚀、放射等)的混凝土结构采用本方法加固时,除应按国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的胶粘剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。
10.1.6 当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行国家标准《建筑防火设计规范》GB 50016规定的耐火等级及耐火极限要求,对胶粘剂和钢板进行防护。
10.1.7 采用粘贴钢板对钢筋混凝土结构进行加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
10.2 受弯构件正截面加固计算
10.3 受弯构件斜截面加固计算
10.4 大偏心受压构件正截面加固计算
10.5 受拉构件正截面加固计算
10.6 构造规定
10.6.1 采刚手工涂胶粘贴的钢板厚度不应大于5mm。采用压力注胶粘结的钢板厚度不应大于1Omm,且应按外粘型钢加固法的焊接节点构造进行设计。
10.6.2 对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时,其受拉面沿构件轴向连续粘贴的加固钢板宜延长至支座边缘,且应在钢板的端部(包括截断处)及集中荷载作用点的两侧,设置U形钢箍板(对梁)或横向钢压条(对板)进行锚固。
10.6.3 当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规范第10.2.4条延伸长度的要求时,应采取下列锚固措施:
1 对梁,应在延伸长度范围内均匀设置U形籀(图10.6.3),且应在延伸长度的端部设置一道加强箍。U形箍的粘贴高度应为梁的截面高度:若梁有翼缘(或有现浇楼板),应伸至其底面》U形箍的宽度,对端箍不应小于加固钢板宽度的2/3,且不应小于80mm:对中间箍不应小于加固钢板宽度的1/2,且不应小于40mm。U形箍的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的1/2,且不应小于4mm。U形箍的上端应设置纵向钢压条;压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平。
2 对板,应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力钢板方向的钢压条。钢压条应在延伸长度范围内均匀布置,且应在延伸长度的端部设置一道。压条的宽度不应小于受弯加固钢板宽度的:3/5,钢压条的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的1/2。
10.6.4 当采用钢板对受弯构件负弯矩区进行正截面承载力加固时,应采取下列构造措施:
1 支座处无障碍时,钢板应在负弯矩包络图范围内连续粘贴;其延伸长度的截断点应按本规范第10.2.4条的原则确定。在端支座无法延伸的一侧,尚应按本规范图9.9.3-2或图9.9.3-3的构造方式进行锚固处理。
2 支座处虽有障碍,但梁上有现浇板时,允许绕过柱位,在梁侧4倍板厚(4hb)范围内,将钢板粘贴于板而上(图10.6.4)。
3 当梁上无现浇板,或负弯矩区的支座处需采取加强的锚固措施时,可按本规范图9.9.3-3的构造方式进行锚固处理。