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      鋼筋混凝土筒體剪力墻粘鋼板加固技術實例分析
      發布時間:2014-05-25
        摘要:本文筆者結合工程實例,介紹了應用粘貼鋼板技術對鋼筋混凝土筒體剪力墻進行結構剛度補強加固的分析驗算、方案設計及施工工藝,而且可為非平面鋼筋混凝土構件粘鋼加固提供經驗借鑒?晒﹨⒖。
        關鍵詞:筒體剪力墻、結構剛度、粘貼鋼板
        1 工程概況:
        本工程為九層框架?筒體剪力墻結構。其中內筒內徑為4100mm,內筒外徑為5500mm,內筒剪力墻厚度為700mm。設計標高20.00米以下混凝土強度等級為C45,20.00米以上混凝土強度等級為C40。 該工程在結構混凝土實體檢測時發現部分樓層的筒體剪力墻混凝土強度低于設計強度等級。其中主塔二層外筒為C39.2;主塔五層外筒為C35.5;主塔四層內筒為C27.3。征得業主方同意后,總承包方委托有專業資質的單位對原結構進行設計補強和耐久性修補。
        2 筒體剪力墻結構剛度計算分析與論證
        2.1核心筒主要是抗側力構件,在框?剪(或框筒)結構中,剪力墻對結構物的位移起控制作用,結構變位取決于構件總體剛度EcI。剪力墻剛度的變化將引起樓層剪力的重分配,使各抗側力構件的實際受力與設計不符,結構將存在潛在的安全隱患。
        2.2該工程主塔二層外筒剪力墻混凝土設計強度等級為C45,實際混凝土強度C39.2,其混凝土彈性模量Ec的比值為Ec39.2/Ec45=3.20×104/3.35×104=0.96。在墻體截面不變(即I不變)時,墻體剛度僅降低4%;同樣,經計算,主塔五層外筒剪力墻墻體剛度降低了3%;主塔四層內筒剪力墻墻體剛度降低了11%。
        2.3一般核心筒是個軸壓比較小的構件,本工程核心筒各墻肢軸壓比最大值均小于0.60,混凝土的延性仍能得到保證,滿足規范要求。
        2.4核心筒剪力墻各墻肢(段)基本上按構造要求配筋,而實際配筋率均大于計算值。
        綜合上述分析可知,主塔二層和主塔五層外筒剪力墻混凝土強度有所降低,引起結構剛度下降,但降幅低于規定值8% ,沒有引起剛度突變。在風荷載或地震荷載作用下,全樓最大層間位移變化甚微,建筑物位移受到影響很小。因此,不需加固補強處理。主塔四層內筒剪力墻因為混凝土強度降低太多,引起結構剛度較大幅度下降,形成結構薄弱層,必須對該部位進行加固,以增強核心筒剪力墻剛度。擬采用墻體兩側粘貼鋼板進行加固
        3 設計加固方案及剛度驗算
        3.1根據設計方案,在剪力墻兩側粘貼鋼板進行剛度補強。其中垂直方向粘貼?100×6mm@300mm鋼板;水平方向粘貼?100×3mm@400mm鋼板(環形箍板)。垂直和水平方向交叉節點處植入M12錨栓對鋼板進行螺栓固定。構造如圖1所示:
        
        
        3.2 加固后主塔四層剪力墻截面剛度驗算(取展開長度一米計算)根據《混凝土結構加固設計規范》GB50367¬?2006第8.1.3條:EI=Eco I co
        3.2.1 原結構設計剛度EI=3.25×104N/mm2bh3/12=3.25×104×1000×7003/12=92.9×1013
        3.2.2 按實測混凝土強度值(C27.3時,Eco=2.96×104N/mm2)得出結構剛度Eco I co=2.96×104N/mm2bh3/12=2.96×104×1000×7003/12=84.6×1013≤92.9×1013
        3.2.3加固后結構剛度EI=EcoIco+EaAaaa2=84.6×1013+2×(206×103×333×6×3532)=95×1013≥92.9×1013
        因此,加固后可以滿足結構設計剛度。
        4 粘鋼工法及技術措施
        4.1砼基層表面處理
        4.1.1放樣:根據設計圖紙所確定的粘貼鋼板范圍,用墨線彈出需進行基層處理的部位和范圍,外圍線宜放大2cm。
        4.1.2砼基層表面清洗、修復、打磨。所有墻體粘結面必須干凈,無油垢等污物,表面無潮氣和霜凍。如果粘結面很舊很臟,可用鋼絲刷和高效洗滌劑,刷除表面的污垢并用冷水沖洗后烘干;鶎用嫔系母鞣N缺陷(如剝落碎片、蜂窩、空洞、腐蝕層等)必須清除或采用適當的材料(高強度水泥砂漿或環氧膠泥)修復。對粘貼面進行打磨至完全露出新面為止。粘貼前用無油壓縮空氣對基層面進行除塵、干燥。
        4.2種植錨栓
        4.2.1錨栓孔定位
        根據設計圖紙確定錨栓孔尺寸、間距、深度、排列方向等,在基層相應的位置作出標記。
        4.2.2鉆孔、清孔
        根據錨栓孔的深度、孔徑選擇合適的鉆頭,并在鉆頭上相應長度的位置上作好刻度標記,以保證鉆孔深度滿足要求。鉆孔時應避免鉆到鋼筋,碰到鋼筋時應合理偏位并做好標記。 廢棄的鉆孔應采用修補材料填充。
        孔鉆好后,用毛刷和壓縮空氣將孔內石屑、灰塵清除干凈。必要時,錨栓孔清除干凈后,及時封住口部,避免灰塵、雜物再次落入孔內。
        4.2.3安裝錨栓
        將錨固化學膠水混合物注入孔內,隨即插入錨栓。錨栓安裝好固化后方可進行下一步安裝受力。
        4.3 鋼板下料、成孔、除銹
        4.3.1按照設計圖紙對鋼板進行下料,然后確定錨栓孔位置。錨栓孔定位應根據現場實際錨栓安裝位置作適當調整,孔位必須保證與現場植栓孔位置相吻合,然后進行鉆孔或沖孔。
        4.3.2下好料的鋼板的粘結面必須經過除銹和粗糙處理。鋼板未生銹或輕微銹蝕時,可用適當的工具(噴砂、砂布、角磨機等)打磨。打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。粘結面處理好后的鋼板粘貼前應放置于通風、干燥處,避免粘結面再次生銹及沾染油污。
        4.4 粘結劑配制
        確認計量器、混合容器有無殘存樹脂、溶劑、灰塵等。 參照材料使用說明書,必須保證主劑與固化劑以規定的比例攪拌。應采用電動攪拌機和刮刀等,以一定的速度按同一方向攪拌。注意拌和時避免雨水、油污或雜物等進入容器。一次攪拌量要考慮粘結劑的可使用時間和工作量,攪拌混合量要在可使用時間以內,盡量一次用完,過期不可使用。
        必須注意:每批粘結劑的可使用時間因環境溫度的不同和攪拌混合量的不同而不同;旌先萜飨虏窟吔翘幒茈y攪拌,攪拌要特別注意,確保粘結劑攪拌均勻。
        粘結劑為易燃產品,原料應密封儲存,遠離火源,避免陽光直接照射。
        4.5 粘貼型鋼
        4.5.1 涂膠
        粘結劑拌和好后,用抹刀同時涂在已進行過表面處理的基層面和鋼板帶粘結面上,適當控制好厚度,中間厚邊緣薄,然后將鋼板固定在預定位置。 因為是立面粘貼,為防止粘結劑流淌,可在粘結劑面上加一層脫臘玻璃絲布。
        4.5.2 粘貼鋼板
        按照先垂直向后環向的順序,依次粘貼、安裝涂好膠的鋼板。粘貼好鋼板后用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板,判斷有無空鼓,如有空鼓則應剝下鋼板補膠,重新粘貼。
        鋼板粘貼好后立即逐次擰緊錨栓螺帽以施加適當壓力,以膠液從鋼板邊縫中擠出為度。通過檢查,對環向箍板膠液不飽滿或漏液處,可注膠彌補。
        4.5.3 固化
        粘結劑在常溫下固化。溫度保持在20℃以上,24小時后即可進行下道工序。
        4.5.4 防護層施工
        在加固好的混凝土基面上貼掛鍍鋅鋼絲網(防裂),用M10水泥砂漿分層抹面,厚度不小于30mm,作為防護層。
        5建議
        5.1垂直方向的鋼板是主要受力板,應盡量整根加工。如果要焊接,則相鄰兩根鋼板的焊接接頭應上下錯開,然后在接頭位置增設環形箍板。
        5.2 做防護層之前,要割除多余的錨栓頭,并對所有鋼板進行除銹,然后再做防護層。

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