工程质量事故分析与处理混凝土部分.ppt

砼结构加固设计,张 浩 二OO九年九月,前 言 应院结构专业委员会的要求，给大家作一次结构加层加固设计方面的讲座。大家都知道，工程的加层加固设计比较麻烦，大部分人不愿意做这项工作，但有时候是不得不做的。虽然碰到的不多，但碰到时往往感觉到无处下手，特别是对于年轻同志来说更是如此。工程加固设计有它的特殊性，要照顾到工程的现状，不像新设计那样方便。加固方案一要可靠，二要施工简便，三要经济。同一个工程可能会有不同的加固方案，但最合适的方案可能会达到事半功倍的效果。加固设计的内容很多，本人由于日常的生产任务很重，没有更多的时间投入到,这个讲座中，所以这次只讲钢筋砼结构的加固，对于砌体结构和地基等的加固这次没有涉及。另外也是由于时间的问题，这次讲座没有附图（原计划是要附图），这是一件很遗憾的事情，大家可以参阅加固规范和有关的参考书，如果图文并茂效果会更佳，但工作量会太大，时间上不允许，请大家谅解。这次讲座中，根据自己对规范的理解，提出了一些实用的、近似的计算方法，因为没有与同行交流，不知道是否正确？请大家学习后批评指正。,目 录 第一部分 加固的基本要求 一、加固的原因 二、加固的目的和标准 三、加固的原则 四、加固材料的基本要求 第二部分 常用的几种加固方法 一、加大截面加固法 二、外粘型钢加固法 三、粘贴钢板加固法 四、粘贴纤维复合材加固法 五、外加预应力加固法 六、增设支点加固法,七、置换砼加固法 第三部分 常用的几种加固技术 一、植筋技术 二、锚栓技术 三、砼缺陷的处理 第四部分 构件的加固方法 一、板的加固 二、梁的加固 三、柱的加固 四、剪力墙的加固 五、基础的加固 第五部分 工程加固设计实例简介 一、驭腾大厦加层加固 二、中联西北院东办公楼加层加固,三、陕西省人大办公楼加层加固 四、连云港开发区复合纸品厂单层厂房加固 五、西安方欣食品厂快捷酒店加层改造 六、中航631研究所辅楼改造 七、西安交大第一附属医院水塔加固 八、陕西汽车制造厂住宅楼地基加固 九、第二炮兵工程学院学员宿舍楼地基加固 十、中建西北院南办公楼加层,第一部分 加固的基本要求 一、加固的原因 1、勘察、设计和施工中出现了问题：这种工程实例很多，不用举例说明。 2、使用功能改变：象改建、扩建、加层等，由于荷载的改变，导致结构内力变化，需要加固。 3、自然灾害与偶然事故：象地震、风灾、火灾、水灾、爆炸、滑坡等，比如去年的汶川大地震后，大量的破损房屋都要进行维修和加固。 4、结构的耐久性降低：比如西安南郊某医院的水塔支架出现裂缝，使该构筑物的耐久性降低，最后采用了加大截面加固法。,二、加固的目的和标准 加固的目的就是提高结构的安全度，满足正常的使用要求。提到安全度就牵扯到加固后的安全等级问题；提到正常使用就牵扯到加固后的使用年限问题。 关于加固后结构的安全等级问题，要根据结构破坏后的严重性、结构的重要性和加固设计的使用年限，由委托方和设计方按实际情况共同商定。这主要是由于加固前原结构服役时间各不相同，加固后结构功能又有所改变，因此不能直接沿用其新建时的安全等级作为加固后的安全等级，也不能一刀切统一定一个安全等级，要视具体情况由双方商定。 关于加固后结构的设计使用年限问题，要由委托方和设计方按实际情况共同商定，一般情况下宜,按30年考虑，到期后可重新进行可靠性鉴定，若正常仍可继续延长使用年限，这与咱们新设计的设计使用年限为50年一样。但是要注意对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构构件，尚应定期检查其工作状态，检查的时间间隔可由设计单位确定，但第一次检查时间不应迟于10年。 对于加固设计来说，还要面临一个问题：就是要满足哪一本规范算是满足要求？由于加固的楼往往是按照老规范设计的，因而安全度比按现行规范设计的楼低，那么加固设计是要满足老规范还是要满足现行规范？能否比现行规范适当降低？一般来说是要满足国家现行规范和标准的要求。现行规范包括现行的设计规范和现行的砼结构加固设计规范GB50367二者相互补充。设计计算的原则和,方法是要按照现行的设计规范，有一些特殊的规定是要按照加固规范来执行。这里要特别注意加固规范中有一些调整系数与现行设计规范不同，不同的系数有着不同的原因。 结构构件的尺寸取值，对原有部分应采用实测值，对新增部分采用设计值。 原结构构件的砼强度等级和钢筋的抗拉强度标准值要按下列规定取值：当原设计文件有效，且不怀疑结构有严重的性能退化时，可采用原设计的标准值；当结构可靠性鉴定认为应重新进行现场检测时，应采用检测结果推定的标准值。有资料介绍，在有充分依据的情况下，可以利用砼后期强度的增长。我们知道砼的强度取得是28天的强度，随着时间的推移它的强度还会提高，比如普通硅酸盐水泥,砼90天的强度比28天大约可提高20%，在潮湿环境下提高得更多，提高的强度在特殊情况下是可以利用的，一般加固设计中不利用这部分强度，把它作为安全储备奉送给结构。当然新设计的结构计算中没有考虑这部分强度，为了使加固设计与新设计具有相同的安全储备，建议不考虑这部分强度。 三、加固的原则 加固设计的大原则是：技术安全可靠、经济合理、施工简便。具体来讲还要遵循以下原则： 1、加固设计前应按照工业厂房可靠性鉴定标准GB50144或民用建筑可靠性鉴定标准GB50292进行可靠性鉴定，当与抗震加固结合进行时还要按照建筑抗震设计规范GB50011或,建筑抗震鉴定标准GB50023进行抗震能力鉴定，依据鉴定结果再进行加固设计。这一条在实际工程的执行中会遇到一定的困难，许多甲方不愿意做这项工作，设计院须要提前告知甲方，否则可能会遇到一些不必要的麻烦。 2、应尽量保留和利用原有的结构和构件，避免不必要的拆除和更换，当然保留的部分要安全可靠。 3、要考虑到施工的方便和施工过程中原结构的安全，必要时采用可靠的支撑。 4、要保证新增构件与原结构连接可靠，新增截面与原截面的粘结要牢固，这样才能形成一个整体，共同工作。是否考虑和如何考虑加固部分应变滞后问题要视工程的具体情况来考虑，并应避免对未加固结构和构件造成不利影响，必要时可设置临,时支撑等进行卸载处理。 5、在可能条件下考虑建筑美观，尽量避免遗留加固的痕迹。 四、加固材料的基本要求 1、钢筋：宜选用比例极限变形较小、强度较低、可焊性较好的热轧钢筋，一般可用HPB235或HRB335级钢。当采用预应力加固法时可选用强度较高的钢材。当砼结构的锚固件为植筋时，应使用热轧带肋钢筋，不得使用光圆钢筋，这主要是由于光圆钢筋的锚固质量差，这一点要引起注意，特别是对于新加跨度较小的板。当锚固件为钢螺杆时，应采用全螺纹的螺杆，不得采用锚入部位无螺纹的螺杆。 2、型钢、钢板、扁钢和钢管：宜选用Q235级碳素结构钢或Q345级低合金高强度结构钢。,3、水泥：宜选用快硬、早强、收缩性小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，最好采用早强型水泥或微膨胀水泥，水泥强度等级不应低于32.5，不宜低于42.5。 4、砼：强度等级应比原结构提高一级，且不低于C20。当原结构的砼强度较高时，如采用与原结构相同的强度等级，必须采取技术措施以保证新旧砼之间有足够的粘结强度。 5、螺栓：用Q235或Q345级钢制作。 6、锚栓：用碳素钢或合金钢制作。 7、浆液（环氧树脂浆液等）：浆液固化后，其与砼的粘结强度应高于被粘结构的砼抗拉强度和抗剪强度。 8、纤维复合材：包括碳纤维布、碳纤维板、,S玻璃纤维布和E玻璃纤维布。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。单层碳纤维布单位面积碳纤维质量不宜低于150g/m2，一般采用200300 g/m2，严禁使用大于300 g/m2的碳纤维布，这是因为如果大于300 g/m2，胶粘剂将很难浸透，即使能设法浸透，但对仰贴和侧贴的部位仍然保证不了施工质量，因为胶粘剂会大量流淌，致使碳纤维的层内和层间因缺胶而达不到设计所要求的粘结强度。碳纤维板的厚度不宜大于2.0mm，宽度不宜大于200mm，纤维体积含量不宜小于65%。选用纤维复合材时必须要有良好适配性的配套树脂类粘结材料及表面防护材料与之配套使用。 9、粘结剂结构胶：承重结构用的胶结剂，按,其基本性能分为A级胶和B级胶，对重要结构、悬挑结构、承受动力荷载的结构构件应采用A级胶，对一般结构可采用A级或B级胶，这两个等级的主要区别在于其韧性和耐湿热老化性能的合格指标不同。 承重结构用的胶结剂使用前必须进行强度安全性检验。一般加固用的胶结剂还必须通过毒性检验。在承重结构用的胶结剂中严禁使用乙二胺作为改性环氧树脂的固化剂，因为它是一种毒性大而又有脆性的固化剂。在寒冷地区加固砼使用的胶结剂应具有耐冻融性能试验合格的证书。 浸渍、粘结纤维复合材的胶结剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶结剂。承重结构中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作浸渍、粘结胶结剂，主要是由于这两种材料的耐潮湿和耐老化性能,差。底胶和修补胶应与浸渍、粘结胶粘剂相适配。 粘贴钢板、外粘型钢或植筋用的胶结剂也都必须采用专门配制的改性环氧树脂胶结剂。 承重结构加固用的胶结剂，其钢-钢粘结抗剪性能必须经湿热老化检验合格。因为胶结剂都是有机物，因而都有一个老化问题，承重结构的使用年限要在30年以上，所以胶结剂的后期强度必须得到保证，而固化剂的性能在很大程度上决定着胶结剂长期使用的可靠性，所以湿热老化性检验是非常重要的。湿热老化检验检出不良固化剂的能力很强，劣质固化剂虽然不影响短期强度，但抗老化能力急剧下降。,第二部分 常用的几种加固方法 常用的砼结构的加固方法可分为直接加固法与间接加固法。直接加固法包括加大截面加固法、外粘型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法、置换砼加固法等；间接加固法包括预应力加固法和增设支点加固法等。 一、加大截面加固法： 加大截面加固法，就是加大构件的截面尺寸，由于截面的加大承载力自然就会提高。它适用于梁、板、柱、墙、基础等一般构件。优点是加固效果好、经济、适应面广；缺点是施工复杂，湿作业工作量大，工期长，对净空和美观有影响。比如构件超筋,和墙柱轴压比超限时一般采用此方法，其他情况下就不一定用这种方法，因为比较麻烦。 （一）设计规定 1、从受力角度来讲，该方法适用于受压和受弯构件。 2、原构件的砼强度不应低于C10。 3、可按整截面一次计算。 4、符合平截面假定，用于正截面计算。 （二）加固计算 1、计算原则 加固受弯构件时，分为受拉区增大截面和受压区增大截面。当增大受压区截面时，变成了叠合式受弯构件，因而就采用现行砼规范关于叠合式受弯构件的计算方法。当增大受拉区截面时，加固规范,给出了正截面和斜截面的计算公式，公式类似于砼规范的计算公式，只是新增的钢筋和砼强度给了一个折减系数，正截面受弯时钢筋的折减系数为0.9；斜截面受剪时钢筋的折减系数为0.9，砼的折减系数为0.7；轴心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0.8；偏心受压正截面计算时钢筋和砼的折减系数都为0.9。从理论分析可以看出，加固构件的受力特征与加固施工是否卸载有关，当不卸载或部分卸载时，加固后的构件工作属于二次受力性质，存在着应变滞后问题，当完全卸载时（实际工程中完全卸载很难做到）加固后的构件工作虽属一次受力，但由于受二次施工的影响，其截面仍然不如一次施工的新构件，新增主筋在连接构造和受力状态上不可避免地要受到种种影响因素的综合作用，从而有,可能导致其强度难以充分发挥。由于加固设计是按整截面计算的（一次受力），所以考虑这些折减系数是很有必要的。 2、实用计算法 由于加固规范给出的计算公式对于设计人员来说是比较烦的，必须借助于电算程序，08版PKPM系列程序已经增加了加固设计这一部分，但本人还没用过，不知是否好用？而老版的PKPM软件根本就没有加固设计这一部分，所以必须要用简单的近似方法。这种方法一要简单，可操作性强，二要近似度不能太大，满足工程设计的要求。以前我用了一种近似方法：仍然用PKPM系列软件来计算，就是计算时新加砼与旧砼等级相同，设计图是新比旧的高一级，这样就部分或全部冲减了砼强度的折,减，由于新加的截面在总截面中占的份额一般不大，所以斜截面受剪时一般将计算出的需要加固的箍筋面积适当放大，以弥补砼强度冲减不够的部分，另外由于轴心受压的构件在工程中碰到得不多，遇到时再特殊处理；钢筋强度按受弯、受剪、偏心受压时折减0.9考虑，另外受弯时用平截面假定将旧钢筋的强度或截面进行折减，从而确定新增钢筋截面面积。这种方法可能有一定的误差，但对于工程设计来说精度是够了，不知这个观点是否正确？仅供大家参考。 （三）构造规定 1、新增砼层的最小厚度：板不应小于40；梁、柱人工浇筑时不小于60，喷射砼时不小于50。 2、钢筋要采用热轧钢筋，板受力钢筋直径不,小于8；梁受力钢筋直径不小于12；柱受力钢筋直径不小于14；加锚式箍筋直径不小于8，U形箍直径与原箍筋相同；分布筋直径不小于6。 3、梁的新增纵向钢筋在两端应可靠锚固，应视梁的性质和支座的不同选用不同而简单可靠的锚固方法；柱的新增纵向钢筋伸入基础并满足锚固要求，上端穿过楼板与上层柱脚连接或在屋面板处封顶锚固。加固钢筋的可靠锚固是很重要的，如果锚固不好，新加钢筋的作用就不能充分发挥，因而可能会导致加固失败。这是加固设计和施工中容易犯的错误，比如加固设计锚固不牢或交代不清或施工难以做到等。 4、新增纵筋与原纵筋的连接可以采用短钢筋焊接，短钢筋直径不应小于20mm，长度不应小于,其直径的5倍，各短筋的中心距不应大于500mm。 5、新增箍筋为U形箍时，U形箍应焊在原有箍筋上，也可采用植筋方式；当用围套加固时，应设置环形箍或胶锚式箍筋。 （四）施工要求 1、加大截面加固法是按整体截面计算，那么新旧砼就要像同一种砼一样能够共同工作，要达到这个要求新旧砼界面处的粘结质量要保证，因而对原有砼构件的表面处理就要有一定的要求。要求把构件表面的抹灰层铲除，对砼表面存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛，要求打成麻沟或沟槽，坑和槽深度不宜小于6mm，麻坑每100mmX100mm的面积内不宜少于5个，沟槽间距不宜大于箍筋间距或200mm，并用压力水将构件表,面冲洗干净，再涂刷一层高粘结性能的截面结合剂。当新旧砼界面处的粘结质量要求比较高时，可以在结合面凿小坑，埋入10短钢筋，其长度为100150，伸进和出坑各一半，间距宜为200300，呈梅花状布置。新旧砼界面处也可以锚入膨胀型锚栓。 2、加固钢筋与原有钢筋之间的连接：采用短钢筋焊接时，应凿除砼保护层并至少裸露出钢筋截面的一半，将加固钢筋、短钢筋和原钢筋焊在一起，施焊时应逐根分区、分段、分层和从中部向两端进行焊接，焊缝要饱满。施焊前应视被加固构件的受力情况，需要时可以采取卸荷或临时支撑措施。 3、水泥砂浆保护层：当纵筋采用短钢筋连接时，一般采用水泥砂浆做保护层，其施工要求如下：,基层处理后用1：1水泥砂浆掺10%的建筑胶薄抹一层，约3mm，24h后在进行抹灰，抹灰前对基层浇水湿润，分层、多遍成活，一般分为底层、中层和面层，每层厚度为610mm之间，抹灰的砂浆中可以掺入乳胶等材料，一般养护不少于3天。 4、砼中粗骨料最大粒径不宜大于20mm，对于厚度小于100mm的砼宜采用细石砼。 二、外粘型钢加固法 外粘型钢加固法一般是在构件四角或两角包上角钢，角钢之间焊有扁钢箍（缀板）相连成整体，在型钢构架与原构件之间通过压力灌注改性环氧树脂胶结剂，使之达到型钢与原构件能够整体工作，共同受力。它的特点是先焊后灌注高强度的结构,胶，形成饱满而高强的胶结层。 外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载力和抗震能力的钢筋砼梁（受弯）、柱(轴压、大小偏压)、剪力墙(轴压、大小偏压)构件，这种方法的适用面很广，但加固费用较高，当然采用这种加固方法的前题是构件截面不超筋。 （一）设计规定 1、从受力角度来讲，该方法适用于受压和受弯构件。 2、可按整截面一次计算。 3、符合平截面假定，用于正截面计算。 4、在达到承载能力极限状态前，外粘型钢与砼之间不致出现粘结破坏。 （二）加固计算,1、计算原则 当加固轴心受压或偏心受压构件时，加固规范给出了正截面的计算公式，公式类似于砼规范的计算公式，只是新增了钢筋强度折减系数，该系数抗震时取1，其他情况下取0.9，这个系数就是考虑二次受力的影响和工作条件的因素。受弯时的计算方法同粘贴钢板加固法。 2、实用计算法 仍然用PKPM系列软件来计算，钢筋强度按受拉或受压时折减0.9考虑，从而确定新增钢筋截面面积，钢筋的面积就是型钢的面积，这里要注意型钢强度与计算钢筋强度不同时的截面换算。 （三）构造规定 1、应优先选用角钢，角钢的厚度不应小于5，,角钢的边长对于梁和桁架不应小于50，对于柱不应小于75。沿梁柱轴线方向应每隔一定距离用扁钢制作的箍板或缀板与角钢焊接，箍板或缀板截面不应小于40X4，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500，在节点区还应适当加密，箍板或缀板应在胶粘前与加固角钢焊接。 2、外粘型钢的两端应有可靠的连接和锚固。这是结构加固的重点和难点，梁板柱的中间部位很好办，型钢与扁钢焊接即可，但是到了端部节点怎么办？如何连接和锚固？原有结构构件的连接是各式各样，构件截面尺寸、相对位置、钢筋直径和数量、节点受力的大小等都不同，如果在节点部位的连接和锚固失效，就有可能导致构件的加固失效，特别是在地震作用下，节点受的力可能是构件中的,最大，更要保证节点部位的连接或锚固的可靠。对柱子的加固，底层柱或地下室柱角钢的下端应锚固于基础中，基础有独立基础、条形基础、片筏基础、桩基础等，有的有地下室有的没有，有的基础上有覆土有的没有等等，不同的基础要用不同的连接方法，具体问题具体分析，可以参考一些例图来设计，比如有条件时可以采用植筋的方法，再采用增大截面加固法将植筋与加固的角钢连接；中间层柱的角钢应穿过各层楼板，上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底，这句话说起来简单做起来却有一定的难度，比如穿过楼层时不光会碰到楼板有时会碰到框架梁，不可能把梁局部打断，这时看能否采用连接钢板“过度”一下，或者采用锚固措施。对于梁的加固，梁角钢应与柱角钢相互焊接，当没,有柱角钢时可加扁钢带或钢筋条使柱两侧的梁相互连接。 3、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35mm，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的范围内。 4、加固后型钢表面必须进行防护处理。可以在型钢表面点焊一层钢丝网，然后用1：3的水泥砂浆抹25mm厚作为保护层。当被加固构件的表面有防火要求时，应按防火规范规定的耐火等级及耐火极限要求对胶结剂和钢板进行保护。 （四）施工要求 1、表面处理：表面处理包括砼构件表面处理和型钢贴合面处理。首先应打掉构件的抹灰层，如局,部有破损，应凿毛后用高强度水泥砂浆修补后在进行处理，总之要完全露出坚实的基层，砼表面还应打磨和清洗干净，原构件截面的棱角打磨成半径r7mm的圆角；型钢贴合面要除锈、打磨，并用丙酮或二甲苯擦洗干净。 2、型钢肢在缀板焊接前，应先用工具式卡具勒紧，使角钢肢紧贴于砼表面，以消除过大间隙引起的变形。 三、粘贴钢板加固法 粘贴钢板加固法，是在砼构件表面用结构胶粘贴上钢板，相当于增加了构件的钢筋，因而承载力提高。它适用于梁、板、柱、墙、屋架等，一般适用于受静力作用的受弯和受拉构件。这种加固法的,优点是（与加大截面法相比）施工简单、速度快，对生产和生活影响小；缺点是（与加大截面法相比）加固后构件的耐湿、耐火性差，要求构件的工作环境温度不超过60、相对湿度不超过70%及无化学腐蚀，否则应采取有效的防护措施，另外砼不宜低于C15，这主要是由于胶的原因，超过这种限定的环境胶的性能就会严重下降。 外粘型钢加固法与粘贴钢板加固法有相同点也有不同点。相同点是都在砼构件表面用结构胶粘贴，粘贴的材料都是钢材，都能加固梁和柱，构件截面都不能超筋。不同点是：（1）二者施工工艺不同，前者是先焊“骨架”后注浆，后者是先涂抹胶再粘贴；（2）用胶量不同，前者是后者的23倍，因而经济效益也不同；（3）适应范围不完全相同，前者适用于大幅,度提高承载力的梁和柱，后者则适用于一般的需要提高钢筋砼梁（受弯）、板（受弯）、柱（仅限大偏压）、剪力墙（仅限大偏压，一般剪力墙多为大偏压）和受拉构件（轴拉、大小偏拉）、屋架（轴拉、轴压），后者还要求其正截面受弯承载力的提高幅度不应超过40%。 （一）设计规定 1、从受力角度来讲，该方法适用于受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。 2、可按整截面一次计算。 3、符合平截面假定，用于正截面计算。 4、在达到承载能力极限状态前，外粘钢板与砼之间不致出现粘结破坏。 （二）加固计算,1、计算原则 当受弯构件正截面加固计算时，加固后构件的最大承载力，对于一般构件不超过原构件的极限承载力，对于重要构件不超过原构件的极限承载力的0.9倍。加固规范给出了正截面的计算公式，公式类似于砼规范关于受弯构件正截面的计算公式，只是新增了钢板强度折减系数sp，该系数是考虑二次受力影响时受拉钢板强度有可能达不到设计值而引用的折减系数，当计算的sp 1时取sp=1 。这个系数不像加大截面加固法那样给出了一个固定值，而是要通过加固前后的弯矩大小等几个因素来计算，所以比较复杂，手算是难以实现的，08版PKPM不知是否加进了这个计算功能？没有用过，详细情况还不太清楚。,当受弯构件斜截面加固计算时，加固后斜截面的最大承载力与原截面相同。加固规范也给出了斜截面的计算公式，公式类似于砼规范关于受弯构件斜截面的计算公式，只是新增了钢板强度折减系数vb，该系数是与钢板的粘贴方式及受力条件有关的抗剪强度折减系数，该系数在0.581.0之间，查表确定，在砼规范中该系数等于1.25。 大偏心受压构件正截面加固计算公式与砼规范给出的大偏压计算公式基本相同，加固钢板的强度达到设计值，只是计算偏心距时要考虑一个1.11.2（对称加固）的修正系数。 轴心受拉和矩形截面大偏心受拉构件正截面加固计算公式与砼规范给出的计算公式基本相同，加固钢板的强度达到设计值。,2、实用计算法 从前面的分析可以看出，受弯构件正截面加固计算，由于引进了折减系数sp，使计算变得很复杂。工程设计中大家都希望采用简单的近似方法，仍然用PKPM系列软件来计算，将钢板的受拉强度乘以适当的折减系数，从而确定新增钢板的截面面积，这个系数取多少呢？没有一个明确的结论，参考加大截面加固法等计算方法，在先加固后加载或加固前适当卸载的条件下，取折减系数为0.850.9是否合适？大家可以探讨。 当进行抗剪加固计算时，可以用PKPM系列软件的计算结果，计算出抗剪箍筋的不足量，再乘以1.25除以抗剪强度折减系数vb，即可得出需要的箍板面积。,当进行大偏心受压构件正截面加固计算时，也可以用PKPM系列软件的计算结果，计算出正截面钢板的不足量，然后乘以1.11.2的放大系数即可得出需要的钢板面积。 当进行轴心受拉和矩形截面大偏心受拉构件正截面加固计算时，用PKPM系列软件的计算结果，计算出正截面钢板的不足量即就是需要的钢板面积。 （三）构造规定 1、采用手工涂胶时，钢板宜裁成多条粘贴，以防粘贴空鼓现象。单层钢板厚度不应大于5mm，一般正截面受弯钢板厚度以45mm为宜，斜截面受剪以34mm为宜，对受拉区不应超过3层，对受压区不应超过2层，总厚度不应大于10mm。当粘贴多层时，相邻两层钢板的截断位置应错开不小于,300mm，并应在截断处加设U形箍（对梁）或横向压条（对板）进行锚固（加固）。 2、受弯构件正弯矩区的正截面加固，受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离称为“延伸长度”，用符号lsp表示，lsp=fsptsp /fbd170tsp 其中fsp 为加固钢板的抗拉强度设计值；tsp 为加固钢板的总厚度；fbd 为钢板与砼之间的粘结强度设计值，按砼结构加固设计规范的表10.2.4确定。 3、当钢板全部粘在梁底面（受拉面）有困难时，可以将部分钢板对称地粘贴在梁的两侧面，侧面粘贴区域应控制在距受拉边缘1/4梁高范围内，侧面钢板应按截面有效高度h0换算。 4、受弯构件正弯矩区受拉面钢板宜延伸至支座边缘，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。当延伸到支座边缘仍不能满足锚固长度的要求时，应采取以下附加锚固措施： (1)、对于梁，应在延伸长度范围内均匀设置U形箍，参见砼加固规范的图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板，应伸到板底；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）、对于板，应在延伸长度范围内通常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，压条的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的1/2。 对于梁来说，此条实际上只适用于一般的次梁和非地震区框架梁，对地震区框架梁应有更严格的锚固措施；对于板来说，大部分甚至绝大部分延伸到支座边缘都能满足锚固长度的要求，不再需要附加锚固措施。以上讲的“延伸长度范围”理论上是存在的，也是可以计算的，但实际设计工作中是难以实现的，因为这是要通过梁的弯矩包络图来计算，太麻烦了，没有人会这样做。设计者可以参考以上原则，结合梁的受力情况和加固钢板的多少等情况,来确定一个适当的“延伸长度范围”。这个观点是否正确，大家可以探讨。 5、当对收弯构件负弯矩区进行正截面加固时，应采取下列构造措施： (1)、当支座处无障碍时，钢板可以连续粘贴，截断位置同钢筋。在端支座无法延伸的一侧，应按砼加固规范图9.9.3-2或9.9.3-3的构造方式进行锚固。 （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倍板厚范围内，将钢板粘贴于板面上，参见砼加固规范的图10.6.4。 （3）、当梁上无现浇板或负弯矩区的支座处需要采取加强的锚固措施时，可按砼加固规范的图9.9.3-3构造方式进行锚固，地震区和非地震区的框架梁都可以按该节点图锚固，梁底钢板的锚固可以,参考该图，将钢板翻到梁底即可。 6、箍板的构造： （1）、宜选用封闭箍或加锚的U形箍，若仅按构造需要设箍时，也可采用一般U形箍。一般U形箍的上端应粘贴纵向钢压条予以锚固，钢压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平。 （2）、封闭箍或U形箍的净间距Ssp,n不应大于砼规范规定的最大箍筋间距的0.7倍，且不应大于梁高的0.25倍。 （3）、当梁的截面高度（或腹板高度）h600mm时，应在梁的腰部增设一道腰间钢压条。 7、加固后钢板表面防护处理同外粘型钢加固法。 8、被加固构件砼强度等级不低于C15，且砼表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。,9、加固后长期使用的环境温度不应高于 60 ，否则应采取相应的防护措施，并应采用专门的结构胶。 （四）施工要求 1、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，有条件时对于恒载也应尽量卸除，这样可以减轻后粘钢板的应力应变滞后现象。 2、表面处理同外粘型钢加固法，原构件截面的棱角不要求打磨成圆角。 3、钢板厚度大于4mm时，宜采用离子切割技术，以防止钢板翘曲变形。 4、宜先焊后粘，以防胶被烧坏。,四、粘贴纤维复合材加固法 粘贴纤维复合材加固法就是利用树脂胶结材料将纤维复合材粘贴于构件表面，从而提高构件的承载力。它适用于梁、板、柱、墙、屋架等。这种加固法的优点是材料轻质高强、施工方便（与加大截面法和粘钢法相比）、适应面广。缺点是对环境要求较严，环境温度不超过60，否则应采取有效的防护措施，另外砼不宜低于C15，这主要是由于胶的原因，超过这种限定的环境胶的性能就会严重下降，另外加固后受弯构件承载力提高幅度不宜超过40%，也使这种加固方法的适用范围受到限制。 粘贴纤维复合材加固法，类似于粘贴钢板加固法，是将粘贴的材料由钢板换成纤维复合材。这种复合材包括碳纤维复合材和玻璃纤维复合材，碳纤,维复合材又分为碳纤维布和碳纤维板，玻璃纤维复合材又分为S玻璃纤维和E玻璃纤维。 （一）设计规定 1、从受力角度来讲，该方法适用于受弯、轴压、大偏压和受拉构件的加固。 2、可按整截面一次计算。 3、符合平截面假定，用于正截面计算。 4、纤维复合材的应力与应变呈线性关系。 5、在达到承载能力极限状态前，外粘复合材与砼之间不致出现粘结破坏。 （二）加固计算 1、计算原则 当受弯构件正截面加固计算时，加固后构件的最大承载力，对于一般构件为原构件的极限承载力,的0.85倍，对于重要构件不超过原构件的极限承载力的0.75倍。加固规范给出了正截面的计算公式，公式类似于粘贴钢板加固法的计算公式，只是将钢板强度折减系数sp换成了复合材强度折减系数f。加固计算的方法与粘贴钢板加固法相同，不再赘述。 加固规范也给出了斜截面的计算公式，公式类似于粘贴钢板加固法的计算公式，只是受剪箍纤维复合材的抗拉强度设计值要按照纵向受拉纤维复合材的抗拉强度设计值乘以调整系数0.56，当为框架梁或悬挑梁时，调整系数改为0.28。加固计算的方法与粘贴钢板加固法相同。 轴压构件正截面的加固是通过增加环向约束的方法来实现，其计算公式类似于砼规范关于轴压构件配置螺旋箍的公式，引进了一个有效约束应力的,概念，计算比较麻烦。 受压构件斜截面加固计算公式与砼规范给出的斜截面计算公式类似，只是引进了一个纤维复合材抗剪强度折减系数vc，该系数与轴压比、剪跨比等有关，其数值在0.160.95之间，查表确定，在砼规范中该系数等于1.0。 大偏压、大偏拉和轴拉构件正截面加固计算公式与粘贴钢板加固法的计算公式类似。 2、实用计算法 实用计算法与粘贴钢板法相同，只是有些折减系数不同，材料强度也不同，故不再重复。 （三）构造规定 1、被加固构件砼的最低强度等级要求和长期使用环境温度等与粘贴钢板法相同。,2、受弯构件正弯矩区的正截面加固，纤维复合材的截断位置距其充分利用截面的距离称为“延伸长度”，用符号lc表示，lc=1ffAf /ff,vbf+200, 其中ff 为纤维复合材的抗拉强度设计值；Af 为纤维复合材的截面面积；ff,v 为纤维与砼之间的粘结强度设计值，取砼抗拉强度设计值的0.4倍，其值不小于0.4MPa，不大于0.7MPa；bf为粘贴的纤维复合材总宽度；1为修正系数，重要构件取1.45，一般构件取1.0。经过试算，该值比钢筋的锚固长度大得多。 3、采用手工涂胶时，纤维复合材宜裁成多条粘贴，特别是对于板、墙等大尺寸的构件，不得使用未经裁剪成条的整幅满粘，以防粘贴空鼓现象，当然裁剪的条宽也不能太窄，单条纤维复合布的宽度不宜小于150mm，不应小于100mm。,4、纤维复合材的加固量，对预成型板（条形板）不宜超过2层，对湿法铺层的织物（单向织物），不宜超过4层，超过4层时，宜改用预成型板，并采取可靠的加强锚固措施。 5、受弯构件正弯矩区受拉面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）及集中荷载作用点的两侧，设置纤维复合材U形箍（对梁）或横向压条（对板）进行锚固。当延伸到支座边缘仍不能满足“延伸长度”的要求时，应采取以下附加锚固措施： (1)、对于梁，应在延伸长度范围内均匀设置U形箍，参见砼加固规范的图9.9.2a，并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板，应伸到板,底；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100mm；U形箍的厚度不应小于加固纤维复合材厚度的1/2。 （2）、对于板，应在延伸长度范围内通常设置垂直于受力纤维复合材方向的压条。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纤维复合材宽度的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。 对于梁来说，此条实际上只适用于一般的次梁和非地震区框架梁，对地震区框架梁应有更严格的锚固措施；对于板来说，大部分甚至绝大部分延伸,到支座边缘都能满足“延伸长度”的要求，不再需要附加锚固措施。以上讲的“延伸长度范围”理论上是存在的，也是可以计算的，但实际设计工作中是难以实现的，因为这是要通过梁的弯矩包络图来计算，太麻烦了，没有人会这样做。设计者可以参考以上原则，结合梁的受力情况和加固纤维复合材的多少等情况来确定一个适当的“延伸长度范围”，这种做法与粘钢法类似。 6、当对收弯构件负弯矩区进行正截面加固时，应采取下列构造措施： (1)、当支座处无障碍时，纤维复合材可以连续粘贴，截断位置应位于正弯矩区，且距正负弯矩转换点不小于1m。 （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倍板厚范围内，将纤维复合材粘贴于板面上，参见砼加固规范的图9.9.3-1。 (3)、在框架顶层梁柱的端节点处，纤维复合材只能贴到柱边缘而无法延伸时，应粘贴L形钢板和U形钢箍板进行锚固，参见砼加固规范的图9.9.3-2，L形钢板的总截面面积按下式计算，Aa,1=1.2fffAf /fy，L形钢板总宽度不宜小于梁宽的90%，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要采取加强的锚固措施时，可按砼加固规范的图9.9.3-3构造方式进行锚固。地震区和非地震区的框架梁都可以按该节点图锚固，梁底纤维复合材的锚固可以参考该图，将纤维复合材翻到梁底即可。 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。 7、对于大偏压柱粘贴纤维复合材时，在柱的两端应增设机械锚固措施，具体做法规范没有给出，是否可以参考框架梁的锚固，采用U型钢板箍和锚栓，大家可以商讨。实际工程设计中大家直接用得是程序的计算结果，是否属于大偏压柱是不好区分的，所以柱纵向粘贴纤维复合材时都应该采用机械锚固措施。 8、箍板的构造： 当用于梁和柱的斜截面抗剪时，纤维复合材箍板的构造与粘贴钢板法基本相同，此处不再赘述。 当用于环向围束来提高柱正截面强度或提高延,性时，纤维复合材箍板的构造规定如下： （1）、环向围束的层数，对于圆形截面不应少于2层，对于矩形截面不应少于3层。 （2）、环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm，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、加固后纤维复合材表面应进行防护处理，以便延缓材料的老化。防护处理同外粘型钢加固法，但不需要在表面设置钢丝网。 （四）施工要求 1、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，有条件时对于恒载也应尽量卸除，这样可以减轻后粘纤维复合材的应力应变滞后现象。 2、表面处理同外粘型钢加固法，原构件截面,的棱角要求打磨成圆角。梁的圆化半径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10mm。 五、外加预应力加固法 预应力加固法就是在构件的外部加设一些钢材，包括钢拉杆（钢筋）、钢绞线和型钢等，再对这些钢材施加预应力的一种加固方法。这种方法是将卸荷、加固和改变结构受力状况三者合而为一，使得结构的承载力、抗裂性和刚度都能同时得以提高。它适用于梁、板、柱、屋架等。这种方法的优点是材料简便快捷，加固具有预应力的特点，加固后构件的变形减小，较加固前构件的裂缝减小或闭,合；缺点是施工比较麻烦，要有一套施加预应力的工序和机具设备，包括预应力的施加和测量设备以及预应力钢筋的锚夹具等。这种方法要求环境温度不超过60,否则应采取有效防护措施。由于较麻烦所以现在用得不太多，在很多情况下已经被其他方法所代替，但是在一些特定的条件下这种方法还是很适用的，比如原构件处于高应力、高应变状态，且难以直接卸除其结构上的荷载，再比如原结构出现较大的裂缝，超过了使用功能的要求，由于预应力地施加可以给原结构卸载，所以裂缝可以减小或闭合，这一点其他加固方法难以实现。 预应力的施加宜根据工程条件和需加预应力的大小选定，预应力较大时宜用机械张拉法或电热法；预应力较小（在150kN以下）且工厂要求不停,产时，宜采用横向张拉法。 预应力包括预拉力和预压力，所以这种加固方法又分为预应力拉杆加固法和预应力撑杆加固法，两种方法都相当于给砼构件施加了一个反向外力，使原构件卸载，从而起到加固作用。 对于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加固；正截面和斜截面均需加固的梁式构件，可以采用预应力下撑式拉杆加固；对于受压承载力不足的轴压、小偏压和大偏压柱可以采用预应力撑杆加固；对于桁架的轴拉和偏拉构件可以采用预应力拉杆加固；对于大偏拉柱也可以采用预应力拉杆加固。 （一）加固计算 1、预应力水平拉杆加固钢筋砼梁,1）、估算预应力水平拉杆的总截面面积Ap,est: Ap,estM/(fpy1h01)；其中M为弯矩增量；fpy为钢拉杆抗拉设计强度；1为内力臂系数，取0.85；h01为拉杆形心到梁上缘的距离。这个公式相当于把钢拉杆作为被加固构件的预应力钢筋，这只是估算，不是最后的结果。 2）、计算在新增外荷载作用下该拉杆产生的作用效应增量N。该值怎么算规范没有给出明确的计算方法，我理解为是应将水平拉杆的作用效应作为外力加到构件上，用结构力学的方法计算，先算未增加外荷载时给构件施加预应力值p时钢拉杆的拉力N1，再算增加外荷载后钢拉杆的拉力N2，N2 N1即为N，这个理解是否正确大家可以讨论。 3）、确定水平拉杆应施加的预应力值p和实,际选用的钢拉杆总截面面积Ap。Ap 可由Ap,est适当放大来试算，p和Ap应满足下列公式：p+（N/Ap）1fpy ，其中1是两根水平拉杆的协同工作系数，取为0.85。p不超过预应力砼的张拉控制应力con，并应计入后张法的预应力损失值l ，l=l1+l4+l5 ，l不应小于80MPa。 4）、验算被加固梁跨中和支座截面的正截面偏压强度以及支座界面的斜截面强度。若满足，说明第3）步确定的p和Ap 正确，否则应进一步调整再试算。 2、预应力下撑式钢拉杆加固钢筋砼梁 加固计算方法与水平钢拉杆类似，只是将内力臂系数和拉杆的协同工作系数由0.85改为0.8，预应力损失计算时应考虑l3。,3、预应力钢拉杆加固桁架受拉杆 这种情况也是将预应力拉杆的内力当做被加固砼杆件的外力来验算原杆件的强度。 1）、计算未增加荷载的桁架杆件拉力Nui。 2）、计算增加荷载后的桁架杆件拉力Ni。 3）、估算预应力钢拉杆的总截面面积Ap,est: Ap,est(Ni-Nui)/1fpy；1=0.85 4)、选定拉杆的总截面面积Ap 依据Ap,est适当放大来选定Ap，Np=App即为拉杆应施加的预应力，将此力作为外力来计算被加固桁架构件的拉力。 5）验算被加固构件的强度，必要时还应验算抗裂度和挠度等。 4、预应力双侧撑杆加固轴心受压柱,这种情况是将撑杆当做轴压柱的纵向钢筋来考虑，只是将撑杆的强度用一个协同工作系数0.9予以折减。撑杆应预加的压应力值p/ 按下式计算p/0.751fpy/ ，1为撑杆的稳定系数。缀板的设计同钢结构的格构柱缀板。撑杆中的预应力主要是以保证撑杆与被加固柱能较好的共同工作为度，故施加的预应力值p/不宜过高，以控制在5080MPa为妥。 5、单侧预应力撑杆加固偏心受压柱 1）、计算加固后柱的轴向压力N和弯矩M。 2）、确定撑杆肢的承载力，其有效受压承载力为0.9 fpy/ Ap/。 3）、计算原柱加固后须要承受的偏心受压荷载： N01=N-0.9 fpy/ Ap/ M01=M-0.9 fpy/ Ap/a/2,4）、按偏压柱的要求验算原柱的强度。 缀板的设计同钢结构的格构柱缀板，撑杆应施加的预应力值p/宜取为5080MPa。 6、双侧预应力撑杆加固偏心受压柱 按照受力较大的一侧来计算，然后对称设置。 （二）构造规定 1、被加固构件砼的最低强度等级要求同预应力砼结构，即不应低于C30；当采用钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，砼强度等级不宜低于C40。这条规定的原因也是同预应力砼结构，主要是为了防止施加预应力时构件端部的局部受压区破坏，当然计算时也要验算构件端部的局部受压强度。由于这一条要求较高，所以也限制了这种方法的应用范围。 2、要求长期使用的环境温度不应高于60。,3、采用预应力拉杆加固的梁，其受弯承载力增量不应大于原梁承载力的1.5倍，且梁内受拉钢筋与拉杆截面面积的和也不应超过砼截面面积的2.5%。 4、张拉时可以控制应力也可以控制应变。应力控制需要应力计，应变控制则需要测量变形。 5、预应力水平拉杆或下撑式拉杆加固梁，当加固的拉力在150kN以下时可以选用级钢，预应力较大时应选用级钢。在梁底位于下撑式拉杆的弯折部位应设置钢垫板，钢垫板宜用结构胶固定位置。 6、预应力拉杆在梁的端部应可靠锚固。当端部有可利用的预埋件时，可将拉杆与预埋件焊接；当无传力预埋件时，宜焊制专门的钢套固，套在砼构件上，并与拉杆焊接。,7、采用预应力撑杆加固时，撑杆的角钢截面不应小于50X50X5mm，缀板厚度不得小于6mm，宽度不得小于80mm。 （三）施工要求 1、采用螺丝端杆锚固时，必须事先进行切削加工，螺丝端杆与钢筋的焊接以及钢筋之间的焊接，采用闪光焊，且均应在冷拉之前进行。 2、对较大跨度的构件（如屋架、屋面梁），进行张拉钢筋时应做好变形观测，如发现起拱或扭曲等，应立即停止张拉，找出原因处理后，方可继续张拉。 3、表面要做防锈或防火处理。防火