建筑结构加固设计

PPT文档建筑构造加固设计11/17/2023例：构造加固施工总阐明…

…

…（8）为确保加固工程施工质量，新、老混凝土交接面处必须按如下环节施工：老混凝土界面必须凿毛，凹凸不不不小于6mm。用钢刷将混凝土碎块，浮渣灰清除洁净。将原混凝土表面冲洗洁净，再用新鲜425号水泥浆或界面剂涂刷表面。另外，施工中必须轻敲轻凿，不得损伤原构造。PPT文档二、加固设计的特点（与新设计的区别）设计修改图较多（技术核定单）；非唯一性；受到一定的制约。应考虑：安全，经济，构造构件实际受力情况；构造要求；施工的可行性，施工措施。三、加固措施（简介3种）增大截面加固法；

外粘型钢加固法；外加预应力加固法；置换混凝土加固法；粘贴钢板加固法；粘贴纤维复合材加固法等PPT文档PPT文档四、材料水泥

混凝土钢材及焊接材料

胶粘剂纤维和纤维复合材

裂缝修补材料

阻锈剂例：混凝土强度等级：应比原设计提升一级且不得低于C20。选用微膨胀、钢纤维、喷射混凝土等时，施工前应试配，检验其性能，符合要求后方可使用不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂。

混凝土中所掺的粉煤灰应为Ⅰ级灰，且烧失量不应不小于5﹪。PPT文档3.2

混凝土梁、板、柱的加固3.2.1

混凝土梁、板、柱承载力不足的原因及体现一、承载力不足？二、承载力不足的外观体现：压区混凝土压碎；挠度偏大；钢筋严重锈蚀（照片）；裂缝过长、过宽（受力裂缝的鉴别）。三、承载力不足的原因施工，设计，使用，其他。3.2.2

加固措施（形式

计算措施

构造

施工要求）一、增大截面加固法（一）形式

a）梁、板梁加高拉PPT文区档板加厚加筋浇混凝土b）柱a.PPT文档b.c.d.(压区) e.(拉区) f.(双面)增大截面法加固钢筋混凝土柱（二）计算措施 （考虑新混凝土与原构造协同工作）2.1轴心受压构件：式中 —加固后的轴向压力设计值；、 —加固前、加固后新增部分混凝土截面面积；、 —新增纵向钢筋和原纵向钢筋的抗压强度设计值；—构件稳定系数，按加固后的截面，按现行《规范》取值；—新增纵向受压钢筋截面面积；—综合考虑新增混凝土和钢筋强度利用程度的修正系数，取 =0.8。PPT文档2.2

偏心受压构件矩形截面正截面承载力计算公式PPT文档式中 —新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值,可按 拟定；、 —分别为新旧混凝土轴心抗压强度设计值；—原构件受拉边或受压较小边纵向钢筋应力；当算得 时，取

；—受拉边或受压较小边新增纵向钢筋应力；当算得 时，取

；—原构件受拉边或受压较小边纵向钢筋截面面积；—原构件受压较大边纵向钢筋截面面积；—原构件受拉边或受压较小边纵向钢筋合力点到加固后截面近边的距离；PPT文档—原构件受压较大边纵向钢筋合力点到加固后截面近边的距离—受拉边或受压较小边新增纵向钢筋合力点至加固后截面近边的距离；—受受压较大边新增纵向钢筋合力点至加固后截面近边的距离—受拉边或受压较小边新增纵向钢筋合力点至加固后截面受压较大边沿的距离；—原构件截面有效高度；—偏心距，为轴向压力设计值

N的作用点至新增受拉钢筋合力点的距离。按规范计算时，其增大系数 应乘如下列修正系数

：1

对围套或其他对称形式的加固：当 时： ；当 时：

。2

对非对称形式的加固：当 时： ；当 时：

。PPT文档2.3

受弯构件按实际情况，采用受压区、受拉区两种形式受压区加固的受弯构件《混凝土构造设计规范》《混凝土构造加固设计规范》有关叠合构件的设计。受拉区加固的受弯构件《混凝土构造设计规范》《混凝土构造加固设计规范》新增钢筋强度利用系数。PPT文档PPT文档正截面受弯承载力应按下式拟定：（5.2.3-1）（5.2.3-2）（5.2.3-3）—构件加固后弯矩设计值；—新增钢筋强度利用系数；取0.9；—新增钢筋的抗拉强度设计值；—新增受拉钢筋的截面面积；—构件加固后和加固前的截面有效高度；—混凝土受压区高度；—原钢筋的抗拉、抗压强度设计值；PPT文档PPT文档—原受拉、受压钢筋的截面面积；—纵向受压钢筋合力点至混凝土受压边沿的距离；—受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；当混凝土强度等级不超出C50时，取=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取=0.94；其间按线性内插法拟定；—原构件混凝土轴心抗压强度设计值；—矩形截面宽度；—增大截面加固后的相对界线受压区高度。PPT文档增大截面后的相对界线受压区高度－计算系数，当混凝土强度等级≤C50，取0.8；－混凝土极限压应变，取0.0033；－新增钢筋位置处，按平截面假设拟定的初始应变值；当新增主筋与原主筋的连接采用短筋焊接时，可近似取－加固前受弯构件验算截面上原作用的弯矩原则值；－加固前在初始弯矩

作用下原受拉筋的应变值。（三）构造要求（各措施都有其构造要求）梁、柱：不应不1.新浇混凝土的最小厚度板：不应不不小于40mm不小于60mm用喷射混凝土时不应不不小于50mm2.石子宜用坚硬耐久的卵石或碎石，最大粒径不宜不小于20mmPPT文档3.梁的纵向加固受力钢筋的两端应可靠锚固。板的受力钢筋直径宜用6～8

mm；梁、柱的纵向受力钢筋宜用变形钢筋；梁、柱钢筋最小（大）直径：梁：不宜不不小于12mm（不宜不小于25mm）；柱：不宜不不小于14

mm（不宜不小于25mm）；封闭式箍筋直径不宜不不小于8

mm；U型箍筋直径宜与原箍筋直径相同新、老受力钢筋间的净距

不应不不小于20mm（图），并采用短筋焊接连接；应采用封闭或U型箍筋，并按规范构造要求设置(图）PPT文档abd

e增大截面配置新增箍筋的连接构造c注：d为箍筋直径PPT文档（四）施工要求符合施工验收规范的要求新、老受力钢筋应除锈处理，受力钢筋施焊前应采用卸荷或支撑措施，并分段分层焊接。新、老混凝土交接面处理：PPT文档棱角打掉对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实处，表面凿毛（或打成沟槽，沟槽深度>6mm），除去浮渣，表面冲洗洁净，原混凝土表面应以水泥浆等界面剂进行处理。a）加大截面加固柱b）加大截面加固梁：（4）模板搭设；钢筋安顿；新混凝土浇注和养护等PPT文档注:采用外粘型钢加固时，应采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注。（此前：湿式、干式两种）二、外粘型钢加固法合用于需要大幅度提升截面承载能力和抗震能力（一）形式PPT文档（二）计算措施

1.截面刚度采用外粘型钢加固时，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的近似值按下式计算：和—分别为原构件混凝土和加固型钢的弹性模量—原构件截面惯性矩；—加固构件一侧外粘型钢截面面积；—受拉与受压两侧型钢截面形心间的距离。PPT文档轴心受压构件正截面承载力偏心受压构件正截面承载力－新增型钢强度利用系数，抗震设计时取1.0，其他取0.9。PPT文档（三）构造要求…应优先选用角钢，角钢的厚度：不应不不小于5mm，角钢的边长：柱不应不不小于75mm；梁不应不不小于50mm…外粘型钢的两端应有可靠的连接和锚固柱：角钢下端应锚固于基础中；中间应穿过楼板；上端…梁：梁角钢应与柱角钢相互焊接…排架柱：应将加固的型钢与原柱头顶部的承压钢板相互焊接；（二阶柱）上下柱连接处及牛腿处的连接构造应予加强。PPT文档4.梁、柱原构件截面的棱角打磨成半经不小于7mm的三、粘贴钢板加固法（一）概述

1.形式用胶粘剂将钢板贴在构件外部的一种加固措施。PPT文档胶粘剂是以环氧树脂为基料，再加入适量的2.优点胶粘剂硬化时间快，施工周期短，不（少）停产。工艺简朴，施工以便，可不动明火，对防火要求高的房屋尤其合用。粘结剂的强度高于混凝土本体强度，可使加固体与原构件形成一种整体，受力较均匀。不影响房屋的净空，不变化构件的外形。（粘贴钢板所占的空间小，几乎不增长被加固构件的截面尺寸、重量）。PPT文档（二）构造胶性能1.构造胶的构成（以环氧树脂为主剂）环氧树脂优点：具有很高的胶粘性，对混凝土等材料都有很好的粘结力。有良好的工艺性，可配制成很稠的膏状或很稀的灌浆材料，固化时间可根据需要进行合适调整。

固化的环氧胶有良好的物理、机械性能，耐腐蚀介质性能好，固化收缩率小。PPT文档环氧树脂只有在加入固化剂后才会固化，单独的环氧树脂固化物呈脆性，所以必须在固化前加入增塑剂、增韧剂，以变化其脆性提升其塑性和韧性，增强抗冲击强度和耐寒性。固化剂（种类诸多）常用：乙二胺、二乙醇三胺、三乙醇四胺、多乙醇多胺等增塑剂不参加固化反应，常用：邻苯二甲酸二丁（辛）脂，磷酸三丁脂等。增韧剂（活性增塑剂）参加固化反应，常用：聚酰胺、丁晴橡胶、聚硫橡胶等稀释剂（为了减小稠度）常用：丙酮、苯、甲苯、二甲苯等PPT文档目前市场上出售的构造胶均为双组份。甲组份：（A组份）环氧树脂并添加了增塑剂一类的改性剂和填料乙组份：（B组份）由固化剂和其他助剂构成。使用时按一定百分比配制即可。PPT文档PPT文档2.构造胶的物理力学性能试验粘钢所用的粘结剂，应符合表3.6的要求。表

3.6

对承重构造胶粘结剂基本性能的要求启用每一批胶时，

均应抽取一定数量的胶液，按规程的措施，进行胶粘强度检验，合格后方可使用。试验项目常温下的粘结强度

(N/mm2)80℃下粘结强度（N/mm2）耐久性检验基材种类受力性质抗剪轴心抗拉抗剪抗剪钢－混凝土

(A3)

(C40)混凝土破坏混凝土破坏混凝土破坏混凝土破坏钢－钢＞18＞20＞14—（三）粘贴钢板加固梁破坏特征及钢板受力分析PPT文档1.加固梁的破坏特征梁底的钢板达成屈服强度在适筋范围内，伴随荷载的增长，

加固梁在钢板和梁中原钢筋屈服后，因混凝土被压碎而破坏。梁底的钢板未达成屈服强度梁的破坏是因为钢板端部与混凝土撕脱所致钢板被撕脱的原因①粘结钢板与混凝土中的钢筋相比，受力较为不利。钢板的拉力仅靠单面的粘结应力来平衡；②钢板的合力与粘结应力不在一条线上，它们形成一种力偶，有使钢板产生与梁的弯曲方向相反的变形，

起着剥离钢板的作用；③粘结层处于不利的剪拉复合应力状态下工作；④钢板端头缺乏与混凝土的锚固措施；⑤胶粘剂质量和施工工艺影响粘结效果。PPT文档2.粘贴钢板的应力滞后现象粘贴钢板在受力过程中存在着应力滞后现象因为一般是在不卸载的情况下进行加固的，原梁中的钢筋中已经有一定的应力存在，而所粘贴的钢板仅在后加荷载作用下才产生应力所以，当原钢筋屈服时，钢板往往还未屈服，

而当钢板屈服时，加固梁的挠度及裂缝会发展得不久。PPT文档（四）计算措施当使用的胶粘剂经检验确认其粘结强度满足《混凝土构造加固设计规范》的要求，

则胶粘剂的粘结强度可采用规范表中的数值。受弯构件正截面加固计算在矩形截面受拉、受压面粘贴钢板加固时,其正截面承载力的计算公式。对受弯构件正弯矩区的正截面加固时，受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离不应不不小于粘贴延伸长度。加固后的相对界线受压区高度的计算公式。《混凝土构造加固设计PPT文档规范》中的有关公式PPT文档10.2.3

在矩形截面受拉、受压面粘贴钢板加固时,其正截面承载力应符合下列要求：（10.2.3-1）（10.2.3-2）（10.2.3-3）—加固后弯矩设计值； —混凝土极限压应变，取0.0033；—混凝土受压区高度；、—矩形截面宽度和高度；、 —加固钢板的抗拉、抗压强度设计值；、 —受拉钢板和受压钢板的截面面积；—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；—加固前的截面有效高度；—考虑二次受力影响时，受拉钢板强度可能达不到设计值而引用的折减系数；当 时，取

。—考虑二次受力影响时，受拉钢板的滞后应变，按规范计算；若不考虑二次受力影响时，取。若受压面没有粘贴钢板（

），可根据式10.2.3-1计算出混凝土受压区的高度

，按式10.2.3-3计算出强度折减系数

，按式10.2.3-2，求出受拉面应粘贴的钢板加固量

。PPT文档10.2.4对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不应不不小于按下式拟定的粘贴延伸长度：（10.2.4）—受拉钢板粘贴延伸长度（mm）；—粘贴的钢板总厚度（mm）；—钢板与混凝土之间的粘结强度设计值（表10.2.4）混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C50≥C60粘结强度设计值0.610.表80100.9.42.14.05钢1.1板4与1.2混1凝1.3土1之1.间35的粘对结受强弯度构设件负计弯值矩区（的M正P截a）面加固，钢板的截断位置距支座边沿的距离，除应根据负弯矩包络图按上式拟定外，尚且按规范的构造要求进行设计。PPT文档PPT文档10.2.2

加固后的相对界线受压区高度应按下式计算：对主要构件,采用加固前控制值0.9倍(10.2.2-1)对一般构件,采用加固前控制值(10.2.2-2)—构件加固前的相对界线受压高度。受弯构件正截面加固计算受弯构件斜截面加固计算大偏心受压构件正截面加固计算受拉构件正截面加固计算（五）构造要求采用粘钢加固混凝土构件，应满足下列构造要求：粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于

C15。钢板厚度:采用手工涂胶粘贴的钢板厚度不应不小于

5mm。采用压力注胶粘结的钢板厚度不应不小于

10mm。PPT文档（六）粘钢施工要求（施工工艺流程）PPT文档混凝土构件表面处理，钢板粘贴前的处理，胶粘剂的配制，钢板粘贴，粘贴后的工作，工程质量及验收。PPT文档PPT文档1.混凝土构件表面处理：1）表面（粘合面）很脏很旧用硬毛刷（沾洗涤剂）刷除表面油污后用清水冲洗，对表面打磨，除去2～3mm厚表层直至露出新面，用压缩空气吹除粉粒。待干燥后用脱脂棉（沾丙酮）擦拭表面。

2）表面（粘合面）不是很脏很旧直接对表面打磨，去掉l～2mm厚表层，其他做法同上。新混凝土表面（粘合面）用钢丝刷将表面涣散浮渣刷去，用硬毛刷（沾洗涤剂）洗刷表面或用压力水冲洗，待完全干后即可涂粘结剂。龄期在3个月以内，或湿度较大的混凝土构件2.钢板粘贴前的处理钢板粘结面除锈和粗糙处理未生锈或轻微锈蚀可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽再用脱脂棉（沾丙酮）擦试洁净。（打磨粗糙度越大越好，打磨纹路与钢板受力方向垂直）锈蚀严重先用适度盐酸浸泡20分钟，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，PPT文档2）粘钢前（可能时）对加