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文档简介
29十月2026混凝土结构加固设计规范宣贯培训教材目次I标准化的法律、法规基础…………… 4I.1应遵守的国家法律、法规和规章… 4I.2应正确处理的标准规范层次关系… 10I.3应正确理解强制性标准与强制性条文…………… 17II结构加固方法概述…… 21III重点修订的内容……… 44IV必须严格执行的强制性条文………… 83V应重点学习的若干条文规定………………………… 151V.1结构加固设计使用年限………… 151V.2防止结构加固部分意外失效的应急规定……… 1592续目次V.3受弯构件增大截面加固后的相对界限受压区高度ξb
的计算问题(5.2.4)……………… 161V.4受弯构件粘贴加固破坏模式的控制问题………… 166V.5统一砼相对界限受压区高度确定方法的
补充说明…………… 170V.6框架结构负弯矩区加固构造及计算问题………… 1741框架顶层梁柱端节点……………… 1742框架中间层梁柱节点……………… 182V.7关于预应力碳纤维复合板加固法的
若干设计问题……… 1883续目次V.8关于预张紧钢丝绳网-聚合物砂浆面层加固法
设计的若干问题…… 202V.9植筋技术应用的若干问题………… 221VI结构加固设计中常遇问题的处理…… 233VI.1混凝土结构、构件施工质量不符合设计要求,
但满足现行设计规范要求时如何处理的问题…… 233VI.2砼斜截面受剪承载力的确定问题… 234VI.3砼构件尺寸不满足植筋埋深问题的处理………… 237VI.4新建房屋加固如何满足50年使用期要求………… 241VI.5植筋破坏性检验的合格判断问题… 242VI.6胶体热变形温度的测定问题……… 2444I标准化的法律、法规基础
I.1应遵守的国家法律、法规和规章
(1)应学习《中华人民共和国标准化法》第十一条及第十三条至第十六条中华人民共和国标准化法
第十一条
对需要在全国范围内统一的下列技术要求,应当制定国家标准:5
(一)互换配合、通用技术语言要求;
(二)保障人体健康和人身、财产安全的技术要求;
(三)基本原料、燃料、材料的技术要求;
(四)通用基础件的技术要求;6
(五)通用的试验、检验方法;
(六)通用的管理技术要求;
(七)工程建设的重要技术要求;
(八)国家需要控制的其他重要产品的技术要求。
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第十三条
对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求,可以制定行业标准。
第十四条…行业标准在相应的国家标准实施后,自行废止。
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第十五条
对没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的工业产品的安全、卫生要求,可以制定地方标准。
第十六条…地方标准在相应的国家标准或行业标准实施后,自行废止。
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(2)应学习第25号建设部令发布的《工程建设行业标准管理办法》第六条及第十条工程建设行业标准管理办法
第六条
行业标准不得与国家标准相抵触。
第十条…行业标准在相应的国家标准实施后,应当及时修订或废止。
10I.2应正确处理的标准规范层次关系
工程建设国家标准,主要是针对为保障安全、质量、卫生、环保和维护公共利益所必需达到的最低要求作出统一的规定。至于更严质量要求、更高技术水平和更能满足社会生产、生活需求的标准,则应由其他层次的标准规范,如行业标准、CECS推荐性标准和企业标准等在国家标准基础上进行充实和提高。
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然而,在前一段时间里,这一最基本的标准化关系,由于种种原因而没有得到遵循,出现了有些标准对安全、质量的要求反而低于国家标准的不正常情况。
在建筑物加固过程中,若遇到上述情况,一定要按照国家标准化法和建设部第25号部令的规定来处理标准规范之间的层次关系,以避免违反法律、法规。
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这里需要指出的是:国家标准之间的相互关系,应以通用技术标准为基础,其他技术标准的要求应高于通用技术标准。
一般而言:设计规范和施工质量验收规范均是通用标准,也是所有设计、施工人员所必须首先遵守和执行的标准。
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至于国家标准与“导则”、“通则”的关系,则较为复杂,须区别不同情况予以处理:
(1)名为导则,但有标准代号和编号,并有批准发布机关者,应按其代号确定其属性。如冠以GB的,即是国家标准;冠以JGJ、JTJ、HG等等,即是行业标准;冠以CECS、CCES的,即是协会标准或学会标准。
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(2)名为导则,且有行政主管部门文号者,如住房和城乡建设部以“建村函[2009]69号函”发给有关部门的《农村危险房屋鉴定技术导则(试行)》,属于相关标准在特定情况下增发的指导性文件,不仅应结合本地区实际参照执行,而且其中所涉及的安全性能指标和参数,均不得低于相关标准的要求。
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(3)名为通则,意即通用规则或原则,实质是某层次的标准。因此,一般均有标准代号与编号。例如:《民用建筑设计通则》标准号为JGJ37,即是行业标准;《建筑工程抗震性态设计通则》标准号为CECS160,即是中国建设标协的推荐性标准等等。
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(4)名为规则或规定者,其含义一般与标准、规范、规程无异。如《铁路测量技术规则》TBJ101和《铁路结合梁设计规定》TBJ24,均为铁道部的行业标准,与其他行标无异。
17I.3应正确理解强制性标准与
强制性条文
1)国家标准化法第七条规定:保障人体健康、人身、财产安全的标准和法律、行政法规规定强制执行的标准是强制性标准。
18工程建设强制性标准是指直接涉及工程质量、安全、卫生及环境保护等方面的工程建设标准强制性条文(建设部令第81号)。
192)强制性条文与主控项目条文的区别
强制性条文实施的是事前和事后监督检查并举的机制,亦即只要违反强条,不论是否造成后果均应进行处罚;20主控项目的性质虽与强制性条文一致,但它实施的是事前督查、事后验证处理的机制,亦即只有造成后果,才能依据标准的规定按照有关法规进行处罚。
21II结构加固方法概述II.1增大截面加固法
这是通过在构件截面外围新浇混凝土,并加配受力钢筋或构造钢筋,以达到提高原构件承载力、刚度、稳定性和抗裂性之目的;对受压构件还可降低其长细比和轴压比。因此,常用于梁、柱、板和基础等的加固。
22图II.1-1增大截面加固柱、梁示意图23
这种加固方法具有施工工艺简单、使用经验丰富、受力可靠、加固费用较低等优点,很易被人们所接受,很易被人们所接受;但其施工时湿作业工作量大,养护期长,占用建筑空间较多等缺点,也使其应用受到一定限制。
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这种加固方法的施工要点,在于如何保证新、旧材料的共同工作,其关键是新旧混凝土界面上的剪应力能否有效地传递。为此,在施工工艺上应充分了解和贯彻设计的意图,采取适当的技术措施,以确保新、旧混凝土共同工作的可靠性。
25II.2钢筋混凝土面层加固法
这是增大混凝土截面加固法在砌体柱、墙中的引用;也称钢筋网夹板墙或围套。具有成熟的设计和施工经验;能提高构件受压、受剪承载力和抗震能力,是砌体结构最常用的加固方法。施工简单,但湿作业时间长,且安装箍筋和拉结筋所需的凿洞工作量大。
26图II-2增大截面加固砌体柱、墙示意(a)砖柱加固;(b)砖墙加固;(c)带壁柱砖墙加固27II.3复合截面加固法
通过采用结构胶粘结或高强聚合物砂浆喷抹,将增强材料粘合于原构件表面,使之形成具有整体性的复合截面,以提高其承载力和延性的一种直接加固法。
281)粘钢加固
粘贴钢板法是在混凝土构件表面用结构胶粘贴钢板,以提高构件承载力的一种加固方法。该方法适用于对钢筋混凝土构件受弯、斜截面受剪、受压和受拉构件的加固,但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》GB50010规定的最小配筋率的构件加固。
29图II.3(1)粘钢法加固形式示意图302)粘贴纤维复合材加固
这种加固法是以结构胶为粘料,将纤维织物或纤维板材外贴于被加固构件表面,利用纤维复合材的高抗拉强度和受拉弹性模量达到提高结构承载力和延性的目的。目前常用的有三种纤维材料:碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)和芳纶纤维(AFRP)。它们的施工方法基本一致。
31图II.3(2)-a碳纤维织物(布)加固混凝土梁32图II.3(2)-b板底贴碳纤维布加固33图II.3(2)-c梁高(T形截面腹板高)>450mm时应加贴腰压带343)外贴型钢加固
这是在混凝土柱的四角包以型钢,并用结构胶粘结成整体的一种加固方法。最常用的是在方形或矩形柱的四角粘以角钢,并在横向以钢缀板施加约束的做法。这种加固方法可以大幅度提高原构件的承载能力,且无上限的控制,又不影响建筑空间,因而为大跨、重型结构加固所首选,但须由熟练的钢结构专业人员施工。
35图II.3(3)外粘型钢加固36II.4混凝土构件绕丝加固法
这是通过缠绕退火钢丝使被加固的受压构件混凝土受到约束作用,从而提高其极限承载力和延性的一种加固法。
在GB50367中,主要用于位移延性不足的混凝土柱的抗震加固。施工单位喜欢在新浇柱的砼强度达不到要求时使用。因为它可提高原混凝土强度1~2级。
37图II.4绕丝构造示意图38II.5钢丝绳网-聚合物改性水泥砂浆面层加固法
这是将小直径钢丝绳网片(钢铰线网片)敷设并固定于被加固构件部位,再在其表面喷涂约30mm厚聚合物改性水泥砂浆面层,固化后形成整体受力的加固方法。一般用以替代碳纤维复合材加固砼或砌体构件。其优点是原构件表面处理简单,缺点与碳纤维相近。90年代开始从韩国引进,但应用不多。
39图II.5-1钢丝绳网-聚合物改性水泥砂浆外加层构件示意图40图II.5-2节点详图之一(a)双面加固穿实心楼板节点;(b)双面加固穿实心楼板节点;(c)双面加固穿空心楼板节点41II.6外加预应力加固法
这是通过施加体外预应力,使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法。近几年来在江浙一带经常用来提高混凝土构件的承载力,减小结构变形或增大结构跨度等目的。
42图II.6-1预应力下撑式拉杆构造(次梁加固)1-主梁;2-次梁;3-楼板;4-拉杆;5-拉紧螺栓;6-支撑垫板及钢筋棒;7-挡板;8-钢套箍;9-锚栓43图II.6-2预应力下撑式拉杆构造(主梁加固)1-主梁;2-次梁;3-楼板;4-拉杆;5-拉紧螺栓;6-支撑垫板及钢筋棒;7-柱;8-钢套箍;9-锚栓44III重点修订的内容1关于结构加固后设计使用年限的修订
原规范从既有建筑结构的使用情况出发,参照欧美有关标准的规定,作出了以30年为宜的规定,而现实的国情是:有不少新建工程也存在着必须立即加固的问题,并且要求加固后的结构仍能保持50年的设计使用年限。这对使用普通结构胶加固的工程而言,有较大难度。因为这类胶通常是按30年的使用期设计的,45
按国际上的共识,凡能通过2000h耐湿热老化检验者,便可认为能满足30年使用期的要求。如果要求结构胶能安全工作50年,按国际惯例,就必须以著名的Findley理论为依据,进行不少于5000h的耐长期应力作用的检验。经鉴定通过后,才允许用于结构加固工程。据此,为了及时处理这一急待解决的实际问题,本规范此次修订作出了相应规定(见第3.1.7条第2款)。
462增加对增大截面法旧砼界面处理的规定
原规范未对原构件砼的界面处理作出规定,而建筑结构加固施工规范GB50550也仅提出不全面的要求。为了应对当前增大截面加固工程的迫切需求,本规范此次修订在第5.5.2条中作出了:"采用增大截面加固法时,原构件混凝土表面应经处理;设计文件应对所采用的界面处理方法和处理质量提出要求。一般情况下,除混凝土表面应予打毛外,尚应采取涂布结构界面胶、种植剪切销钉或增设剪力键等措施,以保证新旧混凝土共同工作”的规定。
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为了执行本条规定,需要注意以下两点:
1)当采用结构界面胶时,应先了解其适用期,是否能满足架设主钢筋和支模两个工序的时间要求。目前市场供应的界面胶,其适用期多在6h~24h;最长的虽可达72h,但需订制,且价格较昂。2)对大面积墙面和板面,除了喷涂界面胶外,还需要布设剪切销钉。由于是利用胶与钉布置成传递剪应力的两道防线,故一般不经计算。当取用钉距为250mm~300mm时,其工作效果已被一些大型工程实践所认同。因此,可按构造要求布置销钉。
483全面改写了"体外预应力加固法”一章,系统地增加了"无粘结钢绞线体外预应力的加固计算与构造规定”的内容。
新修订的第7章,包括三种体外预应力加固法:
一是以普通钢筋施加预应力的加固法;
二是以无粘结高强钢绞线施加预应力的加固法;
三是以角钢为预应力撑杆的加固法。
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采用普通钢筋施加预应力是一种传统方法,之所以沿用至今,是因为这种方法无需将原构件表层混凝土全部凿除来补焊钢筋,而只需在连接节点处开出孔槽,将补强的预应力筋锚固即可。因此,具有取材方便,施工简单的优点。近几年来这种加固方法虽常被无粘结钢绞线施加预应力所取代,但在小跨度的工业厂房和桥梁中仍有不少应用。故仍有必要保留在本规范中。
尽管如此,但工程实践表明这种方法存在着可建立的预应力值不高,预应力损失所占比例较大,且不易对连续跨进行加固施工等缺点。
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为了克服传统方法的缺点,自市场上推出无粘结高强钢绞线这一产品开始,本规范的有关编委便着手开发这种高效的预应力技术,并在90多项工程中得到试用,收到了良好的技术经济效果。与传统方法相比,采用无粘结钢绞线施加预应力具有下述优点:一是张拉应力可以加大,一般可达0.7fptk,且预应力损失所占比例小,长期预应力效果好;51二是端部锚固有现成锚具产品可以利用,安全可靠,且无需现场电焊;三是钢绞线很长,可进行连续跨的加固施工。
这里需要说明的是,本规范为什么未纳入普通钢绞线施加预应力的加固法,主要是因为它在张拉的转折点处会产生很大摩擦力;同时它的防腐蚀能力也不如无粘结钢绞线。
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至于以角钢为预应力撑杆的加固法,它不属于上述体系,但发展得也很早。由于它所能提高的柱的承载力可达1200kN,且安全可靠,一直为历年加固规范所保留。
由上述可知,以无粘结钢绞线施加预应力的加固法,其优点最为突出。因此,在本规范这次修订中,对这种加固法的计算与构造作出了系统的规定。
534对采用体外预应力加固法的原构件混凝土强度要求做了大幅度的放宽2006版原规范规定被加固构件的混凝土强度等级应基本符合现行《混凝土结构设计规范》GB50010的要求,亦即应不低于C30。该规范之所以如此严要求,主要是针对预制构件而言。例如:桥梁、吊车梁、屋面梁和桁架下弦杆之类的预制构件。
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对这类安装前以承受自重为主的预应力预制构件,必须考虑两个问题:一是施加预应力时的构件截面要能够承受较大的预压应力;二是要避免因预压应力过大而产生过大的由混凝土徐变引起的预应力损失。因此,要求混凝土强度等级,不宜低于C40,且不应低于C30是有道理的。
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但对采用预应力加固的原构件而言,情况则完全不同。因为这类既有构件均已承受过较大的荷载,不仅混凝土的徐变多已完成很大一部分,而且所施加的预压应力会同时减小混凝土截面受压边缘的最大压应力和受拉边缘的最大拉应力。因此它反而可以降低对混凝土强度的要求;据此在较大幅度上予以放宽,亦即作出了不宜低于C20的规定。
565从安全和简捷考虑出发,对无粘结钢绞线体外预应力加固法的正截面计算规定进行了修订
迄今对体外预应力加固钢筋混凝土梁的正截面计算,均是按压弯构件进行。这对无粘结钢绞线施加的预应力而言也不例外,但这次修订本规范改为按受弯构件计算,是出于下列考虑:57
(1)从混凝土结构设计规范的规定可知:对普通的有粘结预应力混凝土梁,应要求其受压区混凝土相对高度ξ≤ξb。因此对无粘结钢绞线体外预应力加固的钢筋混凝土梁,也应有同样的要求,以保证加固后的梁仍然是适筋梁而非超筋梁。因此钢绞线的配置量应受到相应的限制。
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(2)如果按照压弯构件进行计算,有可能出现大偏心受压和小偏心受压两种情况。如果呈现小偏心受压状态,则表明该梁已经超筋,这是不容许的。如果呈现大偏心受压状态,说明该梁仍然属于适筋梁,其加固是可行的。根据压弯构件的M-N相关曲线可知,在大偏心受压状态下,压力的存在对抗弯承载力是有利的,因此不考虑构件的纵向压力是偏于安全的。
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(3)对一般框架梁施加预应力,产生的预压应力不全由框架梁单独承担,而框架梁实际承受多少预压应力是无法准确判定的。因此,若按压弯构件进行设计计算,如何确定预压应力将很困难。再说,一般加固梁施加的预应力也不是很大,在计算中不予计入,仅作为安全储备,不仅可行,而且相应的计算也比较简化。
基于以上分析和考虑,作出了这一修订。
606为避免加固量过大,并满足构件工作的延性要求,统一了受弯构件加固后的混凝土界限相对受压区高度的确定方法
原规范对粘钢加固和纤维复合材粘贴加固,均分别按重要构件与一般构件给出了其加固后的混凝土界限相对受压区高度如下表所示:61加固方法重要构件一般构件粘钢ξsb=0.9ξbξsb=ξb粘贴纤维复合材ξfb=0.75ξbξfb=0.85ξb
执行情况表明没有必要作这样区分,而且取值也不甚合理。为此,经分析研究后,决定不分重要构件与一般构件,62统一取加固后的混凝土相对受压区高度为0.85ξb。此时,对采用HRB335级钢筋的构件,达到界限时,其钢筋应变约为1.5倍的屈服应变,可以满足构件的延性要求。这一规定对无粘结钢绞线预应力加固的构件同样适用。
637完善了轴压构件采用外粘型钢法加固的计算公式
原规范由于验证性试验未完成,略去了混凝土在三向压应力作用下强度的提高。为此,在这次修订中依据试验结果,引入系数
来提高混凝土的强度。
64但应注意的是提高程度与截面形状和尺寸有关。试验表明,对圆形截面柱,
可取为1.15;对截面高宽比h/b≤1.5.截面高度h≤600mm的矩形截面柱,
取1.1;对不符合上述规定的矩形截面柱,则约束效果甚微,只能取
为1.0。
658为确保安全,作出了预应力碳纤维复合材加固法仅允许使用碳纤维板的规定
在前期时间由于碳纤维板材价格较昂,很多单位均致力于研究以碳纤维布作为预应力筋材的加固工艺,但实践效果表明,不仅施工难度大,均匀性和可靠性差,并且也不经济;66而采用碳纤维板施加预应力,其工艺相对比较简单,施力均匀而可靠,尤其是其价格这几年来不仅下降,而且国内也能成批生产。在这种情况下,我们仅推荐采用预应力碳纤维板加固法,以确保工程应用的安全可靠性。
679为提高钢丝绳网-聚合物改性砂浆面层加固法的安全可靠性,对该方法应施加的预张紧力作出定量规定
考虑到这几年来,各地在应用本加固法时,之所以出现褒贬不一的声音,主要是因为在安装钢丝绳过程中所施加的预张紧力仅靠手感控制,不同操作者的力度大小相差悬殊。
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为了解决这个问题,编制组委托北京和厦门两地的编委单位进行张紧度与承载力关系的测试研究。其结果一致表明:在最佳张紧度下,这种加固法的承载力可比手感绷紧法提高18%以上,且破坏的模式有显著的规律性和一致性。因此,本规范作出了预张紧力应予定量,并取为0.3frw(frw为钢丝绳抗拉强度设计值)的规定。
6910为确保抗震设防区使用锚栓连接具有可靠的抗震能力,对其计算与构造的规定进行了修订
原规范的锚栓一章基本上是参照欧洲相应标准编制的,其所采用的锚栓品种及其设计,虽经欧洲有关机构认证为"地震区适用”,但欧洲毕竟缺乏地震灾害的考验。
70因而在经历了5.12强震后,编制组组织专家重新对原规定进行了评估。其结果表明:宜按美国ACI318标准进行必要的充实。据此,在这次修订中,作出了如下新规定:
(1)仅允许使用4种较为安全可靠的锚栓(见第17.1.3条);
71(a)自扩底锚栓72(b)模扩底锚栓73(c)胶粘-模扩底锚栓74(d)特殊倒锥形胶粘型锚栓75
(2)参照ACI318的规定,在锚栓承载力计算中增加了“承载力抗震调整系数”(即ACI318的地震影响系数):——对锚栓受拉:6度区及以下,
=1.0;7度区,
=0.85;8度区,
=0.75。——对锚栓受剪:6度区及以下,
=1.0;7度区,
=0.80;8度区,
=0.70。
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(3)对抗震设防区承重结构用的锚栓连接,其有效锚固的最小深度作出规定:后扩底锚栓的埋深规定锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)胶粘型锚栓的埋深规定锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)锚栓直径(mm)7711适当提高植筋连接粘结强度设计值
原规范对植筋连接的粘结强度设计值作了编于保守的取值规定。其理由是我国施工质量不如欧洲,而植筋技术在当时又是新引进的。现经十多年的应用已积累了不少数据和经验。在这种情况下,不少单位建议将其粘结强度设计值提高到相当于欧美的水平。
78经规范修订组研究决定对构件混凝土强度等级不低于C30的植筋连接,其粘结抗剪强度平均提高约10%。对构件混凝土强度低于C30的植筋连接,其粘结抗剪强度取决于混凝土粘结性能,与所使用的锚固胶的粘结强度大小无关。因而维持原规定不变。
7912考虑到后锚固工程在不少场合需要采用快固结构胶,但现行标准规范中尚未包括这类胶。为了解决这个现实问题,本规范给出了锚固型快固胶的安全性能鉴定标准(第4.4.5条)。
804.4.5当结构锚固工程需采用快固结构胶时,其安全性能必须符合表4.4.5的规定。表4.4.5锚固型快固结构胶安全性能鉴定标准
检验项目性能要求检验方法胶体性能劈裂抗拉强度(MPa)≥8.5GB50728抗弯强度(MPa)≥50,且不得呈碎裂状破坏GB/T2567抗压强度(MPa)≥60.0GB/T256781检验项目性能要求检验方法粘结能力钢对钢(钢套筒法)拉伸抗剪强度标准值≥16.0本规范附录F钢对钢(钢片单剪法)拉伸抗剪强度平均值≥6.5GB/T7124约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝土粘结抗剪强度(MPa)C30Ф25埋深150mm≥12.0GB50728C60Ф25埋深125mm≥18.0续表4.4.582注:1快固结构胶系指在16℃~25℃环境中,其固化时间不超过45min
的胶粘剂,且应按A级的要求采用;2检验及计算抗剪强度标准值时,取强度保证率为95%;置信水平
为0.90,试件数量应不少于15个;3当快固结构胶用于锚栓连接时,不需做钢片单剪法的抗剪强度检
验。
检验项目性能要求检验方法经90d湿热老化后的钢套筒粘结抗剪强度降低率(%)<15GB50728经低周反复拉力作用后的试件粘结抗剪强度降低率(%)≤50本规范附录D续表4.4.583Ⅳ必须严格执行的强制性条文第一条(3.1.8)未经技术鉴定或设计许可,不得改变加固后结构的用途和使用环境。
制定本条文的依据:
结构的加固设计,系以委托方提供的结构用途和使用环境为依据进行的。倘若加固后任意改变其用途或使用环境,将显著影响结构加固部分的安全性及耐久性。因此,改变前必须经技术鉴定或设计许可,否则其后果将很严重。
84第二条(4.3.1)纤维复合材用的纤维必须为连续纤维,其品种和质量应符合下列要求:1承重结构加固用的碳纤维,应选用聚丙烯腈基不大于15k的小丝束纤维。2承重结构加固用的芳纶纤维,应选用饱和吸水率不大于4.5%的对位芳香族聚酰胺长丝纤维。其5000h、1000MPa应力作用下的蠕变值不应大于0.15mm。
853承重结构加固用的玻璃纤维,应选用高强度玻璃纤维、耐碱玻璃纤维或碱金属氧化物含量低于0.8%的无碱玻璃纤维,严禁使用高碱的玻璃纤维(A纤维)和中碱的玻璃纤维(C纤维)。4承重结构加固工程,严禁采用预浸法生产的纤维织物。
86不同型号碳纤维织物强度大致分布图87
制定依据:
(1)碳纤维按其主原料分为三类,即聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青(PITCH)基碳纤维和粘胶(RAYON)基碳纤维。从结构加固要求衡量,以PAN基碳纤维为最佳;粘胶基碳纤维最不适用;沥青基碳纤维只有高模量的长丝(Ⅰ级≥6.0×105MPa;Ⅱ级3.5×105~5.0×105MPa),可用于需要高刚性材料的场合,但目前很少遇到这类用途,故本规范仅纳入聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维。
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(2)当采用聚丙烯腈基碳纤维时,还必须采用15k或15k以下的小丝束;不允许采用大丝束;这主要是因为小丝束的抗拉强度十分稳定,其变异系数均在5%以下,而大丝束则不然,其变异系数可达18%,且试验中所表现出的可靠性很差,不能作为承重结构加固材料使用。
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(3)k数大于15,但不大于18的碳纤维,虽仍属于小丝束的范围,但由于我国工程结构使用碳纤维的时间还很短,所积累的成功经验均是从12k和15k碳纤维的试验和工程中取得的。因此,暂时还只允许使用15k及15k以下的碳纤维,以确保工程安全。
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(4)应注意的新问题a最近市场上陆续发现碳纤维布k数检测结果所反映出来的经纱密度N小于界限值的问题,这是由于使用非标丝编织的结果。非标丝属等外品,生产厂家不提供任何质量保证,如:抗拉强度和伸长率保证以及原丝匀质性保证等很可能影响工程质量和安全。
91b应谨防掺假产品
市场上已发现掺有黑色滌纶或其他粘胶纤维的碳纤维布,其性能很差,应严防混入现场。检验方法:见参考件。c应拒用假冒的纤维织物
如玄武岩纤维布等,其抗拉强度和弹模仅及碳纤维30~42%,不能用以替代碳纤维产品。否则将危及结构的安全。
92[参考件]北京市场出现的假碳纤维布检查项目真品假品加工方法单向编织、拉紧热压单向编织材质碳纤维丝涤纶纤维、玄武岩纤维、石英纤维、粘胶纤维等色泽光亮、均匀、原色(纯黑、有亮泽)暗、干涩、不均匀、灰黄色或漂染黑色或刷胶后变黑色手感柔软僵硬导电性导电不导电强度高极低、易拉断编者注:假品在上海、广东、河北等地也陆续出现。
(天地金草田科技公司供稿)93
(5)对芳纶纤维在承重结构工程中的应用,必须选用对位芳香族聚酰胺长丝纤维;同时,还必须采用线密度不小于3160dtex(分特)的制品;因为这类纤维抗蠕变性较好,且吸水率能控制在4.5%以下,故能确保工程安全。
94
芳纶纤维韧性好,又耐冲击、耐疲劳。因而常用于有这方面要求的结构加固。另外,还用于与碳纤维混杂编织,以减少碳纤维脆性的影响。芳纶纤维的缺点是吸水率较大,耐光老化性能较差。为此,在粘贴的表层上应采取必要的防护措施。
95
(6)对玻璃纤维在结构加固工程中的应用,之所以仅允许选用高强度的S玻璃纤维、耐碱的AR玻璃纤维或碱金属氧化物含量低于0.8%的E玻璃纤维,主要是因为高含碱量的A玻璃纤维和中含碱量的C玻璃纤维,极易受混凝土腐蚀,耐水性差,因而不适于结构加固使用。
96
(7)预浸法生产的碳纤维织物,由于存贮期短,且要求低温冷藏,在现场加固施工条件下很难做到,常常因此而导致预浸料提前固化。若勉强加以利用,将严重影响结构加固的安全和质量,故也有必要作出严禁使用这种材料的规定。
97第三条(4.4.3)纤维复合材抗拉强度标准值,应根据置信水平为0.99、保证率为95%的要求确定。不同品种纤维复合材的抗拉强度标准值应按表4.3.3的规定采用。
98表4.3.3纤维复合材抗拉强度标准值品种等级或代号抗拉强度标准值(MPa)单向织物(布)条形板碳纤维复合材高强度Ⅰ级34002400高强度Ⅱ级30002000高强度Ⅲ级1800-99续表4.3.3品种等级或代号抗拉强度标准值单向织物(布)条形板芳纶纤维复合材高强度Ⅰ级21001200高强度Ⅱ级1800800玻璃纤维复合材高强玻璃纤维2200-无碱玻璃纤维、耐碱玻璃纤维1500-100
制定依据:
表4.3.3的标准值是根据全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会10多年来对进入我国建设工程市场各种品牌和型号纤维复合材的抽检结果,并参照国外有关规程和指南制定的。就每一品种和型号而言,其抗拉强度标准值,均具有95%的强度保证率和99%的置信水平。
101在这基础上,通过加权方法给出了规范的取值,因而具有较好的包容性和可靠性。其中,需要指出的是Ⅲ级碳纤维复合材,由于其强度离散性很大,不适宜采用一般统计方法确定其标准值,因而改用稳健估计方法进行取值。
102第四条(4.3.6)对符合安全性要求的纤维织物复合材或纤维复合板材,当与其他非配套供应的结构胶粘剂配合使用时,必须按下列项目重新做适配性检验,且检验结果必须符合现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728-2011第8.2.4条的规定。
1抗拉强度标准值;2纤维复合材与混凝土正拉粘结强度;3层间剪切强度。
103
制定依据:
(1)因为一种纤维与一种胶粘剂的配伍通过了安全性及适配性的检验,并不等于它与其他胶粘剂的匹配,也具有同等的安全性及适配性。故必须重新做检验,但检验项目可以适当减少。
(2)通过检验抗拉强度,可以确定纤维与胶粘剂粘结固化后所形成的复合材是否具有规范所要求的整体性。
104
(3)通过层间剪切强度检验和纤维与混凝土正拉粘结强度检验,可以判断:(a)胶粘剂对该种纤维的浸润性和渗透性是否良好;(b)胶粘剂的垂流度是否符合施工工艺要求;(c)胶粘剂的流淌性是否会导致复合材出现大面积缺胶现象;(d)剪切强度和正拉粘结强度是否有显著的下降。
105第五条(4.4.2)承重结构用的胶粘剂,必须进行粘结抗剪强度检验。检验时,其粘结抗剪强度标准值,应根据置信水平为0.90、保证率为95%的要求确定。
106
制定依据:
为了确保使用粘接技术加固的结构安全,必须要求胶粘剂的粘接抗剪强度标准值应具有足够高的强度保证率和置信水平(即实现概率)。本规范采用的95%保证率,系根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068确定的;其0.90的置信水平是参照美国ACI355.2选用的。
107第六条(4.4.3)承重结构加固用的胶粘剂,包括粘贴钢板和纤维复合材,以及种植钢筋和锚栓的用胶,其性能均应符合现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728-2011第4.2.2条的要求。
1084.2.2以混凝土为基材,室温固化型的结构胶,其安全性鉴定应包括基本性能鉴定、长期使用性能鉴定和耐介质侵蚀能力鉴定。鉴定时,应遵守下列规定:附件:GB50728第4.2.2条的要求1091结构胶的基本性能应分别符合表4.2.2–1.表4.2.2–2或表4.2.2–3的要求;2结构胶的长期使用性能鉴定应符合表4.2.2–4中的下列要求:1)对设计使用年限为30a的结构胶,应通过耐湿热老化能力的检验;1102)对设计使用年限为50a的结构胶,应通过耐湿热老化能力和耐长期应力作用能力的检验;3)对承受动荷载作用的结构胶,应通过抗疲劳能力检验;4)对寒冷地区使用的结构胶,应通过耐冻融能力检验。3结构胶的耐介质侵蚀能力应符合表4.2.2–5的要求。
111表4.2.2-1以混凝土为基材,粘贴钢材用结构胶基本性能鉴定标准检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级胶体性能抗拉强度(MPa)在(23±2)℃、(50±5)%RH条件下,以2mm/min加荷速度进行测试
≥30≥25≥30≥35受拉弹性模量(MPa)涂布胶≥3.2×103≥3.5×103压注胶≥2.5×103≥2.0×103≥3.0×103伸长率(%)≥1.2≥1.0≥1.5抗弯强度(MPa)≥45≥35≥45≥50且不得呈碎裂状破坏抗压强度(MPa)≥65112续表4.2.2-1检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘接能力钢对钢拉伸抗剪强度(MPa)标准值(23±2)℃、(50±5)%RH≥15≥12≥18平均值(60±2)℃、10min≥17≥14--(95±2)℃、10min--≥17-(125±3)℃、10min---≥14(-45±2)℃、30min≥17≥14≥20钢对钢对接粘结抗拉强度(MPa)在(23±2)℃、(50±5)%RH条件下,按所执行试验方法标准规定的加荷速度测试
≥33≥27≥33≥38钢对钢T冲击剥离长度(mm)≤25≤40≤15113续表4.2.2-1检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘接能力钢对C45混凝土正拉粘结强度(MPa)≥2.5,且为混凝土内聚破坏热变形温度(℃)固化、养护21d,到期使用0.45MPa弯曲应力的B法测定≥65≥60≥100≥130不挥发物含量(%)(105±2)℃、(180±5)min≥99注:表中各项性能指标,除标有标准值外,均为平均值。
114表4.2.2-2以混凝土为基材,粘贴纤维复合材用结构胶基本性能鉴定标准检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级胶体性能抗拉强度(MPa)在(23±2)℃、(50±5)%RH条件下,以2mm/min加荷速度进行测试
≥38≥30≥38≥40受拉弹性模量(MPa)≥2.4×103≥1.5×103≥2.0×103伸长率(%)≥1.5抗弯强度(MPa)≥50≥40≥45≥50且不得呈碎裂状破坏抗压强度(MPa)≥70115续表4.2.2-2检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘接能力钢对钢拉伸抗剪强度(MPa)标准值(23±2)℃、(50±5)%RH≥14≥10≥16平均值(60±2)℃、10min≥16≥12--(95±2)℃、10min--≥15-(125±3)℃、10min---≥13(-45±2)℃、30min≥16≥12≥18钢对钢粘结抗拉强度(MPa)在(23±2)℃、(50±5)%RH条件下,按所执行试验方法标准规定的加荷速度测试
≥40≥32≥40≥43钢对钢T冲击剥离长度(mm)≤25≤40≤25116续表4.2.2-2检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘接能力钢对C45混凝土正拉粘结强度(MPa)≥2.5,且为混凝土内聚破坏热变形温度(℃)使用0.45MPa弯曲应力的B法≥65≥60≥100≥130不挥发物含量(%)(105±2)℃、(180±5)min≥99注:表中各项性能指标,除标有标准值外,均为平均值。
117表4.2.2-3以混凝土为基材,锚固用结构胶基本性能鉴定标准检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级胶体性能劈裂抗拉强度(MPa)在(23±2)℃、(50±5)%RH条件下,以2mm/min加荷速度进行测试
≥8.5≥7.0≥10≥12抗弯强度(MPa)≥50≥40≥50≥55且不得呈碎裂状破坏抗压强度(MPa)≥60粘接能力钢对钢拉伸抗剪强度(MPa)标准值(23±2)℃、(50±5)%RH≥10≥8≥12平均值(60±2)℃、10min≥11≥9(95±2)℃、10min≥11-(125±3)℃、10min≥10(-45±2)℃、30min≥12≥10≥13118续表4.2.2-3检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘接能力约束拉拔条件下带肋钢筋(或全螺杆)与混凝土粘结强度(23±2)℃、(50±5)%RHC30Φ25l=150≥11≥8.5≥11≥12C60Φ25l=125≥17≥14≥17≥18钢对钢T冲击剥离长度(mm)(23±2)℃、(50±5)%RH≤25≤40≤20热变形温度(℃)使用0.45MPa弯曲应力的B法≥65≥60≥100≥130不挥发物含量(%)(105±2)℃、(180±5)min≥99注:表中各项性能指标,除标有标准值外,均为平均值。
119表4.2.2-4以混凝土为基材,结构胶长期使用性能鉴定标准检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级耐环境作用耐湿热老化能力在50℃、95%RH环境中老化90d(B级胶为60d)后,冷却至室温进行钢对钢拉伸抗剪试验与室温下短期试验结果相比,其抗剪强度降低率(%):≤12≤18≤10≤12耐热老化能力在下列温度环境中老化30d后,以同温度进行钢对钢拉伸抗剪试验与同温度10min短期试验结果相比,其抗剪强度降低率:(80±2)℃≤5不要求(95±2)℃≤5(125±3)℃≤5120续表4.2.2-4检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级耐环境作用耐冻融能力在-25℃35℃冻融循环温度下,每次循环8h,经50次循环后,在室温下进行钢对钢拉伸抗剪试验与室温下,短期试验结果相比,其抗剪强度降低率不大于5%耐应力作用的能力耐长期应力作用能力在(23±2)℃、(50±5)%RH环境中承受4.0MPa剪应力持续作用210d钢对钢拉伸抗剪试件不破坏,且蠕变的变形值小于0.4mm耐疲劳应力作用能力在室温下,以频率为10Hz、应力比为5:1.5、最大应力为4.0MPa的疲劳荷载下进行钢对钢拉伸抗剪试验经2×106次疲劳荷载作用后,试件不破坏121[提示]若在申请安全性鉴定前已委托有关科研机构完成该品牌结构胶耐长期应力作用能力的验证性试验与合格评定工作,且该评定报告已通过安全性鉴定机构的审查,则允许免做此项检验,而改做楔子快速测定。
122[楔子快速测定法简介]1楔子采用不锈钢制作,其形式及尺寸如下图所示:楔子形式及尺寸(mm)1232胶粘的试件由试板加工而成,如下图所示:试板形式及尺寸1243在试件非胶接区端部塞进楔子,直至楔子与试件顶端平齐,见下图。并测量初始裂缝长度l。
试件与楔块示意图
1254经湿热老化240h(10天)后,测量裂缝发展的伸长量:△l=lF-lo≤15mm(合格)裂缝开展示意图
126表4.2.2-5以混凝土为基材,结构胶耐介质侵蚀性能鉴定的标准应检验性能介质环境及处理要求鉴定合格指标与对照组相比强度下降率(%)处理后的外观质量要求耐盐雾作用5%氯化钠溶液;喷雾压力0.08MPa;试验温度(35±2)℃;每0.5h喷雾一次,每次0.5h;盐雾应自由沉降在试件上;作用持续时间:A级胶及Ⅱ、Ⅲ类胶90d;B级胶60d;到期进行钢对钢拉伸抗剪强度试验≤5不得有裂纹或脱胶127续表4.2.2-5应检验性能介质环境及处理要求鉴定合格指标与对照组相比强度下降率(%)处理后的外观质量要求耐海水浸泡作用(仅用于水下结构胶)海水或人造海水;试验温度(35±2)℃;浸泡时间:A级胶90d;B级胶60d;到期进行钢对钢拉伸抗剪强度试验≤7不得有裂纹或脱胶128续表4.2.2-5应检验性能介质环境及处理要求鉴定合格指标与对照组相比强度下降率(%)处理后的外观质量要求耐碱性介质作用Ca(OH)2饱和溶液;试验温度(35±2)℃;浸泡时间:A级胶及Ⅱ、Ⅲ类60d;B级胶45d;到期进行钢对混凝土正拉粘结强度试验混凝土破坏不得有裂纹、剥离或起泡耐弱酸介质作用H2SO4的5%溶液;试验温度(35±2)℃;浸泡时间:各类胶均为30d;到期进行钢对混凝土正拉粘结强度试验混凝土破坏不得有裂纹或脱胶129
制定依据:
经过数十年的实践,如今国际上已公认专门研制的改性环氧树脂胶为加固混凝土结构首选的胶粘剂;尤其是对粘接纤维复合材和钢材而言,不论从抗剥离性能、耐环境作用性能、耐应力长期作用性能,还是抗冲击、抗疲劳性能来考察,都是其他品种胶粘剂所无法比拟的。
因此,以其为依据制定安全性鉴定标准。
130但应注意的是:这些良好的胶粘性能均是通过使用高性能固化剂和其他改性剂进行改性和筛选才获得的,从而也才消除了环氧树脂固有的脆性缺陷。因此,在使用前必须按现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728进行检验和鉴定。在确认其改性效果后才能保证其粘接的可靠性。
131[制定说明]以混凝土为基材的结构胶,其安全性鉴定包括基本性能鉴定、长期使用性能鉴定和耐侵蚀性介质作用能力的鉴定。现分别说明如下:1基本性能鉴定
由胶体性能鉴定与粘接性能构成(见表4.2.2–1.表4.2.2–2及表4.2.2–3),对该表的构成需要指出两点:
132
(1)在基本性能检验中,之所以纳入了胶体性能检验,是因为胶粘剂的应用,虽不以胶体的形式出现,但胶体的性能却与胶的粘接能力有着显著的相关性。例如:胶体拉伸强度高,其粘接强度也高;胶体的弯曲破坏呈韧性,则粘接的韧性也好;等等。
133尤其是胶体检验,由于不涉及被粘物表面处理和粘接工艺的影响问题,更能反映胶的质量优劣。
(2)本条表列的粘接性能指标和要求,是参照国外有关标准,经本规范修订组所组织的验证性试验复核与调整后确定的。尤其是Ⅰ类胶,还经过了近五年的实施,在大量工程实践中,验证了其可靠性。
134因此,专家论证认为:本条所制定的鉴定标准较为稳健、安全、可信。2长期使用性能
由耐环境作用能力的鉴定与耐长期应力作用能力的鉴定构成(见表4.2.2–4),其中需要指出的是:
(1)对胶的热老化性能鉴定标准,是参照航空工业部HB5398,经使用温度调整和试验验证后制定的。至于热老化时间,
135则是根据工程结构胶使用时间较长的特点,参照国外名牌耐温胶的检验时间作了较大幅度的延长,即从200h提升为720h。但试验表明,胶的性能变化仍然较为规律,且波动幅度不大。故认为可以按720h的强度降低率重新制定合格指标。
136
(2)现行国家标准GB50728之所以十分重视结构胶的耐湿热老化性能的检验和鉴定,是由于对承重结构而言,这项指标十分重要:一是因为建筑物对胶粘剂的使用年限要求长达30年以上,其后期粘结强度必须得到保证;二是因为本规范采用的湿热老化检验法,其检出不良固化剂的能力很强,而固化剂的性能又决定着胶粘剂长期强度。
137
最近一段时间,由于价格竞争愈演愈烈,导致了不少厂商纷纷变更胶粘剂的固化剂成分。尽管固化剂的改变,虽有可能做到不影响胶粘剂的短期粘结强度,但却无法制止胶粘剂耐环境老化能力的急剧下降。故很容易在湿热老化试验中被检出。为此,设计人员和业主必须坚持进行见证抽样的湿热老化检验;在任何情况下均不得以其他人工老化试验替代湿热老化试验。
138
(3)对胶的耐长期应力作用能力的检验,虽由于利用了Findley理论和公式,可在5000h完成,但对安全性检验来说,还是嫌时间长了。为此,在表注中给出了可改做楔子快速检验法条件。该法是我国军用国家标准参照国外著名企业标准提出的。对耐久性较差的结构胶,具有较强的检出能力,故本规范编制组将其引用于工程结构。
1393耐介质侵蚀性能
在胶的耐介质侵蚀性能的检验中,之所以要做耐弱酸作用,是因为考虑到即使处于一般环境中的胶接构件,也会遇到酸雨、酸雾以及工业区大气污染的作用。另外,应注意的是本项检验结果不能用于有酸性蒸汽的工业建筑。因为它们需要通过耐酸结构胶的专门检验。其鉴定标准应由有关行业制定。
140第七条(4.4.4)承重结构加固工程中严禁使用不饱和聚酯树脂和醇酸树脂作为胶粘剂。
制定依据:
国内外所有的试验和试用均证明:不饱和聚酯树脂和醇酸树脂的耐潮湿、耐水和耐老化性能极差,对承重结构的胶粘加固危害极大。因此,为确保工程安全,作出了严禁使用这两种胶的规定。
141
调查表明:尽管国家标准以强制性条文作出严禁使用的规定,但还是有不少施工单位伙同国企基建管理人员作案,不仅大量用于锚固工程,而且还变本加厉地用于粘钢工程。这是极其严重危及安全的行为,务必提请设计单位和质监单位注意:采取有力措施管好不诚信的生产厂家、不负责任的监理人员和胆大妄为的施工单位。
142第八条(4.5.3)钢丝绳的抗拉强度标准值()应按其极限抗拉强度确定,且应具有不小于95%的保证率以及不低于90%的置信水平。
143
制定依据:
承重结构用小直径高强钢丝绳应具有不低于95%的强度保证率。这是根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068作出的规定。同时,还应要求该保证率应具有不低于90%的置信水平,是参照现行国家标准《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》和美国ACI有关标准的规定,经专家论证和验证性试验后制定的。
144第九条(4.5.4)不锈钢丝绳和镀锌钢丝绳的强度标准值和设计值应按表4.5.4采用。
表4.5.4高强钢丝绳抗拉强度设计值(MPa)种类符号高强不锈钢丝绳高强镀锌钢丝绳钢丝绳公称直径(mm)抗拉强度标准值ftk抗拉强度设计值frw钢丝绳公称直径(mm)抗拉强度标准值ftk抗拉强度设计值frw6×7+IWS2.4~4.0160012002.5~4.5165011001×192.5147011002.515801050145
制定依据:
根据本规范第4.5.3条规定的原则,制定了结构加固用钢丝绳的抗拉强度标准值和设计值,与原规范(GB50367-2006)相比,做了如下重要的修订:1原规范当时取样较少,试验方法也存在问题,以致所取得的强度数据偏高。
146此次修订规范,根据各地区的平均水平,对抗拉强度标准值作了调低的修正。2考虑到特细钢丝绳在结构加固中应用属于新材料,故在确定其抗拉强度设计值时,采用了较为稳健的分项系数,对不锈钢丝绳和镀锌钢丝绳分别取
为1.3和1.5。
147第十条(4.5.6)结构面层加固用的钢丝绳,其内部和表面严禁涂有油脂。
制定依据:
结构加固用的钢丝绳,若按一般习惯内外涂以油脂,则钢丝绳与聚合物改性水泥砂浆之间的粘结力将严重下降,以致无法传递剪切应力。因此,本规范作出严禁涂油脂的规定。为了在工程上得到实施,除了应在钢厂订货合同上予以明确外,还必须在进场检查时作为主控项目对待,才能防止流入工程。
148第十一条(15.2.4)植筋用结构胶粘剂的粘结抗剪强度设计值fbd应按表15.2.4的规定值采用。当基材混凝土强度等级大于C30,且使用的是快固型胶粘剂时,表中的fbd值应乘以强度降低系数0.8。
149第十二条(16.2.4)碳钢、合金钢及不锈钢锚栓的钢材强度设计指标必须符合表16.2.4–1和表16.2.4–2的规定。表16.2.4–1碳钢及合金钢锚栓钢材强度设计指标性能等级4.85.86.88.8锚栓强度设计值(MPa)用于抗拉计算fud,t
250310370490用于抗剪计算fud,v
150180220290
注:锚栓受拉弹性模量Es取2.0×105MPa;表16.2.4–2不锈钢锚栓钢材强度设计指标
性能等级507080螺纹直径(mm)≤32≤24≤24锚栓强度设计值(MPa)用于抗拉计算fud,t
175370500用于抗剪计算fud,v
105225300150
制定依据:
这条规定基本上是参照欧洲标准制定的,但根据我国钢材性能和质量情况对设计指标稍作偏于安全的调整。此外,还在条文内容的表达方式上作了适当改变:一是与现行设计规范相协调,给出锚栓钢材强度的设计值;二是直接以锚栓抗剪强度设计值fud,v取代欧洲标准公式中的0.5fud,t,使该表达式在计算结果相同的情况下概念较为清晰。
151Ⅴ应重点学习的若干条文规定Ⅴ.1结构加固设计使用年限3.1.7混凝土结构的加固设计使用年限,应按下列原则确定:1结构加固后的使用年限,应由业主和设计单位共同商定;1522当结构的加固材料中含有合成树脂(如常用的结构胶)或其他聚合物成分时,其结构加固后的使用年限宜按30a考虑;若业主要求结构加固后的使用年限为50a时,其所使用的胶和聚合物的粘结性能,应通过耐长期应力作用能力的检验;
1533使用年限到期后,若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常,仍可继续延长其使用年限;4对使用胶粘方法或掺有聚合物材料加固的结构、构件,尚应定期检查其工作状态。
154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。5当为局部加固时,应考虑原建筑物剩余设计使用年限对结构加固后设计使用年限的影响。
155
从本条规定可以看出,与原规范相比,有以下不同:1扩大了业主和设计单位的权限;2对30年的使用年限的规定,仅限于使用结构胶和聚合物的加固。3对局部加固,其设计使用年限不应独立确定。
156
对于第1款的规定,应注意的是:尽管专家们认定,世界上没有不能加固的结构,但应考虑的是:世界上也没有都值得加固的结构。因此,在设计单位与业主商定时,切勿误导业主。
157
关于第2款的30年规定,是由英国公路局首先提出的。其依据是基于粘钢的经验,并认为对纤维复合材等的粘结加固,也是合理和适宜的。这一规定随后被美国和欧洲其他国家所接受。
158
当以50年为设计使用年限时,国外有关标准、指南要求结构胶的粘结性能,应通过耐长期应力作用能力检验的规定,是由欧洲首先提出的。其所依据的是著名的Findley的理论,并通过5000h的验证性试验得到证实的。
159Ⅴ.2防止结构加固部分意外失效的应急规定
为防止结构加固部分意外失效而导致的坍塌,在使用胶粘剂或掺有聚合物的加固方法时,其加固设计除应按本规范的规定进行外,尚应对原结构进行验算。验算时,应要求原结构、构件能承担n倍恒载标准值的作用。当可变荷载(不含地震作用)标准值与永久荷载标准值之比值不大于1时,取n=1.2;当该比值等于或大于2时,取n=1.5;其间按线性内插法确定。
160
制定依据:
为防止结构加固部分意外失效(如火灾或人为破坏等)而导致的建筑物坍塌,英、美等国有关结构加固设计的规程和指南要求:当使用胶粘剂或其他聚合物的加固方法时,其原结构、构件必须具有一定的承载力,以便在加固部分意外失效时能继续承受永久荷载和少量可变荷载的作用。以便为救援争取时间。
161Ⅴ.3受弯构件增大截面加固后的相对界限受压区高度ξb的计算问题
由于加固后的受弯构件正截面承载力可以近似地按照一次受力构件计算,且试验也验证了新增主筋一般能够屈服。因而可写出其相对界限受压区高度值如(5.2.4–1)式所示。
162ξb=
(5.2.4-1)εs1=
(5.2.4-2)对该式需要说明的是新增钢筋位置处的初始应变值
计算公式的如何推导问题。
163
这个公式的推导,引用了前苏联H.M.OHYФPИEB对受弯构件内力臂系数的取值(即0.85)。规范修订组之所以引用该值,是因为注意到CECS25:90规范早在1990年即已引用,而我国西南交通大学和东南大学也都认为该值可以近似地用于计算加固后构件的初始应变而不会有显著的偏差。况且采用该值偏于安全,故决定用以计算
值。
164[关于
计算式的推导]
在常用的砼强度等级及配筋率的情况下,可取内力臂系数η=0.85。此时,由内力臂z=0.85h01=h01-,可算得等效距形截面高度x=0.3ho1,而按中和轴到压区边缘确定的受压区高度xn=1.25×0.3ho1=0.375ho1。因此,根据平截面假设有:165同时,由:展开并整理得:
(5.2.4-2)166Ⅴ.4受弯构件粘贴加固破坏模式的控制问题
以纤维复合材加固梁、板为例的破坏模式:
(1)原纵向受拉钢筋首先屈服,随后受压混凝土压碎;
(2)原纵向受拉钢筋尚未屈服,受压区混凝土已先压碎;
(3)原纵向受拉钢筋首先屈服,随后纤维复合材拉断;
(4)纤维复合材分离破坏。
167纤维复合材分离破坏(FRPSeparationFailure)
——剥离破坏(Peelingoff)
——粘结失效(Bondfailure)剥离破坏示意图:粘结失效示意图:168
第(2)、(3)、(4)种破坏模式均属脆性破坏,必须采取有效措施予以避免:——对第(2)种破坏,应通过控制受弯构件加固后的相对界限受压区高度来避免
,即取ξb,f=0.85ξb,以限制最大加固量;——对第(3)种破坏,应通过限制纤维复合材强度利用系数
来避免,169>1.0时,取
为1.0,以保证最小加固量符合规范要求;——对第(4)种破坏,因影响因素十分复杂,只能通过采用合格的材料、正确的施工工艺和有效的锚固措施来防止其发生。
因此,本规范仅允许按第(1)种破坏模式确定计算方法。
170Ⅴ.5统一砼相对界限受压区高度确定方法的补充说明
本规范此次修订,对粘钢、粘贴纤维复合材加固后的砼相对界限受压区高度,统一按加固前控制值
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