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摘要:哈尔滨工业大学(深圳)荔园四食堂加建工程是在现有三层的基础上扩建一层变为四层。食堂加建工程的工期紧、任务重、难点多,项目人员对于施工过程比较关键的问题,如加固顺序、施工方法、控制措施及验收重点进行重点分析和总结,融合应用“PDCA”循环工作方法,不断落实深化现场质量管理,稳步提升项目实体质量。
关键词:粘钢加固;加固性能;施工影响;结构安全
一 引言
当建筑使用年限较长时或由于使用维修不当、建造质量缺陷等导致危及结构安全的问题出现,或是为了迎合新的使用要求,建筑要改变功能用途或进行扩建加层等也需要针对原结构采取加固措施。结构加固工程目的是通过采取加固措施来实现结构修复、补强、提高构件的承载力、增强建筑使用功能、满足结构安全性要求。
二 加固工程概况
哈尔滨工业大学(深圳)荔园四食堂的原结构为混凝土框架结构。根据结构加固设计图纸显示,结构加固的形式一共分为两种:一是针对钢筋混凝土结构采用粘钢板加固形式;二是混凝土加大截面形式。本文主要对粘钢板加固形式展开详细分析总结。
三 粘钢加固措施
柱的加固:钢筋混凝土柱为矩形柱,在柱四角用粘角钢,然后在角钢之间焊接辍板,梁区用钢筋植筋穿梁与钢板焊接;
梁的加固:将钢板与梁采用结构胶粘贴加固,用U型箍加固在粘贴钢板及梁两侧面上,最后用化学螺栓固定。
板的加固:板顶处在支座梁上粘钢板,支座两侧伸出一定距离,板底处则在支座梁之间粘钢板
四 加固工程施工顺序
1)整体加固施工顺序:
待下层完成后转到上层,按先主梁、再次梁、后楼板的顺序。待下部的混凝土构件全部加固完毕并达到设计强度后,方可做加层施工。
2)构件加固施工顺序:
(1)拆除加固区域的建筑墙。
(2)稳固可靠地支承需改造(包括打掉部分)加固部位及受其影响的相邻部位,并通过计算来复核支撑脚手架在梁板施工阶段的承载力。
(3)剔除需加固部位的抹灰及装饰面层。
(4)剔除需拆除部分的混凝土,拆除应遵循从上层往下层进行施工的原则,剔除梁、板混凝土应使用小锤进行剔凿,严禁使用大锤或风镐,避免产生剧烈震动对原结构造成损坏;留用的钢筋应及时保护并严禁随意切割。
(5)对需加固的构件进行加固施工。
五 粘贴钢板加固的施工方法
1)混凝土表面及内部缺陷处理
对于完全剔除装饰面层的混凝土应全面检查,标识出原结构存在的缺陷。对于表面收缩裂缝及露筋等现象,采用修补砂浆进行封闭修复处理,并将面层压光。
对于柱的四个阳角位置要进行倒角处理,需将其打磨成半径不小于2cm的圆弧状,梁角部位抹修补砂浆时应按原倒角开关抹成半径不小于2cm的圆弧状。宜采用定型模具,可使角弧度保持均匀一致。抹灰表面应进行全面压光。表面粗糙不平的部位,待砂浆达到设计强度后应及时进行局部打磨处理。
修复完成的砼表面应清理干净,保持干燥状态。
2)钢板加工
现场切割钢板选用等离子切割机,可保证钢板不变形,不影响钢板的材质,很好地保证钢板切割的质量。U型箍以及压条钢板提前在钢板上标识出锚固螺栓的孔位所在,采用进口磁力钻在钢板上精准钻孔,钻孔时严格控制孔径(允许偏差+1mm)及孔圆度(允许偏差2mm)。
3)钢板表面处理
钢板粘接面必须除锈和进行粗糙度处理:用砂轮机(角磨机)打磨除锈,纹路必须跟构件的受力方向垂直,不断打磨直至出现明显的金属光泽。清洁可用干棉布擦拭,或用棉布沾丙酮拭净表面,静置干燥后备用。
4)混凝土表面处理
混凝土表面用金刚石角磨片进行打磨,除去粉刷层及疏松层,直至混凝土的新面完全露出为止。针对其中凸凹较大的表面,凸面用手锤打平,凹处用高标号水泥砂浆抹平即可。打磨面积应大于钢板每边1-2cm,梁底的棱角应打磨成圆角,并用空压机吹除干净表面的粉粒,随后用棉布沾丙酮拭净砼粘结面,最终应以手触表面无粉尘为准。
5)配制胶粘剂
锚固树脂胶(粘钢型)分为甲、乙双组分,配制场所应选择在通风良好处,用干净的容器和称重衡器严格按照配合比进行混合,用搅拌器搅拌约5-10分钟,直至色泽均匀为止。搅拌时沿同一个方向搅拌,尽量避免混入空气导致内部产生气泡。
6)粘贴
粘贴之前,先把钢板临时固定,根据钢板上的螺栓孔位置打膨胀螺栓眼,打完眼后应及时清理干净。胶粘剂配制完毕后,在钢板及砼粘贴面上同时进行涂胶,按照两侧薄、中间厚的原则,厚度尽量均匀,平均厚度控制在2-4mm,随后将钢板与砼面进行粘贴。
7)固定与加压
钢板粘贴后,用卡具和螺栓校准固定牢固,并进行适当的加压,以使胶层充分接触砼与钢板表面。用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板,确保基本上无空洞、空鼓现象,当有少许胶液从钢板两侧边缝挤出时,表示已粘贴密实,粘贴钢板顺利完成,否则应剥下钢板进行补胶和重新粘贴。
8)粘接钢板的表面处理
粘接钢板加固完成后应对其表面涂刷防火漆和防锈漆加以保护。
六 过程控制及验收重点注意事项
1)胶粘剂的配制和粘贴施工:
(1)胶粘剂应按产品说明书进行配制,现配现用,配制时容器应干净,搅拌应均匀,避免水分异物进入。
(2)将胶粘剂涂抹于砼构件表面及钢板粘贴面上,使其充分浸润渗透扩散粘附于结合面,宜先用少量胶粘剂在结合面上来回刮抹,再加胶涂抹至2-4mm的厚度,涂抹时应注意中间厚边缘薄,及时将钢板粘贴于预定位置并检查粘贴面是否有空隙。
(3)钢板粘贴后立即用卡具支撑和螺栓将钢板校准固定牢固,并适当加压,以胶粘剂刚从钢板边挤出少许为宜,螺栓作为钢板的永久附加锚固措施,其埋设孔洞应与固定钢板一道于涂胶前配钻,并在固定钢板的时候拧紧。
(4)在胶粘剂完全固化之前不得对钢板产生任何形式的扰动。
(5)固化后,撤除临时固定设备,并检查粘结密实度。
2)焊接质量控制
采用与粘贴用钢板的技术性能相适应的焊接材料,焊接时应保证满焊,不得出现表面裂纹、气泡、未焊透、未填满、以及肉眼可见的夹渣等缺陷。焊接构件必须经专人检查合格方可投入使用。
3)钢构件的保护:
在钢板表面涂刷防火漆和防锈漆加以保护,并在抹灰时涂刷一道混凝土界面剂,水泥砂浆的厚度应根据计算确定且不得小于以下要求:柱、梁≥25mm,,板≥15mm。
4)检验质量要求
(1)加固构件的粘钢质量检验一般是从外观方面来检查钢板边缘溢胶情况、色泽、硬化程度,并以小锤轻轻敲击钢板,从听声音来判断粘结密实度,并检验钢板的有效粘结面积。锚固区的有效粘结面积不应小于95%,否则应将其剥下重新粘结或注胶。
(2)钢板尺寸偏差控制:不允许有负偏差,正偏差<5mm。
(3)板底U型箍钢板间距偏差<15mm。
(4)钢板边缘处胶要饱满,不得欠胶。
(5)钢板膨胀螺栓孔位间距要保持均匀,孔径的允许偏差为+1mm,孔圆度的允许偏差为2cm。
七 结语
粘贴钢板的加固工艺相较于其他加固工艺来说具有施工简单快捷、灵活多样、经济等优点,并且加固性能好于目前大部分的加固方法。粘钢加固可对整栋建筑进行针对性补强,从许多细节上进行恰到好处的处理和加固,经过多年来的工程实践,已证明其良好的品质保障。经过粘钢加固后的结构强度和刚度均能满足设计要求,对建筑改造扩建来说意义非凡。
参考文献:
[1] 殷惠君.《建筑结构加固、改造综合技术研究》.同济大学.2009
[2] 段尔焕,李淑兰,赵光浩.工程安全鉴定与加固技术.人民交通出版社.2004.9.1
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