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外包型鋼加固，受彎構(gòu)件正截面加固設(shè)計（一）加固方法

采用外粘型鋼法加固混凝土梁時，應(yīng)首先將梁截面的四隅打磨成圓角，然后用卡具勒緊，使角鋼肢緊貼于混凝土表面，以消除過大間隙引起的變形。若梁的受壓區(qū)有翼緣或有樓板時，可將梁頂面兩隅的角鋼改為鋼板加固。沿梁軸線每隔一定距離設(shè)置箍板，并與角鋼焊接，當(dāng)梁上部有樓板時，U形箍應(yīng)穿過樓板，與另加的型鋼焊接，或注膠錨固，箍板應(yīng)在注膠黏結(jié)前與加固角鋼焊接。在加固完成后，還需在型鋼表面噴抹高強度水泥砂漿保護(hù)層，并在保護(hù)層中布置鋼絲網(wǎng)防裂。

（二）構(gòu)造要求

1） 采用外粘型鋼加固梁時，應(yīng)優(yōu)先選用角鋼；角鋼的厚度不應(yīng)小于5 mm，角鋼的邊長不應(yīng)小于50 mm。沿梁軸線方向應(yīng)每隔一定距離用扁俐制作的箍板或綴板與角鋼焊接。

當(dāng)有樓板時，U 形箍板或其附加的螺桿應(yīng)穿過樓板，與另加的條形鋼板焊接或嵌入樓板后予以膠錨。箍板、綴板應(yīng)在膠黏前與加固角鋼焊接，當(dāng)鋼箍板需穿過樓板或膠錨時，可采用半重疊鉆孔法，將圓孔擴(kuò)成矩形扁孔；

待箍板穿插安裝、焊接完畢后，再用結(jié)構(gòu)膠注入孔中予以封閉或錨固。箍板或綴板截面不應(yīng)小于40mmx4 mm，其間距不應(yīng)大于20r（r為單根角鋼截面的小回轉(zhuǎn)半徑），且不應(yīng)大于500mm；在節(jié)點區(qū)，其間距應(yīng)適當(dāng)加密。

（2）外粘型鋼的兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固。梁角鋼應(yīng)與柱角鋼相互焊接，必要時可加焊鋼帶或鋼筋條，使柱兩側(cè)的梁相互連接。

（3）外粘型鋼的注膠應(yīng)在型鋼構(gòu)架焊接完成后進(jìn)行，膠縫厚度宜控制在3-5 mm；局部允許有長度不大于300 mm，厚度不大于8 mm的膠縫，但不得出現(xiàn)在角鋼端部600 mm范圍內(nèi)。

淺析學(xué)校抗震加固1、中小學(xué)校建筑存在的問題

目前教學(xué)樓存在的主要問題：

1)沒有采取抗震構(gòu)造措施，砌體結(jié)構(gòu)無圈梁及構(gòu)造柱；

2)有抗震設(shè)防，但抗震措施沒有達(dá)到《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的要求；

3)單面走廊砌體較多；

4)樓梯間在兩端；

5)砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重；

6)單跨框架結(jié)構(gòu)，兩方向剛度相差較大；

7)施工質(zhì)量差，預(yù)制板無扒子筋，砌筑砂漿標(biāo)號低。

單面走廊砌體教學(xué)樓只有兩道縱墻，縱墻上門窗洞較多，對縱墻的削弱很大，且單面走廊砌體教學(xué)樓高寬比較大，由高烈度的作用產(chǎn)生的傾覆力矩所引起的彎曲應(yīng)力超過磚砌體抗拉強度時，磚墻就會開裂，是抗震性能稍差的一種結(jié)構(gòu)形式。

砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重的教學(xué)樓數(shù)目也較多，唐山大中，縱墻承重的砌體結(jié)構(gòu)的破壞比橫墻承重、縱橫墻承重結(jié)構(gòu)的破壞都大。

單跨框架整體結(jié)構(gòu)缺乏贅余，沒有多道抗震防線。由于橫向跨度較大，梁截面尺寸較大，設(shè)計中不容易控制梁的配筋量及樓板對框架梁的承載力和剛度增大的影響，極易設(shè)計成強梁弱柱的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力大大降低，且兩個方向剛度相差較大，大震中容易倒塌。

有的框架結(jié)構(gòu)在外廊的外側(cè)增加了一道框架柱，但由于兩排框架柱相鄰較近，不但沒有起到多道防線的作用，反而由于兩側(cè)剛度不均，在作用下容易造成扭轉(zhuǎn)破壞。

總之，由于經(jīng)濟(jì)水平的限制，目前我國中小學(xué)校舍中絕大部分為砌體結(jié)構(gòu)，而且許多無抗震設(shè)防，因此對砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固就顯得尤為重要。

2、對教學(xué)建筑的抗震加固設(shè)計的思考

2.1多層砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的震害

汶川的震害表明，教學(xué)建筑由于沒有抗震設(shè)防，或雖有抗震設(shè)防但設(shè)計及施工質(zhì)量不到位，造成許多房屋嚴(yán)重破壞或倒塌。

中小學(xué)多層結(jié)構(gòu)教學(xué)樓主要的抗側(cè)力構(gòu)件為磚墻，磚墻的間距一般較大，需要樓板、屋蓋有足夠的強度和剛度，以便傳遞水平力并限制墻體的水平位移。但目前校舍預(yù)制板與墻體無連接，板與板之間的連接不是鋼筋混凝土而是細(xì)石混凝土灌縫，在作用下，板無法起到傳遞力的作用，更無法限制墻體的位移，且還會在墻體間滑動或脫落，容易使樓體倒塌。

很多教學(xué)樓縱橫墻無連接或連接較差、有的校舍無圈梁及構(gòu)造柱，使校舍在作用下外墻與內(nèi)墻拉脫進(jìn)而失穩(wěn)倒塌；還有的校舍窗間墻尺寸較小、砌體強度差，在作用下發(fā)生剪切破壞，窗間墻產(chǎn)生斜裂縫或交叉裂縫，進(jìn)而喪失承受豎向荷載的能力，造成樓體倒塌。

歷次表明，樓梯間在房屋兩端的房屋破壞嚴(yán)重。89版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第五章多層砌體房屋中的第5.1.4條明確規(guī)定：樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。樓梯間外側(cè)的墻體由于沒有樓板約束并傳遞力，沒有其他墻體和這道墻共同工作，如遇作用，容易首先破壞，該道墻的破壞會導(dǎo)致樓梯的破壞，從而造成人員無法逃生。

2.2加固設(shè)計需要特別注意的有關(guān)規(guī)定

《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》第6.0.8條“教育建筑中，幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂，抗震設(shè)防類別不低于重點設(shè)防類”，第3.0.3條“重點設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強其抗震措施；但抗震設(shè)防烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其作用?！?

根據(jù)上述條款，有一部分砌體結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓在抗震設(shè)防類別變?yōu)橐翌惡?，其圈梁、?gòu)造柱的設(shè)置位置及圈梁的配筋將不滿足規(guī)范要求，因此需在加固設(shè)計時結(jié)合所使用的加固方法考慮進(jìn)行抗震加固。還有的砌體教學(xué)樓層數(shù)及高度超過了要求，也需進(jìn)行抗震加固。

由于外廊式及單面走廊式砌體校舍抗震性能稍差，B類砌體應(yīng)根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.5條第2款第4項：“外廊式和單面走廊式的多層房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，分別按本款)～3)項的要求檢查構(gòu)造柱或芯柱，且單面走廊兩側(cè)的縱墻均應(yīng)按外墻處理”的規(guī)定進(jìn)行加固設(shè)計。

2.3多層砌體結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計

校舍的加固受限于校舍的實際情況，往往很難實現(xiàn)理想的加固方案，如外墻、樓地面的裝修完好，對于此種情況，宜著重檢查樓板的連接情況，扒子筋是否完好，板縫間是否用鋼筋混凝土填實以及樓板支承在梁或墻上的長度是否滿足規(guī)范要求等。優(yōu)先采用不破壞地面裝修的加固方案，如板下加支撐等，以減少樓板在拆除樓面的過程中的損傷。外墻已裝修完好的砌體校舍可采用單面鋼筋混凝土板墻的方法加固，在教室內(nèi)部增設(shè)板墻，避免破壞外裝修，盡量減少因加固而引起的不必要的浪費。

當(dāng)層數(shù)和總高度不超過規(guī)定，但墻體抗震承載力不滿足要求時，國標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)推薦的加固方法有以下幾種：

1)墻體所需要的抗震承載力與綜合抗震承載力的差值＜60%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M2.5和M5)、＜50%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M7.5)、＜45%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M10)時，可采用鋼筋混凝土板墻加固；單面板墻和雙面板墻加固方法的選擇主要受校舍加固條件的限制，其加固后的墻段提高系數(shù)相同。

2)砌體墻經(jīng)計算，其綜合抗震承載力與現(xiàn)有校舍所需要的抗震承載力相差10%～70%時，且墻體砌筑砂漿的實際強度等級＜M2.5的砌體結(jié)構(gòu)，可采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固；由于單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層對砌體強度的提高有限，且加固效果較差，對于抗震設(shè)防類別為乙類的中小學(xué)校舍，建議采用雙面鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固。

3)實際圈梁和構(gòu)造柱布置不符合《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》要求或需要加強內(nèi)外墻連接整體性的校舍，可采用外加圈梁-鋼筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法時，單面板墻及單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層內(nèi)的配筋加強帶不能代替圈梁和構(gòu)造柱。

當(dāng)校舍總高度及層數(shù)超過規(guī)定限值時，應(yīng)采用改變結(jié)構(gòu)體系的加固方案。國標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)介紹的改變結(jié)構(gòu)體系法有兩種方式：

雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法及增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法。此時水平及豎向配筋加強帶均應(yīng)設(shè)置，且配筋宜按剪力墻結(jié)構(gòu)配筋，墻端、縱橫墻連接處及門窗洞口邊宜設(shè)置邊緣構(gòu)件。

對于獨立磚柱，當(dāng)其截面尺寸較小時，如采用較薄的鋼筋混凝土套加固，由于所增加的剛度有限，在作用下，其所承擔(dān)的力相對較小，在進(jìn)行剪力分配時可忽略不計，只按組合磚砌體受壓構(gòu)件進(jìn)行配筋的計算。

對于內(nèi)框架及空斗墻結(jié)構(gòu)的中小學(xué)校舍，由于其抗震性能較差，且即便經(jīng)過加固其抗震性能的提高依然有限，建議拆除。

2.4加固設(shè)計及施工單位選擇的重要性

抗震加固受現(xiàn)有校舍的條件限制，對設(shè)計及施工的要求均較高，因此提高設(shè)計施工技術(shù)人員的整體素質(zhì)就顯得尤為重要。在調(diào)研中曾發(fā)現(xiàn)，新加固的建筑就沒有達(dá)到加固效果，主要原因是加固設(shè)計人員設(shè)計水平有限，沒有加固需加固的部位或沒有采用正確的加固方法。建議各省市應(yīng)根據(jù)具體情況，選擇有一定設(shè)計水平及施工經(jīng)驗的專門的單位進(jìn)行加固設(shè)計及加固施工，避免由于設(shè)計及施工不當(dāng)而造成加固效果不佳或達(dá)不到預(yù)期效果的情況出現(xiàn)，避免國家財力、物力的損失。

結(jié)語

學(xué)校建筑的抗震加固設(shè)計及施工的意義特別重大，應(yīng)引起設(shè)計及施工人員的高度重視，認(rèn)真對待，并且應(yīng)熟悉相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，避免錯誤的設(shè)計及施工造成有嚴(yán)重缺陷的結(jié)構(gòu)，以提高學(xué)校建筑的抗震性。

加固中的表面處理，真的那么重要？隨著結(jié)構(gòu)使用年限的增加，結(jié)構(gòu)的安全性能會存在不同程度的下降，為了延長結(jié)構(gòu)使用壽命，提高結(jié)構(gòu)安全儲備，就必須對其進(jìn)行加固處理。結(jié)構(gòu)加固是一項復(fù)雜的工程，無論是前期的設(shè)計還是后期的施工，都與結(jié)構(gòu)的安全直接關(guān)聯(lián)，因此在實施的過程中要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與高度的重視來保證加固的質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)加固從施工方法的角度看，已經(jīng)有多套成熟的工藝，各種工藝都有其獨特之處與不同的適用條件。然而在對不同的工藝進(jìn)行對比中，可以看出其中存在很多相似之處，表面處理就是在不同工藝中均有提到的工序。

加固前基材的處理

可以說，在碳纖維加固、粘鋼加固等需要利用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行加固的方法中，基材表面的狀態(tài)會直接影響到后期的加固效果。這是由于基材表面處理不合格會直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)膠的粘接性能下降，影響基材與加固材料形成整體共同受力。為了避免此情況，首先就要注意基材表面的潔凈程度，包括表面灰塵、浮渣、污穢等都要徹底清理干凈。

另外，由于基材所處環(huán)境復(fù)雜多變，環(huán)境因素也不容忽視。一般情況下，施工時基材應(yīng)處于干燥的狀態(tài)，若混凝土基材表面的含水率高于4%，那么無論是碳纖維加固還是粘鋼加固，粘接性能都會受到影響。因此，含水率超過要求的基材必須進(jìn)行干燥處理，或采用水下/抗潮濕結(jié)構(gòu)膠以保障粘接效果。

對于采用結(jié)構(gòu)膠的加固方法來說，基材表面溫度也是重要的影響因素?；臏囟鹊?，會直接影響到膠體的固化，施工困難的同時也無法保證后期的強度，導(dǎo)致常規(guī)結(jié)構(gòu)膠只能適用于5℃以上的環(huán)境中。針對于這種情況，我們有兩種解決思路，首先可以采用加熱措施，保證基材處于溫度適宜的環(huán)境下；如果需要操作簡單，不影響施工的解決辦法，就需要采用超低溫結(jié)構(gòu)膠了。

加固后材料的處理

如果說加固施工前的表面處理是為了結(jié)構(gòu)膠能夠順利固化、發(fā)揮強度，加固后的表面處理則是為了結(jié)構(gòu)長期安全性能的充分考慮。我們可以繼續(xù)拿碳纖維加固與粘鋼加固，這兩種適用面廣泛的加固方法舉例說明。

  首先施工完畢的碳纖維復(fù)合材表面，必須進(jìn)行表面防護(hù)處理。這是因為雖然碳纖維復(fù)合材耐久性好、抗腐蝕性能強，但出于延緩材料老化與延長使用壽命的角度考慮，仍要避免長期的陽光照射或介質(zhì)腐蝕，以保障碳纖維復(fù)合材能夠長期、穩(wěn)定的與基材共同受力。另外，由于配套結(jié)構(gòu)膠可燃的性質(zhì)，若原結(jié)構(gòu)有防火要求，尚需在表面進(jìn)行防火處理。

粘鋼加固施工后的表面處理，主要是由于鋼板自身耐腐蝕性能較差的因素。粘鋼加固采用的鋼板一般較薄，一旦發(fā)生銹蝕，鋼板的截面將被顯著削弱，影響鋼板整體性；另一方面，銹蝕還可能引起鋼板與基材粘合面的剝離破壞，產(chǎn)生嚴(yán)重安全隱患，因此，粘鋼加固后的表面處理是極為必要的。

  綜上所述，表面處理在加固中具有重要的意義。結(jié)構(gòu)加固事關(guān)建筑安全，表面處理僅是其中的重要環(huán)節(jié)之一，只有設(shè)計、材料、施工全部環(huán)節(jié)的認(rèn)真對待，方可保障結(jié)構(gòu)安全。