植筋后錨固技術在結構加固改造工程中的應用

摘 要:后錨固植筋技術因其施工簡便、安全可靠，在建筑物加固改造工程中得到了日益廣泛的應用。本文結合實際工程項目，簡要敘述了植筋技術的設計施工要點，旨在與同行工程技術人員共同探討。

關鍵詞：植筋技術普通鋼筋后錨固

中圖分類號：U2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)05(a)-0097-01

1 工程概況

由于建筑功能調整的需要，某住宅小區(qū)16＃樓(商場)中樓梯將由原1)三跑樓梯改造成中跑兩分樓梯。然而，此時原設計樓梯的主要結構均已完成，因此便提出了如何在已有結構上進行改造的技術問題。

2 結構改造方案比較

以一層平面處理為例，簡要介紹三個改造方案，并逐一進行比較對比。

2.1 鋼結構樓梯

因為鋼結構樓梯具有施工方便、快捷和造型輕巧多變的特點。在各種方案中我們首先考慮的是鋼結構樓梯。但是原結構設計為框架結構，改造后仍需要保持原建筑穩(wěn)重的風格。加之，如果三層全部采用鋼結構樓梯，鋼材消耗較大。盡管目前國內鋼材價格已經放開、下浮很多，但是總預算仍會超出不少，業(yè)主難以接受。

2.2 鑿除原結構

另一種方案是把原結構與樓梯相關的部分鑿除，即在D～K軸線間與斜梯板連接的部分，以及D軸線以下部分鑿除，再按照常規(guī)設計放置梯板鋼筋，澆搗成型。該方法直接明了，但與施工單位聯(lián)系后發(fā)現(xiàn)，施工難度較大。首先是混凝土鑿除的工作面太大，且難以保證原有鋼筋不被擾動;其次，梯板的主筋形狀為“彎折型”，施工放樣有一定難度。

2.3 植筋后錨固技術

植筋后錨固技術是以專門研制的粘合劑將鋼筋植入混凝土一定深度，并以充分利用鋼筋強度為條件確定其抗拉承載力的一種新型連接錨固技術。國外植筋錨固技術在實際工程中的應用已經有40多年的歷史，國內是近10年才逐漸應用于各種結構改擴建工程中。植筋技術施工便捷，安全可靠，可操作性強。其的標準施工程序為:鉆孔——清孔——注射粘合劑——植入鋼筋——等待固化——質檢。

經過充分論證，綜合技術可靠性和資金可行性考慮，最后決定采用植筋后錨固技術對該項目進行改造。具體實施方案如下:

采用德國慧魚集團(太倉)建筑錨栓有限公司的植筋系統(tǒng)產品(FISV 360S)和施工技術，僅需在D軸線框架梁右側樓板處開鑿一個約1000mm寬的施工作業(yè)面，按照標準施工程序，將鋼筋植入D軸線以左的框架梁內，再將樓梯斜梯段的主筋與被植鋼筋進行焊接，最后澆筑高一強度等級的混凝土，養(yǎng)護適當時間即可正常使用。植筋時，植入鋼筋應滿足錨固長度的要求，以保證植筋系統(tǒng)充分利用鋼材強度。本工程混凝土強度等級為C30，梯段主筋為Φ14×150，因此被植筋鋼筋仍選用Φ14鋼筋，埋深為15d＝210mm。

對于半平臺處K軸線平臺梁1，亦采用植筋技術將鋼筋植入框架柱內，然后與梁主筋焊接。與斜梯板相連接的平臺梁2則按普通混凝土結構施工，此梁支承于新增設的小柱上。

3 植筋的設計分析

3.1 試驗確定的植筋力學性能

為了保證原有結構受力的延續(xù)性，被植鋼筋仍然選用Φ14鋼筋。根據慧魚植筋技術參數(shù)可得，錨固深度至少為14d，即可達到充分利用鋼材的抗拉強度(也即失效模式由鋼筋強度控制，不會出現(xiàn)拔出破壞)。

3.2 植筋系統(tǒng)設計計算原理

植筋系統(tǒng)的承載原理與鋼筋在混凝土中的錨固機理類似，即借助界面化學粘結作用將鋼筋錨固在基材上，并依靠界面粘結力將外力傳遞到基材，進而起到承受荷載的作用。

國內外眾多試驗結果表明，在錨固范圍內粘結強度均勻分布的假定是成立的。Cook在他的論文中做了進一步的說明[1][2]。同時，在美國的一個非線性數(shù)值分析中也證實了這樣的假設，給出了相應的計算結果。從圖中可以看出τ值在不同等級荷載作用下，沿鋼筋深度范圍內的分布是不均勻的;但是隨著荷載的增加(曲線從左到右)，特別在接近破壞荷載作用時，其分布又逐漸趨于穩(wěn)定。

3.3 植筋系統(tǒng)設計計算公式

根據界面粘結強度均勻分布的假設，植筋系統(tǒng)界面粘結破壞的承載力設計值計算可按下式計算:(1)

其中:τrd=界面粘結強度設計值(MPa);

lb=鋼筋的有效埋深(mm)。

不同的植筋膠粘劑產品，因為組分的性質不同，其界面粘結強度τ值有很大差異。目前，歐洲主要參照歐洲技術委員會的標準ETAG第五部分(化學粘結錨栓)[4]中的相關內容，對植筋的界面粘結強度進行測試，即采用對植筋做單向拉伸試驗的方法確定。

參照公式(3.1.1)、(3.1.2)和(3.3.1)可以得出植筋界面粘結強度標準值τR，k＝13.54N/mm2。按照公式(3.3.1)，取γb=2.5，實際埋深為15d(210mm)，可以得出植筋粘結破壞承載力設計值為:

滿足設計要求。

雖然植筋后錨固系統(tǒng)在目前的加固改建工程中得到了廣泛的應用，但是其設計計算方法沒有統(tǒng)一的模式，也因此成為了加固工程界的熱點話題。

4 結語

本工程按照植筋后錨固技術施工，為整個工程的順利竣工贏得了時間。施工完成半年后，多次進行觀測，從未發(fā)現(xiàn)開裂、撓曲等異常現(xiàn)象。

綜上所述，根據理論分析和工程實踐證明，植筋后錨固技術是一種安全可靠、操作方便的加固改造技術，值得在實際工程中推廣應用。

參考文獻

[1]蕭雯，吳進，張欣.植筋系統(tǒng)承載力設計計算研究——考慮系統(tǒng)施工質量分項安全系數(shù).四川建筑科學研究，2002年第2期。

[2]ETAG NO.001，Part five:Bonded Anchors，August 2000.