結構粘鋼加固補強技術在廈門（新）站營運中心工程中的應用

曾明強

（廈門特房建設工程集團有限公司，福建廈門361000）

粘鋼加固是指用特種高強的粘合劑，將鋼板牢固粘結在被加固的部位，而起到增加強度，保障安全，長久使用的作用。它運用了建筑設計結構力學、化學建材、電測技術等多項專業技術知識，結合先進的施工工藝，為解決建筑加固中的難題做出了重要的貢獻，已逐步發展成為一項高新技術產業和先進施工技術。本人在廈門（新）站營運中心工程當項目經理期間，認真觀察該技術在該工程中的應用，學習有關各項技術的資料文獻，現將使用該技術的情況總結如下。

一、工程概況：

廈門（新）站營運中心工程位于廈門（新）站西南側，緊挨（新）站南廣場，主要規劃建設辦公用房及配套服務設施。A區某棟樓因使用功能變更，結構設計荷載增大，原設計的梁、板、柱的承載力達不到要求，故須對原結構進行加固補強處理。

二、加固方案及材料性能

相關部門綜合考慮到工程的實際情況、進度要求和經濟效益等方面的原因，決定采用粘鋼加固補強技術對原梁、板、柱進行加固。

粘鋼加固與其他方法相比,有如下優點：技術先進，性能好；所占空間小，不影響被加固結構外觀和使用空間；加固施工周期短；材料消耗少；工藝簡便等。

鋼板采用16錳鋼和3號鋼鋼板。

粘貼劑選用經鑒定并在規范中推薦的JGN建筑結構劑-ZL-JGN型建筑粘鋼膠。該膠是一種承載結構高性能的膠粘劑，主要用于建筑構件的外部粘鋼加固補強，特別適用于傳統土建加固法難以施工和一些工期要求緊的加固工程中。

三、設計要點

粘鋼加固梁、板、柱的設計和施工執行《建筑錨栓技術標準》和《混凝土結構加固技術規范》。

設計的原則是將高強的鋼板粘貼于被加固的鋼筋混凝土構件的受力部位前沿，即在柱子柱側、梁底、梁側、板面、板底等部位進行粘鋼補強，使粘貼的鋼板承受拉力，并與混凝土變形協調，共同受力。從而發揮鋼板的強度，提高被加固構件的抗剪、抗彎、抗壓承載力。

對于粘貼在受拉部位的鋼板，由于原受拉鋼筋的極限應變εsu=0.01，比3號鋼鋼板比例極限應變值εsy=0.001～0.0025大10倍以上，雖然加固鋼板比原鋼筋有應力滯后的情況，但破壞時鋼板一般均能大到屈服強度，因此，其截面設計可按一般構件計算。

采用粘貼鋼板對梁、板構件進行受彎加固時的承載力計算，除應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》對受彎構件正截面承載力計算的基本假定外，尚應符合下列要求：

1構件達到受彎承載能力極限狀態時，粘貼鋼板的拉應變按截面應變保持平面的假定確定，但不應超過鋼板的允許拉應變；

2當考慮二次受力影響時，應根據加固時的荷載狀況，按截面應變保持平面的假定計算加固前受拉區邊緣混凝土的初始應變；

3在達到受彎承載能力極限狀態前，鋼板與混凝土之間不發生粘結剝離破壞。

粘鋼加固結合面的粘結強度主要取決于混凝土強度，因此被加固構件的強度不能太低。原結構的混凝土強度為C35，且主體經驗收通過，質量達到市優，適合用粘鋼進行結構加固補強。

四、粘鋼加固柱、梁、板設計的一般構造形式

柱：在與彎矩發生平面垂直的兩個面粘貼16錳鋼豎向板條，在箍板間隙處用3號鋼墊板填充。通長設置bu×t間距b的U形箍板，兩個箍板對接，板縫用3號鋼鋼板封口。箍板可以約束豎向鋼板的橫向變形，增強其抵抗平面外屈曲變形的能力，增加豎向板條的錨固作用，亦可部分約束核心混凝土的橫向變形，提高核心混凝土的軸向抗壓強度，起到套箍的作用。具體做法和節點處理見附圖（圖1、圖2）∶

圖1

圖2

框架梁：梁面在負彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板。梁腹全跨布置bu×t間距b的U形箍板，用3號鋼鋼板封口，可以增加縱向鋼板的錨固作用，亦可增加梁端部的抗剪能力。具體做法和節點處理見附圖∶（圖3、圖4）

圖3

圖4

次梁：屬多跨連續梁。梁面在負彎矩位置，即從支座邊緣往跨中1/3凈跨，懸臂梁的上表面，梁底全跨粘貼鋼板，做法同框架梁。具體做法和節點處理見附圖（圖5）：

板：根據板的實際受力情況，在板底和板面受拉部位粘貼3號鋼鋼板。具體做法和節點處理見附圖（圖6）：

五、加固施工

1結構加固補強的施工工藝流程如下：表面處理——配膠，卸荷——固定及加壓——固化——檢驗——防腐處理

2加固施工操作方法：

對于原混凝土構件的粘合面，可用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2~3mm厚的表層，直至露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒，或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。對濕度較大的混凝土構件，尚需進行人工干燥處理。

圖5

圖6

⑴對于鋼板未生銹或輕微生銹的，可用噴砂、砂布或平砂輪打磨，直至出現金屬光澤。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直。其后用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。如鋼板銹蝕較嚴重，須用適度鹽酸浸泡20分鐘，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道，在粘鋼前應對構件適量卸荷。

⑵ZL-JGN建筑結構膠為A、B雙組分包裝，A組分為白色粘稠膏狀物，B組分為黑色粘稠液體，在秤量前必須先將A、B膠分別攪拌均勻，使用時按A：B=3：1進行秤量，再將兩組材料混合，用電動拌均勻8-10分鐘，立即使用，施工時間不超過30鐘。嚴格按照ZL-JGN建筑結構膠的使用說明書的規定，對甲、乙兩組分膠進行配制，用手提電動攪拌器進行攪拌，拌至色澤完全均勻為止。

⑶粘貼膠配制好后，用抹刀同時涂在已處理好的混凝土表面和鋼板貼合面，為了使膠能充分濕潤、滲透、擴散、粘附與粘合面，宜先用少量膠于結合面來回刮涂數遍，再添抹至所需厚度（1~3mm），中間厚邊緣薄，然后將鋼板粘貼于預定位置。

⑷鋼板粘貼好后立即用夾具、支撐、或膨脹螺栓等固定，并適當加壓，以使膠液從鋼板邊緣開始擠出為度。

⑸檢驗采用聲振法檢驗，錨固區有效粘結面積不小于90%，非錨固區有效粘結面積不應少于70%。

⑹外部粘鋼加固鋼板，應按設計要求進行防腐處理。在鋼板粘貼完畢，卸下支撐，在鋼板表面涂刷一層防腐膠，在未干之前噴上一層中砂。

六、經濟社會效益

粘鋼技術在廈門（新）站營運中心工程中的應用，成功解決了該工程因使用功能變更后，荷載增大所帶來的結構承載力不足等問題，施工工期短，操作簡便，且節省國家投資，節約資源，取得了良好的經濟效益和社會效益。

運用粘鋼技術對結構進行加固補強在廈門地區的研究和運用已取得了一定的突破性的發展，技術比較成熟。已成功地運用在如：廈門海滄大橋東西錨體、廈門國際機場停車場梁板加固、廈門國際會展中心等大型結構的加固，解決了一些建筑加固中的實際問題。

該項技術適用于橋梁、房屋等鋼筋混凝土結構建筑物的加固補強、舊建筑物的增層改造、建筑物裂縫的修補等，不必破壞原有結構的構造，應用前景非常廣泛。

[1]混凝土結構設計規范（GB50010-2002）[s].

[2]混凝土結構加固技術規范（CECS25：90）[s].

[3]建筑抗震加固技術規程（JGJ116-98）[s].

[4]碳纖維片材加固混凝土結構技術規程（CECS146：2003）[s].

[5]卓尚木，季直倉等.鋼筋混凝土結構事故分析與加固[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.10.