7鋼筋混凝土受壓構(gòu)件加固

1、 本本 章章 提提 要要 本章論述了混凝土柱的破壞及原因，介紹了增大本章論述了混凝土柱的破壞及原因，介紹了增大截面法、外包鋼法、預(yù)應(yīng)力加固法等加固方法。截面法、外包鋼法、預(yù)應(yīng)力加固法等加固方法。對這些方法不僅要掌握承載力的計(jì)算方法，而且對這些方法不僅要掌握承載力的計(jì)算方法，而且應(yīng)熟知其構(gòu)造要求。應(yīng)熟知其構(gòu)造要求。 7.1.1混凝土柱破壞特征混凝土柱破壞特征 鋼筋混凝土柱的破壞形態(tài)可分為受壓破壞鋼筋混凝土柱的破壞形態(tài)可分為受壓破壞(包括軸包括軸壓柱和小偏壓柱壓柱和小偏壓柱)和受拉破壞和受拉破壞(大偏壓柱大偏壓柱)兩類。兩類。 軸壓柱破壞特征軸壓柱破壞特征 小偏心受壓柱破壞特征小偏心受壓柱破壞特征

2、 大偏心受壓柱破壞特征大偏心受壓柱破壞特征 軸心受壓往的受力過程為，在較大外載作用下首軸心受壓往的受力過程為，在較大外載作用下首先出現(xiàn)大致與荷載作用方向平行的縱向裂縫，而先出現(xiàn)大致與荷載作用方向平行的縱向裂縫，而后保護(hù)層混凝土起皮一剝落一混凝土被壓碎一崩后保護(hù)層混凝土起皮一剝落一混凝土被壓碎一崩裂。上述過程隨往中鋼筋布置不同而稍有差異。裂。上述過程隨往中鋼筋布置不同而稍有差異。例如，當(dāng)混凝土保護(hù)層較薄，箍筋間距較大時(shí)，例如，當(dāng)混凝土保護(hù)層較薄，箍筋間距較大時(shí)，鋼筋外圍的混凝十保護(hù)層出現(xiàn)起皮、劈裂或剝落鋼筋外圍的混凝十保護(hù)層出現(xiàn)起皮、劈裂或剝落后，鋼筋很快地被壓鼓成燈籠狀。后，鋼筋很快地被壓鼓成

3、燈籠狀。 這種破壞帶有很大的突然性，破壞時(shí)構(gòu)件的縱向這種破壞帶有很大的突然性，破壞時(shí)構(gòu)件的縱向變形很小。變形很小。1）軸壓柱的破壞特征 小偏心受壓柱的破壞，發(fā)生在構(gòu)件截面中壓應(yīng)力最大的一小偏心受壓柱的破壞，發(fā)生在構(gòu)件截面中壓應(yīng)力最大的一側(cè)。側(cè)。 一旦這一側(cè)的混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，柱子即己臨近破壞，一旦這一側(cè)的混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，柱子即己臨近破壞，而這時(shí)受力較小一側(cè)的鋼筋可能受壓，也可能受拉，但均而這時(shí)受力較小一側(cè)的鋼筋可能受壓，也可能受拉，但均未達(dá)到屈服。未達(dá)到屈服。 如果鋼筋受拉，破壞前可能產(chǎn)生橫向裂縫，但裂縫不可能如果鋼筋受拉，破壞前可能產(chǎn)生橫向裂縫，但裂縫不可能有顯著發(fā)展，以致臨近破壞時(shí)，

4、壓區(qū)的應(yīng)變增長速度大于有顯著發(fā)展，以致臨近破壞時(shí)，壓區(qū)的應(yīng)變增長速度大于拉區(qū)，使受壓區(qū)高度略有增大。拉區(qū)，使受壓區(qū)高度略有增大。 如果受力較小一側(cè)的鋼筋處于受壓狀態(tài)，則這一側(cè)在破壞如果受力較小一側(cè)的鋼筋處于受壓狀態(tài)，則這一側(cè)在破壞前沒有任何外觀表現(xiàn)。前沒有任何外觀表現(xiàn)。 總之，小偏心受壓構(gòu)件的破壞沒有明顯的預(yù)兆?？傊?，小偏心受壓構(gòu)件的破壞沒有明顯的預(yù)兆。如果發(fā)現(xiàn)如果發(fā)現(xiàn)壓區(qū)混凝土表面有縱向裂縫，則構(gòu)件已經(jīng)非常危險(xiǎn)，接近壓區(qū)混凝土表面有縱向裂縫，則構(gòu)件已經(jīng)非常危險(xiǎn)，接近于破壞于破壞.2）小偏心受心柱的破壞特征 對于大偏心受壓往，在荷載作用下受拉一側(cè)柱的對于大偏心受壓往，在荷載作用下受拉一側(cè)柱的外

5、表面首先出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增長，裂外表面首先出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增長，裂縫不斷開展、延伸，破壞前主裂縫明顯。受拉鋼縫不斷開展、延伸，破壞前主裂縫明顯。受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到受拉屈服極限，隨之拉區(qū)的橫向裂筋的應(yīng)力達(dá)到受拉屈服極限，隨之拉區(qū)的橫向裂續(xù)迅速開展，并向壓區(qū)延伸，導(dǎo)致壓區(qū)面積迅速續(xù)迅速開展，并向壓區(qū)延伸，導(dǎo)致壓區(qū)面積迅速縮小，最后受壓區(qū)的混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，發(fā)生縮小，最后受壓區(qū)的混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，發(fā)生混凝土壓碎破壞。破壞區(qū)段內(nèi)受拉一側(cè)的橫向裂混凝土壓碎破壞。破壞區(qū)段內(nèi)受拉一側(cè)的橫向裂縫開展較寬，而受壓一側(cè)的鋼筋一般也可達(dá)到受縫開展較寬，而受壓一側(cè)的鋼筋一般也可達(dá)到受壓屈服極限。壓

6、屈服極限。 但在某些情況下，如受拉鋼筋用量較少或受壓但在某些情況下，如受拉鋼筋用量較少或受壓鋼筋設(shè)置不當(dāng)鋼筋設(shè)置不當(dāng)(離中和軸太近離中和軸太近)時(shí)，則受壓鋼筋的時(shí)，則受壓鋼筋的應(yīng)力也可能達(dá)不到受壓屈服極限。應(yīng)力也可能達(dá)不到受壓屈服極限。 3）大偏心受壓柱的壞特征 綜上所述綜上所述，鋼筋混凝土柱除大偏心受壓破壞具有，鋼筋混凝土柱除大偏心受壓破壞具有較明顯的外觀表現(xiàn)之外，軸心受壓和小偏心受壓較明顯的外觀表現(xiàn)之外，軸心受壓和小偏心受壓的破壞預(yù)兆均不明顯，都屬脆性破壞。同時(shí)，無的破壞預(yù)兆均不明顯，都屬脆性破壞。同時(shí)，無論何種受壓狀態(tài)，當(dāng)在受壓一側(cè)發(fā)現(xiàn)縱向裂縫或論何種受壓狀態(tài)，當(dāng)在受壓一側(cè)發(fā)現(xiàn)縱向裂縫或

7、保護(hù)層剝落時(shí)，鋼筋混凝土柱已臨近破壞，應(yīng)盡保護(hù)層剝落時(shí)，鋼筋混凝土柱已臨近破壞，應(yīng)盡快采取加固措施。快采取加固措施。 在加固時(shí)，判明鋼筋混凝土接的受力特征是極在加固時(shí)，判明鋼筋混凝土接的受力特征是極為重要的。如果是大偏心受壓，則對往的受拉一為重要的。如果是大偏心受壓，則對往的受拉一側(cè)進(jìn)行加固是較為有效的，如果是小偏心受壓，側(cè)進(jìn)行加固是較為有效的，如果是小偏心受壓，則應(yīng)著重對柱的受壓較大一例進(jìn)行加固。則應(yīng)著重對柱的受壓較大一例進(jìn)行加固。 （1） 設(shè)計(jì)不周或錯(cuò)誤設(shè)計(jì)不周或錯(cuò)誤(如荷載漏算、截面偏小、如荷載漏算、截面偏小、計(jì)算錯(cuò)誤等計(jì)算錯(cuò)誤等)。 （2） 施工質(zhì)量差。施工質(zhì)量差。 （3） 施工人員業(yè)

8、務(wù)水平低下，工作責(zé)任心不強(qiáng)。施工人員業(yè)務(wù)水平低下，工作責(zé)任心不強(qiáng)。 （4） 施工現(xiàn)場管理不善。施工現(xiàn)場管理不善。 （5） 地基不均勻下沉。地基不均勻下沉。 其他原因其他原因:例如，因火災(zāi)燒酥了混凝土，并使鋼筋例如，因火災(zāi)燒酥了混凝土，并使鋼筋強(qiáng)度下降；因遭車輛等突然荷載碰撞，使柱嚴(yán)重強(qiáng)度下降；因遭車輛等突然荷載碰撞，使柱嚴(yán)重?fù)p傷；因加層改造上部結(jié)構(gòu)，或改變使用功能使損傷；因加層改造上部結(jié)構(gòu)，或改變使用功能使柱承受荷載增加等，都將可能導(dǎo)致柱的承載力不柱承受荷載增加等，都將可能導(dǎo)致柱的承載力不足。足。 增大截面法又稱外包混凝土加固法，是一增大截面法又稱外包混凝土加固法，是一種常用的加固柱的方法。由

9、于加大了原柱種常用的加固柱的方法。由于加大了原柱的混凝土截面積及配筋量，因此這種方法的混凝土截面積及配筋量，因此這種方法不僅可提高原柱的承載力，還可降低柱的不僅可提高原柱的承載力，還可降低柱的長細(xì)比，提高柱的剛度，取得進(jìn)一步的加長細(xì)比，提高柱的剛度，取得進(jìn)一步的加固效果。固效果。 具體加固方法有四周外包、單面加厚和兩具體加固方法有四周外包、單面加厚和兩面加厚等加固方法。面加厚等加固方法。 在原柱四周澆灌鋼筋混凝土外殼的加固方法，稱在原柱四周澆灌鋼筋混凝土外殼的加固方法，稱為四周外包混凝土加固法為四周外包混凝土加固法(如圖如圖7.1（a）、）、(b)、(c)。圖。圖7.1(b)是將原柱的角部保護(hù)

10、層打去，露出是將原柱的角部保護(hù)層打去，露出角部縱筋，然后在外部配筋，澆筑成八角形，以角部縱筋，然后在外部配筋，澆筑成八角形，以改善加固后的外觀效果。四周外包加固法的效果改善加固后的外觀效果。四周外包加固法的效果較好，對于提高軸心受壓柱及小偏心受壓柱的受較好，對于提高軸心受壓柱及小偏心受壓柱的受壓能力尤為顯著。壓能力尤為顯著。 當(dāng)柱承受的彎矩較大時(shí)，往往采用僅在與彎矩作當(dāng)柱承受的彎矩較大時(shí)，往往采用僅在與彎矩作用平面垂直的側(cè)面進(jìn)行加固的辦法。如果柱子的用平面垂直的側(cè)面進(jìn)行加固的辦法。如果柱子的受壓面較薄弱，則應(yīng)對受壓面進(jìn)行加固受壓面較薄弱，則應(yīng)對受壓面進(jìn)行加固(如圖如圖7.1(d)所示所示)，反

11、之，應(yīng)對受拉面進(jìn)行加固，反之，應(yīng)對受拉面進(jìn)行加固(如圖如圖7.1(e)所示所示)；不少情況，則需兩面都加固；不少情況，則需兩面都加固(如圖如圖7.1(f)所示所示)。 加固柱的構(gòu)造設(shè)計(jì)及施工應(yīng)特別注意如下幾點(diǎn)：加固柱的構(gòu)造設(shè)計(jì)及施工應(yīng)特別注意如下幾點(diǎn)：（1） 當(dāng)采用四周外包混凝土加固法時(shí)，應(yīng)將原柱面鑿毛、洗凈。當(dāng)采用四周外包混凝土加固法時(shí)，應(yīng)將原柱面鑿毛、洗凈。（2） 當(dāng)采用單面或雙面增澆混凝土的方法加固時(shí)，應(yīng)將原柱表面鑿當(dāng)采用單面或雙面增澆混凝土的方法加固時(shí)，應(yīng)將原柱表面鑿毛，凸凹不平度毛，凸凹不平度6mm，并應(yīng)采取下述構(gòu)造措施中的一種。，并應(yīng)采取下述構(gòu)造措施中的一種。 當(dāng)新澆層的混凝土較薄

12、時(shí)，用短鋼筋將加固的受力鋼筋焊接在原當(dāng)新澆層的混凝土較薄時(shí)，用短鋼筋將加固的受力鋼筋焊接在原柱的受力鋼筋上柱的受力鋼筋上(如圖如圖7.2(c)所示所示)。 當(dāng)新澆層混凝土較厚時(shí)，應(yīng)用當(dāng)新澆層混凝土較厚時(shí)，應(yīng)用U形箍筋固定縱向受力鋼筋，形箍筋固定縱向受力鋼筋，U形箍形箍筋與原柱的連接可用焊接法筋與原柱的連接可用焊接法(如圖如圖7.2(d)所示所示)，也可用錨固法，也可用錨固法(如圖如圖7.2(e)所示所示)。（3） 新增混凝土的最小厚度新增混凝土的最小厚度60mm,用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于50mm。（4） 新增縱向受力鋼筋宜用帶肋鋼筋，最小直徑應(yīng)新增縱向受力鋼筋宜用帶

13、肋鋼筋，最小直徑應(yīng)14mm,最大直最大直徑應(yīng)徑應(yīng)25mm。（5） 新增縱向受力鋼筋應(yīng)錨入基礎(chǔ)，柱頂端應(yīng)有錨固措施。框架柱新增縱向受力鋼筋應(yīng)錨入基礎(chǔ)，柱頂端應(yīng)有錨固措施。框架柱加固中，受拉鋼筋不得在樓板處切斷，受壓鋼筋應(yīng)有加固中，受拉鋼筋不得在樓板處切斷，受壓鋼筋應(yīng)有50穿過樓板。穿過樓板。新澆混凝土上部與大梁的底面間需確保密實(shí)，不得有縫隙。新澆混凝土上部與大梁的底面間需確保密實(shí)，不得有縫隙。 試驗(yàn)表明，只要新舊柱結(jié)合面粘結(jié)可靠，試驗(yàn)表明，只要新舊柱結(jié)合面粘結(jié)可靠，在后加荷載作用下，新舊混凝土的應(yīng)變增在后加荷載作用下，新舊混凝土的應(yīng)變增量基本一致，整個(gè)截面的變形符合平截面量基本一致，整個(gè)截面的變

14、形符合平截面假定。假定。對于大偏心受壓柱對于大偏心受壓柱，由于新加部分位于構(gòu)，由于新加部分位于構(gòu)件的邊緣，在后加荷載作用下，其應(yīng)變發(fā)件的邊緣，在后加荷載作用下，其應(yīng)變發(fā)展較原柱快展較原柱快,這部分地彌補(bǔ)了新柱的應(yīng)變滯這部分地彌補(bǔ)了新柱的應(yīng)變滯后。此外，由于新加部分對原柱的約束作后。此外，由于新加部分對原柱的約束作用和新舊柱之間的應(yīng)力重分布，新加部分用和新舊柱之間的應(yīng)力重分布，新加部分承載力的降低較軸心受壓柱小。承載力的降低較軸心受壓柱小。對于軸心受壓柱，對于軸心受壓柱，新舊混凝土間存在著明顯的應(yīng)力重分布。新舊混凝土間存在著明顯的應(yīng)力重分布。試驗(yàn)表明，應(yīng)力水平低的新混凝土對應(yīng)力水平高的原柱會(huì)試驗(yàn)

15、表明，應(yīng)力水平低的新混凝土對應(yīng)力水平高的原柱會(huì)產(chǎn)生約束作用，并且新舊混凝土間的應(yīng)力、應(yīng)變差距越大，產(chǎn)生約束作用，并且新舊混凝土間的應(yīng)力、應(yīng)變差距越大，這一約束作用越大。亦即在原柱混凝土的應(yīng)變達(dá)到這一約束作用越大。亦即在原柱混凝土的應(yīng)變達(dá)到0.002時(shí)，混凝土并沒有立即破碎。時(shí)，混凝土并沒有立即破碎。 但這種約束作用，不能完全彌補(bǔ)新柱應(yīng)變滯后對加固柱承但這種約束作用，不能完全彌補(bǔ)新柱應(yīng)變滯后對加固柱承載力的降低。載力的降低。 因此，混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范說明中指出：在加固時(shí)當(dāng)原柱因此，混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范說明中指出：在加固時(shí)當(dāng)原柱的軸壓比處在的軸壓比處在0.10.9范圍，則原柱混凝土極限壓應(yīng)變達(dá)范圍，

16、則原柱混凝土極限壓應(yīng)變達(dá)0.002時(shí)，新加混凝土的應(yīng)力比其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，新加混凝土的應(yīng)力比其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc小得多，小得多，且其比值且其比值約在約在0.990.53范圍內(nèi)變化。范圍內(nèi)變化。 考慮到抗震規(guī)范對柱軸壓比的限制和在加固施工時(shí)已卸除考慮到抗震規(guī)范對柱軸壓比的限制和在加固施工時(shí)已卸除一部分外載，故折減系數(shù)一部分外載，故折減系數(shù)不會(huì)太小。為簡化計(jì)算，加固不會(huì)太小。為簡化計(jì)算，加固規(guī)范建議規(guī)范建議取為定值，軸心受壓時(shí)取取為定值，軸心受壓時(shí)取0.8，偏心受壓時(shí)取，偏心受壓時(shí)取0.9。新 增 鋼 筋原 鋼 筋圖 4-39a 新 增 鋼 筋 及 混 凝 土 應(yīng) 力 -應(yīng) 變 曲 線原 混 凝 土cc

17、0 c新 增 混 凝 土c2/fc2s/fsc/fcc1/fc1s2/fy2s1/fy1=1c1/fc1=1圖5.4.1 軸心受壓構(gòu)件增大截面加固7.2.4截面承載力計(jì)算方法截面承載力計(jì)算方法 （5.4.1）式中 N構(gòu)件加固后的軸向壓力設(shè)計(jì)值； 構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)加固后的截面尺 寸，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010的規(guī)定值采用； 和 構(gòu)件加固前混凝土截面面積和加固后新增部分混凝土截面面積； 、 新增縱向鋼筋和原縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 新增縱向受壓鋼筋的截面面積； 綜合考慮新增混凝土和鋼筋強(qiáng)度利用程 度的修正系數(shù)，取 值為0.8。 00000.9()ccyscsccysNf A

18、fAf Af A0cA0yfyfcAsAcscs圖5.4.2 矩形截面偏心受壓構(gòu)件加固的計(jì)算注：當(dāng)為小偏心受壓構(gòu)件時(shí)，圖中s0可能變向100000.90.9ccssssysysNf bxf AfAAA1000000000()0.9()2()()ccyssyssssssxNef bx hf A hafAhaAaa010000.8(1)sscuyhEfx00.8(1)sscuyhEfx(5.4.2-1)(5.4.2-2)(5.4.2-3)(5.4.2-4)式中 新舊混凝土組合截面的混凝土軸心抗壓 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可按 確定; 、 分別為新舊混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; 原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋應(yīng)

19、 力;當(dāng)算得 時(shí),取 ; 受拉邊或受壓較小邊的新增縱向鋼筋應(yīng) 力;當(dāng)算得 時(shí),取 ; 原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋截 面面積; 原構(gòu)件受壓較大邊縱向鋼筋截面面積；ccf01(0.9)2ccccfffcf0cf0s00syf00syfssyfsyf0sA0sA偏心距，為軸向壓力設(shè)計(jì)值N的作用點(diǎn)至新 增受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，按本節(jié)第5.4.3條 確定；原構(gòu)件受拉邊或受壓較小邊縱向鋼筋合力點(diǎn) 到加固后截面近邊的距離；原構(gòu)件受壓較大邊縱向鋼筋合力點(diǎn)至加固后 截面近邊的距離；受拉邊或受壓較小邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至 加固后截面近邊的距離；受壓較大邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至加固后截 面近邊的距離；受拉邊或受

20、壓較小邊新增縱向鋼筋合力點(diǎn)至 加固后截面受壓較大邊緣的距離；原構(gòu)件截面有效高度。 e0sa0sasasa0h01h 7.3.1概述概述 所謂外包鋼加固，就是在方形混凝土柱的周圍包以型鋼的所謂外包鋼加固，就是在方形混凝土柱的周圍包以型鋼的加固方法。加固的型鋼在橫向用綴板連成整體。對于圓柱、加固方法。加固的型鋼在橫向用綴板連成整體。對于圓柱、煙囪等圓形構(gòu)件，多用扁鋼加套箍的辦法煙囪等圓形構(gòu)件，多用扁鋼加套箍的辦法(如圖如圖7.5所示所示)。 習(xí)慣上，把型鋼直接外包于原柱習(xí)慣上，把型鋼直接外包于原柱(與原柱間沒有粘結(jié)與原柱間沒有粘結(jié))，或，或雖填塞有水泥砂漿但不能保證結(jié)合面剪力有效傳遞的外包雖填塞有

21、水泥砂漿但不能保證結(jié)合面剪力有效傳遞的外包鋼加固方法稱為鋼加固方法稱為干式外包鋼加固法干式外包鋼加固法(如圖如圖7.5(b)、(c)。在。在型鋼與原柱間留有一定間隔，并在其間填塞乳膠水泥漿或型鋼與原柱間留有一定間隔，并在其間填塞乳膠水泥漿或環(huán)氧砂漿或澆灌細(xì)石混凝土，將兩者粘結(jié)成一體的加固方環(huán)氧砂漿或澆灌細(xì)石混凝土，將兩者粘結(jié)成一體的加固方法稱為法稱為濕式外包鋼加固法濕式外包鋼加固法(如圖如圖7.5(a)所示所示)。 經(jīng)外包鋼加固后，混凝土柱不僅提高了承載力，又由于柱經(jīng)外包鋼加固后，混凝土柱不僅提高了承載力，又由于柱的核芯混凝土受到型鋼套箍和綴板的約束，柱子的的核芯混凝土受到型鋼套箍和綴板的約束

22、，柱子的延性延性也也得到了提高。得到了提高。 7.3.2濕式外包鋼加固設(shè)計(jì)濕式外包鋼加固設(shè)計(jì) 采用濕式外包鋼加固法時(shí)，型鋼粘結(jié)于原柱，使原柱的橫采用濕式外包鋼加固法時(shí)，型鋼粘結(jié)于原柱，使原柱的橫向變形受到型鋼骨架的約束。向變形受到型鋼骨架的約束。 同時(shí)，混凝土的橫向變形又對型鋼產(chǎn)生側(cè)向擠壓，使外包同時(shí)，混凝土的橫向變形又對型鋼產(chǎn)生側(cè)向擠壓，使外包型鋼處于壓彎狀態(tài)，導(dǎo)致型鋼抗壓承載力的降低。型鋼處于壓彎狀態(tài)，導(dǎo)致型鋼抗壓承載力的降低。 此外，如同上節(jié)中的外包混凝土加固一樣，后加的型鋼亦此外，如同上節(jié)中的外包混凝土加固一樣，后加的型鋼亦存在應(yīng)力滯后現(xiàn)象，影響型鋼作用的充分發(fā)揮。存在應(yīng)力滯后現(xiàn)象，影

23、響型鋼作用的充分發(fā)揮。 因此，在濕式外包鋼加固設(shè)計(jì)時(shí)，型鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)予折因此，在濕式外包鋼加固設(shè)計(jì)時(shí)，型鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)予折減。減。 濕式外包鋼加固柱的正截面承載力可以按整截面計(jì)算，但濕式外包鋼加固柱的正截面承載力可以按整截面計(jì)算，但對外包型鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)。對外包型鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)?；炷两Y(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范加固規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：受壓角鋼的折減系數(shù)為受壓角鋼的折減系數(shù)為0.9。 由于濕式外包鋼加固中的后澆層混凝土（或砂漿）較薄，由于濕式外包鋼加固中的后澆層混凝土（或砂漿）較薄，使后澆層與原柱間的粘結(jié)受到削弱。在極限狀態(tài)下，后澆使后澆層與原柱間的粘結(jié)受到削弱。在極限狀態(tài)

24、下，后澆層極有可能先剝落。因此，在加固設(shè)計(jì)計(jì)算中略去了后澆層極有可能先剝落。因此，在加固設(shè)計(jì)計(jì)算中略去了后澆層混凝土的作用。層混凝土的作用。 分別為原構(gòu)件混凝土和加固型鋼的彈性模量； 原構(gòu)件截面慣性距； 加固構(gòu)件一側(cè)外粘型鋼截面面積； 受拉與受壓兩側(cè)型鋼截面形心間的距離。 2）軸心受壓柱的承載力 對于外粘型鋼加固后為軸心受壓的柱，截面承載力可按下式計(jì)算： 新增型鋼強(qiáng)度利用系數(shù)，抗震取 =1.0，其余取0.9。 2000.5ccaaaEIE IE A a00000.9 ()ccysaaaNf AfAfA0caEE、0cIaAaaas3）偏心受壓柱的承載力計(jì)算 正截面承載力可按下式計(jì)算： 1000

25、00cysssaaaaaaNf bxfAAf AA 10000000000()()2()()cysssssaaaaaxNef bx hfAhaAaaf A ha01000.81sscuhEx00.81aacuhEx 華茂大廈 7.3.3.1設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 干式外包鋼構(gòu)架的變形與原柱的變形并不協(xié)調(diào)，干式外包鋼構(gòu)架的變形與原柱的變形并不協(xié)調(diào)，因此在設(shè)計(jì)加固柱時(shí)，宜采用如下設(shè)計(jì)原則因此在設(shè)計(jì)加固柱時(shí)，宜采用如下設(shè)計(jì)原則:首先，首先，按各自的剛度將外力分配給外包鋼構(gòu)架和原柱，按各自的剛度將外力分配給外包鋼構(gòu)架和原柱，然后驗(yàn)算原柱的承載力，最后設(shè)計(jì)鋼構(gòu)架。在分然后驗(yàn)算原柱的承載力，最后設(shè)計(jì)鋼構(gòu)架。在分

26、得的外力作用下，原柱的承載力驗(yàn)算方法按得的外力作用下，原柱的承載力驗(yàn)算方法按混混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，此處不再贅述。進(jìn)行，此處不再贅述。 在所分配給的外力作用下，外包鋼構(gòu)架的設(shè)計(jì)應(yīng)在所分配給的外力作用下，外包鋼構(gòu)架的設(shè)計(jì)應(yīng)包括：包括：肢桿的強(qiáng)度計(jì)算，穩(wěn)定性驗(yàn)算和綴板的設(shè)肢桿的強(qiáng)度計(jì)算，穩(wěn)定性驗(yàn)算和綴板的設(shè)計(jì)計(jì)等。由于外包鋼構(gòu)架不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)現(xiàn)象，等。由于外包鋼構(gòu)架不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)現(xiàn)象，因此只需驗(yàn)算單肢桿的穩(wěn)定性。因此只需驗(yàn)算單肢桿的穩(wěn)定性。 （1） 肢桿的承載力驗(yàn)算肢桿的承載力驗(yàn)算 在按工程情況及構(gòu)架構(gòu)造確定出肢桿的形式及截在按工程情況及構(gòu)架構(gòu)造確定出肢桿的形式及截面積之后，

27、按下式驗(yàn)算肢桿的承載力。面積之后，按下式驗(yàn)算肢桿的承載力。 Na/AaMa/Wafa (式中式中Na、Ma分別為外包鋼構(gòu)架應(yīng)承擔(dān)的軸力分別為外包鋼構(gòu)架應(yīng)承擔(dān)的軸力和彎矩；和彎矩； Aa、Wa分別為外包鋼構(gòu)架肢件的總截面面積分別為外包鋼構(gòu)架肢件的總截面面積及截面彈性抵抗矩及截面彈性抵抗矩; 塑性系數(shù)，當(dāng)肢桿采用角鋼時(shí)，取塑性系數(shù)，當(dāng)肢桿采用角鋼時(shí)，取1.2; fa肢桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。肢桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓肢桿的穩(wěn)定性按下式計(jì)算：受壓肢桿的穩(wěn)定性按下式計(jì)算：式中式中肢桿在彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，按肢桿在彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范取值；壓肢的計(jì)算長度，對焊接綴板取

28、兩綴板鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范取值；壓肢的計(jì)算長度，對焊接綴板取兩綴板間的凈長；間的凈長； A1、W1單肢壓桿的截面面積和截面彈性抵抗矩；單肢壓桿的截面面積和截面彈性抵抗矩； NE彎矩作用平面內(nèi)的歐拉臨界力。彎矩作用平面內(nèi)的歐拉臨界力。 I1截面的慣性矩；截面的慣性矩； S0截面的靜矩。截面的靜矩。 從柱中取出脫離體，則可得綴板所受的剪從柱中取出脫離體，則可得綴板所受的剪力力T及端部彎矩及端部彎矩Mz分別為：分別為： T=2sV1/c Mz=V1s 綴板的承載力，按承受上述內(nèi)力的受彎桿綴板的承載力，按承受上述內(nèi)力的受彎桿件驗(yàn)算，并應(yīng)驗(yàn)算綴板與肢桿間的焊縫。件驗(yàn)算，并應(yīng)驗(yàn)算綴板與肢桿間的焊縫。焊接應(yīng)采用三面圍

29、焊，水平焊縫的長度不焊接應(yīng)采用三面圍焊，水平焊縫的長度不宜小于宜小于bz2，焊縫的總長度應(yīng)大于，焊縫的總長度應(yīng)大于8hf(hf為為焊縫高度焊縫高度)。 （1） 外包角鋼的邊長不宜小于外包角鋼的邊長不宜小于25mm；綴板截面不宜小；綴板截面不宜小于于25mm3mm,間距不宜大于間距不宜大于20r(r為單根角鋼截面的最為單根角鋼截面的最小回轉(zhuǎn)半徑小回轉(zhuǎn)半徑)，同時(shí)不宜大于，同時(shí)不宜大于500mm。 （2） 外包角鋼須通長、連續(xù)，在穿過各層樓板時(shí)不得斷外包角鋼須通長、連續(xù)，在穿過各層樓板時(shí)不得斷開，角鋼下端應(yīng)伸到基礎(chǔ)頂面，用環(huán)氧砂漿加以粘錨開，角鋼下端應(yīng)伸到基礎(chǔ)頂面，用環(huán)氧砂漿加以粘錨(如如圖圖7.

30、9所示所示)，角鋼兩端應(yīng)有足夠的錨固長度，如有可能應(yīng)，角鋼兩端應(yīng)有足夠的錨固長度，如有可能應(yīng)在上端設(shè)置與角鋼焊接的柱帽。在上端設(shè)置與角鋼焊接的柱帽。 （3） 當(dāng)采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí)，綴板應(yīng)緊當(dāng)采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí)，綴板應(yīng)緊貼混凝土表面，并與角鋼平焊連接。焊好后，用環(huán)氧膠泥貼混凝土表面，并與角鋼平焊連接。焊好后，用環(huán)氧膠泥將型鋼周圍封閉，并留出排氣孔，然后進(jìn)行灌漿粘結(jié)。將型鋼周圍封閉，并留出排氣孔，然后進(jìn)行灌漿粘結(jié)。 （4） 當(dāng)采用乳膠水泥砂漿粘貼外包鋼時(shí)，綴板可焊于角當(dāng)采用乳膠水泥砂漿粘貼外包鋼時(shí)，綴板可焊于角鋼外面。乳膠含量應(yīng)不少于鋼外面。乳膠含量應(yīng)不少于5%。 （5

31、） 型鋼表面宜抹厚型鋼表面宜抹厚25mm的的1 3水泥砂漿保護(hù)層，亦水泥砂漿保護(hù)層，亦可采用其他飾面防腐材料加以保護(hù)。可采用其他飾面防腐材料加以保護(hù)。 7.4.1概述概述 所謂預(yù)應(yīng)力加固柱，是指柱子在加固過程中，對加固用的所謂預(yù)應(yīng)力加固柱，是指柱子在加固過程中，對加固用的撐桿施加預(yù)頂升力，以期達(dá)到卸除原柱承受的部分外力和撐桿施加預(yù)頂升力，以期達(dá)到卸除原柱承受的部分外力和減小撐桿的應(yīng)力滯后，充分發(fā)揮其加固作用。減小撐桿的應(yīng)力滯后，充分發(fā)揮其加固作用。 對撐桿施加預(yù)頂升力的方法有縱向壓縮法和橫向收緊對撐桿施加預(yù)頂升力的方法有縱向壓縮法和橫向收緊(校校直直)法。法。 本節(jié)的預(yù)應(yīng)力加固法的施工工藝與本

32、節(jié)的預(yù)應(yīng)力加固法的施工工藝與6.3節(jié)中的預(yù)應(yīng)力法基節(jié)中的預(yù)應(yīng)力法基本相同，但兩者在受力上有差異：本節(jié)是在柱的加固過程本相同，但兩者在受力上有差異：本節(jié)是在柱的加固過程中對撐桿施加預(yù)頂力，加固后撐桿與原柱共同抵抗外力，中對撐桿施加預(yù)頂力，加固后撐桿與原柱共同抵抗外力，而而6.3節(jié)中的預(yù)應(yīng)力撐桿是為了加固梁，加固后撐桿是獨(dú)節(jié)中的預(yù)應(yīng)力撐桿是為了加固梁，加固后撐桿是獨(dú)立工作的。立工作的。 因此，它們的承載力及頂升量的計(jì)算也是不同的。因此，它們的承載力及頂升量的計(jì)算也是不同的。 通常，對于軸心受壓柱，應(yīng)采用對稱雙面通常，對于軸心受壓柱，應(yīng)采用對稱雙面預(yù)應(yīng)力撐桿加固預(yù)應(yīng)力撐桿加固; 對于偏心受壓柱，一般

33、僅需對受壓邊用預(yù)對于偏心受壓柱，一般僅需對受壓邊用預(yù)應(yīng)力撐桿加固，而受拉邊多采用非預(yù)應(yīng)力應(yīng)力撐桿加固，而受拉邊多采用非預(yù)應(yīng)力法加固。法加固。 一般情況下，采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固柱子應(yīng)一般情況下，采用預(yù)應(yīng)力撐桿加固柱子應(yīng)對加固后的柱子進(jìn)行承載力計(jì)算和撐桿施對加固后的柱子進(jìn)行承載力計(jì)算和撐桿施工時(shí)的穩(wěn)定性驗(yàn)算。工時(shí)的穩(wěn)定性驗(yàn)算。外加預(yù)應(yīng)力撐桿加固柱 雙側(cè)撐桿加固：適用于軸心受壓和小偏心受壓柱 單側(cè)撐桿加固：適用于彎矩不變的大偏心受壓柱7.4.2.1軸心受壓柱軸心受壓柱當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力撐桿對稱雙面加固軸心受壓柱時(shí)，加固后柱的受壓承載當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力撐桿對稱雙面加固軸心受壓柱時(shí)，加固后柱的受壓承載力可按下式計(jì)算：

34、力可按下式計(jì)算：N(Acfc+Asfy)+1Apfpy式中式中原柱的穩(wěn)定系數(shù)原柱的穩(wěn)定系數(shù);Ac原柱的混凝土截面面積原柱的混凝土截面面積,當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，Ac0；As原混凝土柱中的受壓縱筋總面積原混凝土柱中的受壓縱筋總面積,當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，As表示鋼表示鋼柱的截面積；柱的截面積；fy原混凝土柱中的縱筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值原混凝土柱中的縱筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，當(dāng)原柱為鋼柱時(shí)，fy表表示鋼柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；示鋼柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ap預(yù)應(yīng)力撐桿的總截面面積；預(yù)應(yīng)力撐桿的總截面面積；fpy鋼撐桿的受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼撐桿的受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；撐桿與原柱的協(xié)同工作系數(shù)

35、撐桿與原柱的協(xié)同工作系數(shù)(取取0.9)；1撐桿構(gòu)架的穩(wěn)定系數(shù)。撐桿構(gòu)架的穩(wěn)定系數(shù)。撐桿和綴板的設(shè)計(jì)按撐桿和綴板的設(shè)計(jì)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力撐桿應(yīng)置于原柱的受壓邊。值得指出的是，加固后可能會(huì)改變預(yù)應(yīng)力撐桿應(yīng)置于原柱的受壓邊。值得指出的是，加固后可能會(huì)改變原柱的受力特征和破壞形態(tài)原柱的受力特征和破壞形態(tài)大偏心受壓轉(zhuǎn)變?yōu)樾∑氖軌骸４笃氖軌恨D(zhuǎn)變?yōu)樾∑氖軌?。用預(yù)應(yīng)力鋼撐桿加固的鋼筋混凝土偏心受壓柱，其正截面承載力可按用預(yù)應(yīng)力鋼撐桿加固的鋼筋混凝土偏心受壓柱，其正截面承載力可按下式計(jì)算下式計(jì)算:NNu=1fcbx+fyAs-sAs+0.85fpyApNeMu=1fcbx(h

36、01-x/2)+fyAs(h01-as)+0.85fpyAp(h01-ap)Nu、Mu加固柱的抗壓承載力和抗彎承載力；加固柱的抗壓承載力和抗彎承載力；Ap、fpy預(yù)應(yīng)力鋼加固撐桿的截面面積和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；預(yù)應(yīng)力鋼加固撐桿的截面面積和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；s原柱中受拉縱筋的應(yīng)力，小偏心受壓時(shí)按式原柱中受拉縱筋的應(yīng)力，小偏心受壓時(shí)按式(7.9)計(jì)算，大偏心計(jì)算，大偏心受壓時(shí)，取受壓時(shí)，取fy；0.85鋼撐桿受壓強(qiáng)度折減系數(shù)；鋼撐桿受壓強(qiáng)度折減系數(shù)；ap鋼撐桿合力點(diǎn)至原柱受壓邊緣的距離。鋼撐桿合力點(diǎn)至原柱受壓邊緣的距離。其余符號意義同式其余符號意義同式(7.3)。當(dāng)小偏心受壓時(shí)，直接聯(lián)解式當(dāng)小偏心受壓時(shí)

37、，直接聯(lián)解式(7.24)和式和式(7.25)較為困難，因此一般較為困難，因此一般采用試算法，即首先根據(jù)構(gòu)造確定采用試算法，即首先根據(jù)構(gòu)造確定Ap，并算出，并算出Nu及及Mu。如果加固。如果加固柱的承載力小于外荷載值柱的承載力小于外荷載值(NuN，MuM)，則應(yīng)加大撐桿的截面面積，則應(yīng)加大撐桿的截面面積，直至式直至式(7.24)、式、式(7.25)得到滿足。得到滿足。 7.4.3.1預(yù)加應(yīng)力控制值的確定預(yù)加應(yīng)力控制值的確定 通常，撐桿在施加預(yù)應(yīng)力的過程中尚未形成格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，通常，撐桿在施加預(yù)應(yīng)力的過程中尚未形成格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，各肢桿處于獨(dú)立工作狀態(tài)，其長細(xì)比較大，穩(wěn)定性較差。各肢桿處于獨(dú)立工作狀態(tài)，

38、其長細(xì)比較大，穩(wěn)定性較差。因此，在施工時(shí)不論對軸心受壓柱還是對偏心受壓柱，都因此，在施工時(shí)不論對軸心受壓柱還是對偏心受壓柱，都應(yīng)控制施加的預(yù)應(yīng)力值，以不使撐桿失穩(wěn)。由此規(guī)定：應(yīng)控制施加的預(yù)應(yīng)力值，以不使撐桿失穩(wěn)。由此規(guī)定：con21fpy 式中式中con施工時(shí)的預(yù)壓應(yīng)力控制值施工時(shí)的預(yù)壓應(yīng)力控制值(宜控制在宜控制在5080Nmm2)； 2受壓肢桿的穩(wěn)定系數(shù)，當(dāng)用橫向收緊受壓肢桿的穩(wěn)定系數(shù)，當(dāng)用橫向收緊(校直校直)法時(shí)，法時(shí)，其計(jì)算長度取受壓肢桿全長之半，長細(xì)比不得小于其計(jì)算長度取受壓肢桿全長之半，長細(xì)比不得小于120；當(dāng)用縱向壓縮當(dāng)用縱向壓縮(頂升頂升)法時(shí)，此撐桿全長按格構(gòu)壓桿計(jì)算其法時(shí)，此撐桿全長按格構(gòu)壓桿計(jì)算其穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(取取0.75)。 當(dāng)采用千斤頂、楔子等方法對撐桿進(jìn)行豎向頂升時(shí)，頂升當(dāng)采用千斤頂、楔子等方法對撐桿進(jìn)行豎向頂升時(shí)，頂升量量L可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： L=Lcon/2Ea+a 式中式中Ea鋼撐桿的彈性模量；鋼撐桿的彈性模量；