直接剪切型锚栓钢板在某工程加固中的运用

2018-03-31王总

山西建筑 2018年7期

王　总

(上海水石建筑规划设计股份有限公司重庆分公司，重庆　400000)

0　引言

根据国家规范，每一种建筑都有一定的设计使用年限。但在建筑的寿命周期内，由于其用途发生改变，比如荷载增大，原有的结构构件不再能满足承载力、变形的要求，需对其进行加固处理，或者由于设计、施工的缺陷，不能满足使用要求，也需进行加固处理。

目前常用的加固方法有增大截面法、粘贴碳纤维法、粘贴钢板法、外包型钢法等。就梁的加固而言，增大截面法工艺简单、造价低，但对建筑空间有一定影响，且构件自重增加，对于新增混凝土的质量难以保证。粘贴钢板和粘贴碳纤维对施工质量的要求都很高，并且不宜在超过60 ℃的环境中使用，工程中屡见钢板、碳纤维与原结构粘结不牢的现象，影响安全。普通锚栓钢板加固法，锚栓与钢板之间容易产生间隙，导致钢板受力滞后，刚度提升有限。

重庆大学全学友教授首次提出了直接剪切型锚栓钢板[1]加固系统的概念，其基本特征是加固钢板与混凝土构件之间采用直接剪切型锚栓连接，所有锚栓侧面与钢板孔壁之间实现紧密接触，从而保证群锚协同受力，最大限度发挥群锚的剪切刚度和受剪承载力，确保加固效果。该方法解决了粘贴碳纤维或钢板加固等方法中耐火性差和易剥离的问题，是目前最先进的钢筋混凝土构件加固方法,加固效果如图1所示。

文献[2][3]采用实验和数值模拟的方法，分别对直接剪切型锚栓钢板加固梁的抗弯、抗剪承载力进行分析。得出直剪型锚栓钢板加固系统能有效地限制裂缝的发展，增大构件的抗弯刚度和延性以及减小挠度，显著地改善构件的受力性能。

1　工程概况

本工程为重庆某办公楼，地下1层，地上21层。基本风压0.4 kN/m2。抗震设防烈度6度，设计地震分组第一组，场地类别Ⅱ类。该工程主体结构已竣工。后经抽查发现地下室顶板未在消防车道区域输入消防车荷载。消防车道活荷载为35 kN/m2，原始的活荷载仅为5 kN/m2，荷载严重不足。

按规范要求，基础设计可不考虑消防车荷载，故无需考虑新增消防车荷载对基础的影响。经核算，柱子轴压比及配筋均满足条件，原始的板厚、配筋均能满足条件。但梁的承载力严重不足，需进行加固处理。图2为该消防车道局部结构布置图及KL1配筋图。该区域主梁截面为450 mm×900 mm，次梁截面为300 mm×650 mm。

2　加固方法

选取图2所示的KL1作为本文研究的对象。对比增加消防车荷载前后该梁的弯矩和配筋值，如表1所示。表中弯矩单位为kN·m，配筋单位为cm2。从表1中可以看出，增加消防车荷载后，弯矩值增大了6倍。配筋值增大了70%左右。原施工图配筋不能满足施加消防车荷载后的配筋要求。

表1　活载增加前后梁结果对比

在通常的加固方法中，当配筋差值不超过40%时，采用碳纤维加固法，当配筋差值超过40%时，采用直接剪切型锚栓钢板加固法，亦可采用增大截面法。对于此工程，受地下室净高限制，不能采用截面向下增大的增大截面法，若采用上翻梁的增大截面法，至少需增高300 mm，由于区域过大，不利于顶板板面的管道安装、排水系统的设置。故最终选择直接剪切型锚栓钢板加固法。

文献[1]指出：只要设计上认为在构件表面附着钢板并协同受力就能提高构件的承载力，通过本发明提供的锚栓副就能使加固板件立即介入受力，显示出较现有技术加固方法更优良的特性。故可参照粘贴钢板加固法来计算所需钢板的面积。

采用YJK软件试算，选取Q345钢板，梁顶和梁底均采用宽300 mm，厚8 mm的钢板，可满足承载力要求。进一步根据《混凝土结构加固设计规范》9.2.3条[4]复核计算结果，即本文式(1)～式(3)。计算结果见表2。初定的钢板截面能满足设计需求。

(1)

(2)

(3)