1.概况
某学校—幢三层教学楼,每层为—通长4开间大教室,中有3根现浇混凝土大梁,大梁形式为花篮梁,梁长6500mm,高550mm,梁底宽250mm,混凝土设计标号为200级。该楼的二、三楼6根花篮梁跨中附近普遍开裂,最大缝宽达1mm,裂缝从梁底贯穿花篮牛腿。经过原设计进行复核,发现大梁配筋较少,计算安全系数仅0.7左右,强度验算和裂缝宽度检验,大粱在未加活载的恒载作用下已经破坏。
2.补强加固工艺及胶粘剂的选择
经反复比较,认为可用粘接技术对大梁进行补强加固,即采用高强度胶粘剂将钢板粘贴在大梁上,以增加梁休弯曲承裁能力,胶粘剂选用中国科学院大连化学物理研究所研制的JGN建筑纳构胶料剂,该胶为双组分环氧树脂型胶粘剂,剪切强度、拉伸强度、剥离强度(均为钢-钢)分别为17.64MPa、29.4MPa、19.6kN·m-1。
3.补强设计
粘贴钢板长度以原大梁配筋安全系数A=1.4为临界点,在A<1.4区段实施粘贴。实际计算的钢板粘贴长度为4800mm,考虑到美观,统一按5800mm计(比净空少100mm),粘贴A3钢板宽280mm,比梁底略宽,以免胶粘剂在紧固后向外流淌,板厚6mm。粘贴后,钢板参与大梁受力,计算安全系数k=2.71,另外,在板端设计4根φ16钢筋穿过花篮牛腿,上面锚固,孔内填塞JGN胶,下端同钢板焊接,用来将板端剪应力传递到梁顶,在班底布4个M12膨胀螺栓,在胶液固化前,将钢板同梁底锚固,给钢板施加一预压应力,并在使用期起保护作用。
4. 补强加固工艺
(1) 准备
① 在处理楼上大梁时,应对下面楼层加木柱支托,以免千斤顶卸荷时对下面大梁产生过大集中荷载,木柱直径20cm,支撑点间距1.5cm,加木锲使顶撑紧固;
② 铲除梁体抹灰粉刷层,露出混凝土构件本体,按设计位置,用冲击钻在梁上钻孔,以安装赔帐螺栓和插焊剪刀保护筋,对梁底混凝土表面用平砂轮打毛打平,用铁刷将浮灰除掉,然后用丙酮(或酒精)侵抹布擦净尘埃,保证混凝土表面清洁无油、干燥;
③ 将粘贴钢板按设计尺寸在工厂剪裁好后,用平砂轮打磨港件,除去锈并打出纹路来以增加粘接面积,同时在安装螺栓位置钻孔,港件运到施工现场后,应在较平的地面上整形找平;
④ 准备好卸荷用千斤顶,支撑支柱、顶托不板及脚手梯等施工用具,千斤顶为5吨油压千斤顶,最好带压力表;
⑤ 按5-7kg.m-2标准,准确计算用胶量,按每次粘贴用胶量配胶,以免浪费,按要求将JGN胶甲、乙两组分混合搅拌均匀(可在一容器中,用简单的锚式浆,以100-300转/min的速度进行搅拌混合),调胶后应在胶液使用期内将胶用完,JGN胶的古话对环境温度要求较为严格,在相对湿度>90%的阴雨天不宜施工。
(2) 涂胶粘贴
因教学楼二、三楼3个断面共6根大梁需处理,为避免在梁部产生应力集中,节省卸力支撑,宜按自上而下一个断面一个断面的顺序进行施工。
① 将待粘贴的钢板、混凝土表面涂刷厚度2mm左右的JGN胶液,胶应涂刷均匀,胶层中内稍厚,周边梢薄;
② 在实施粘贴钢板的同时,采用木柱和卸力千斤顶对粘贴钢板紧固加压和卸荷,紧固的目的是使钢板与混凝土紧密R占合;卸荷的目的是解除梁部所受部分恒载,使梁处于半自由状态,当JGN胶固化并解除支撑后,钢板即处于工作状态,承受梁底拉应力,卸荷支撑点6个间距850mm,顶升吨位控制在每点20吨左右。
胶粘剂在25℃条件下24h基本固化,72h完全闹化,此时可拆除支撑,安装梁底膨胀螺栓及板端剪力保护筋,并可进行下根大梁的处理。
(3) 梁体表而装修和交付使用
整个粘钢补强加固结束后,应对大梁表面进行装修,钢件刷两遍樟丹底漆,再刷一遍白色防锈漆。混凝上面用砂浆找平抹面后用大白粉刷,整个装修应与原室内格调一致,尽量不露加固痕迹。