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加固项目中新增钢梁的连接方式及相关注意事项

加固项目中新增钢梁与原结构的连接方式及相关注意事项

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一.新增钢梁与原结构的连接方式及注意事项

1.规范中规定钢结构连接的加固方法应根据结构需要加固的原因、目的、受力状态、构造及施工条件,并考虑到结构原有的连接方法儿确定。在同一受力部位连接的加固中,不宜采用刚度相差较大的且仅考虑其中刚度较大的连接承受所有作用力。
2.加固项目中新增钢梁与原结构的连接方式常采用后置埋件的方法。后置埋件锚固的方法有很多,总的可以分为两大类:植筋和使用锚栓锚固。锚栓是将被连接件锚固到混凝土基材上的锚固组件,可分为机械锚栓和粘结性锚栓。按受力锚栓的个数可分为单锚、双锚以及群锚。
3.后置埋件的埋件钢板的厚度及规格及固定用的自切底锚栓自扩底锚栓,特殊倒锥形锚栓或化学锚栓。需经过计算确定,且后置钢板需热镀锌处理,化学锚栓或膨胀螺栓需现场进行拉拔试验,达到且大于计算值方合格。化学锚栓的操作需按厂家的工艺要求严格操作。不允许孔内有灰尘,且打孔的深度及直径都有相关的参数控制。

二.锚栓分类及使用范围

1.锚栓按工作原理及构造的不同可分为膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学植筋及长螺杆等其它类型锚栓。各类锚栓的选用除考虑锚栓本身性能差异外,尚应考虑基材性状、锚固连接的受力性质、被连接结构类型、有无抗震设防要求等因素的综合影响。膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学植筋可用作非结构构件的后锚固连接,也可用作受压、中心受剪、压剪组合之结构构件的后锚固连接。普通化学锚栓的承载原理以粘结为主,特殊倒锥形化学锚栓的承载是依靠膨胀和粘结的组合作用。
2.后锚固技术适用于设防烈度8度及8度以下地区。以钢筋混凝土、预应力混凝土为基材的后锚固连接。在承重结构中采用后锚固技术时宜采用植筋;设防烈度不高于8度(0.2g)的建筑物,可采用扩底锚栓和特殊倒锥形化学锚栓。抗震设防区结构构件连接时,膨胀型锚栓不应作为受拉、边缘受剪和拉剪复合受力连接件。
3.在抗震设防区引用的锚栓应符合下列规定
应采用适用开裂混凝土的锚栓,并应进行裂缝反复开合下锚栓承载能力检测。应进行抗震性能适应检测。机械锚栓的抗震性能应符合现行行业标准《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160的有关规定。
4.化学锚栓的抗震性能应满足一下规定:
1)抗拉锚固系数不应小于0.8,滑移系数不小于0.7,抗拉承载力变异系数不应大于0.3。
2)剩余抗剪承载力与C25非开裂混凝土下基本抗剪性能试件的抗剪承载力平均值的比值不应小于0.8。
5.抗震设防区应用植筋时应符合下列规定:
1)应进行开裂混凝土及裂缝反复开合下植筋承载能力检测,试验时植筋锚固深度应取基本锚固深度。

三.连接件的选择及分类

1.植筋技术
植筋技术适用于钢筋混凝土结构构件以结构胶种植带肋钢筋和全螺纹螺杆的后锚固技术。不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋一侧配筋率西欧啊与0.2%的构件的后锚固设计。素混凝土构件及低配筋率构件的植筋应按锚栓进行设计。
植筋技术采用种植全螺纹螺杆技术时当新增构件为悬挑结构构构件时,其原混凝土结构等级不得低于C25。当新增构件为其他结构构件时,其原结构混泥土等级不得低于C20。当采用种植全螺纹螺杆锚固时,锚固结构的原混凝土结构不得有局部缺陷,若有缺陷需应先进行补强和加固处理后再植筋。种植用的钢筋或螺杆当采用进口带肋钢筋时,除满足检验标准外,带肋钢筋的相对肋面积符合大于等于0.055且小于等于0.08的规定。
植筋用的胶黏剂应采用改性环氧类结构胶黏剂或改性乙烯基酯类结构胶黏剂。当植筋的直径大于22mm时,应采用A级胶。锚固用的胶黏剂的质量和性能应符合混凝土结构加固设计规范第四章的规定。
采用植筋锚固的混凝土结构其长期使用的环境温度不应高于60℃。处于特殊环境的混凝土结构采用植筋技术时应采用耐环境因素作用的胶黏剂。
植筋用结构胶黏剂的粘结抗剪强度设计值fbd应按加固规范表15.2.4的规定值采用。当基材混凝土等级大于C30,且采用快固型胶黏剂时,其粘性抗剪强度设计值fbd应乘以调整系数0.8。
当按构造要求植筋时,其最小锚固长度lmin应符合下列构造规定:
1.受拉钢筋锚固:max{0.3ls; 10d; 100mm};
2.受压钢筋锚固:max{0.6ls; 10d; 100mm};
3.对悬挑结构、构件尚应乘以1.5的修正系数。
承重结构植筋的锚固深度应经设计计算确定,不得按短期拉拔试验值或厂商技术手册的推荐值采用。
植筋技术只有当原构件混凝土具有正常的配筋率和足够的箍筋时,这种连接才是有效可靠的,为了确保连接承载的安全性必须按充分利用钢筋强度和延展性的破坏模式进行计算。但这对素混凝土来说并非任何情况下都能做到。原构件混凝土的强度等级,直接影响植筋与混凝土的粘结性能。特别是悬挑结构,构件更为敏感。植筋与纵向受拉钢筋在搭接部位的净间距,应按混凝土结构加固设计规范标示值确定。当净间距超过4d时,则增加长度应增加2d,但净间距不得大于6d。
最小锚固深度是从构造要求出发的,参考国外有关的指南和技术手册确定。
2.锚栓技术
锚固技术适用于普通混凝土承重结构,不适用于轻质混凝土结构和严重风化了的结构。当混凝土结构采用锚栓技术时,对重要构件混凝土强度等级不应低于C25级。对于一般构件不应低于C20级。承重结构用的机械锚栓,应采用有锁键效应的后扩底锚栓。按其构造方式的不同又分为自扩底,模扩底,和胶黏-模扩底三种。承重结构用的胶黏性锚栓,应采用特殊倒锥形胶黏型锚栓。
     在抗震设防区的结构中直接承受动力荷载的构件,不得使用膨胀锚栓作为承重结构的连接件。在抗震设防区承重结构中应采用后扩底锚栓,或特殊倒锥形胶黏型锚栓。且仅允许使用于设防烈度不高于8度。并建于一二场地的建筑物。
混凝土构件的最小厚度hmin不应小于1.5hef,且不应小于100mm。承重结构用的锚栓,期公称直径不得小于12mm,按构造要求确定的锚固深度hef不应小于60mm,且不应小于混凝土的保护层的厚度。抗震设防区承重结构采用锚栓时,其埋深应分别符合《混凝土结构加固设计规范》表16..4.3-1和表16.4.3-2的规定。锚栓的防腐标准应高于被固定物的防腐蚀要求。
自扩底,模扩底,和胶黏-模扩底三种机械锚栓之所以能纳入规范,是因为他们嵌入基材混凝土后能起到机械锁键的作用。并产生类似预埋的效应。这对承载的安全至关重要。至于胶黏型模扩底锚栓,增加了结构胶的粘结,在增加安全储备的同时,起到防腐蚀的作用。
对于化学锚栓目前市场上品牌多,存在鱼龙混杂的现象。很多单位在设计和计算方法上还很混乱,因而此次修订做出了两项工作:一不再用化学锚栓,这个不科学的名称。而改名为胶黏型锚栓。二是经过筛选后,仅纳入适应开裂混凝土性能的“特殊倒锥形胶黏型锚栓”因为目前能用于承重结构的胶黏性锚栓,均是经过特殊设计和验证性试验后才投入批量生产的。通过材料粘合和具有挤紧作用的嵌合来取得安全承载的效果。
3 .外粘型钢加固法 
该法用于柱、桁架、梁和一般构筑物的加固时,其优点为受力可靠、能显著提高结构、构件的承载能力、对使用空间影响小、施工简便且湿作业少;缺点是对使用环境的温度有限制,且加固费用较高。    
4.外粘钢板加固法 
该法用于受弯及受压构件的加固时,其优点为施工工期短、加固后几乎不改变构件外形和使用空间;缺点是对使用环境的温度有限制,对弧形构件表面的粘贴不易吻合;且钢板较薄,需作防锈处理等。
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