1.概況
某學校—幢三層教學樓,每層為—通長4開間大教室,中有3根現澆混凝土大梁,大梁形式為花籃梁,梁長6500mm,高550mm,梁底寬250mm,混凝土設計標號為200級。該樓的二、三樓6根花籃梁跨中附近普遍開裂,最大縫寬達1mm,裂縫從梁底貫穿花籃牛腿。經過原設計進行復核,發現大梁配筋較少,計算安全系數僅0.7左右,強度驗算和裂縫寬度檢驗,大粱在未加活載的恒載作用下已經破壞。
2.補強加固工藝及膠粘劑的選擇
經反復比較,認為可用粘接技術對大梁進行補強加固,即采用高強度膠粘劑將鋼板粘貼在大梁上,以增加梁休彎曲承裁能力,膠粘劑選用中國科學院大連化學物理研究所研制的JGN建筑納構膠料劑,該膠為雙組分環氧樹脂型膠粘劑,剪切強度、拉伸強度、剝離強度(均為鋼-鋼)分別為17.64MPa、29.4MPa、19.6kN·m-1。
3.補強設計
粘貼鋼板長度以原大梁配筋安全系數A=1.4為臨界點,在A<1.4區段實施粘貼。實際計算的鋼板粘貼長度為4800mm,考慮到美觀,統一按5800mm計(比凈空少100mm),粘貼A3鋼板寬280mm,比梁底略寬,以免膠粘劑在緊固后向外流淌,板厚6mm。粘貼后,鋼板參與大梁受力,計算安全系數k=2.71,另外,在板端設計4根φ16鋼筋穿過花籃牛腿,上面錨固,孔內填塞JGN膠,下端同鋼板焊接,用來將板端剪應力傳遞到梁頂,在班底布4個M12膨脹螺栓,在膠液固化前,將鋼板同梁底錨固,給鋼板施加一預壓應力,并在使用期起保護作用。
4. 補強加固工藝
(1) 準備
① 在處理樓上大梁時,應對下面樓層加木柱支托,以免千斤頂卸荷時對下面大梁產生過大集中荷載,木柱直徑20cm,支撐點間距1.5cm,加木鍥使頂撐緊固;
② 鏟除梁體抹灰粉刷層,露出混凝土構件本體,按設計位置,用沖擊鉆在梁上鉆孔,以安裝賠帳螺栓和插焊剪刀保護筋,對梁底混凝土表面用平砂輪打毛打平,用鐵刷將浮灰除掉,然后用丙酮(或酒精)侵抹布擦凈塵埃,保證混凝土表面清潔無油、干燥;
③ 將粘貼鋼板按設計尺寸在工廠剪裁好后,用平砂輪打磨港件,除去銹并打出紋路來以增加粘接面積,同時在安裝螺栓位置鉆孔,港件運到施工現場后,應在較平的地面上整形找平;
④ 準備好卸荷用千斤頂,支撐支柱、頂托不板及腳手梯等施工用具,千斤頂為5噸油壓千斤頂,最好帶壓力表;
⑤ 按5-7kg.m-2標準,準確計算用膠量,按每次粘貼用膠量配膠,以免浪費,按要求將JGN膠甲、乙兩組分混合攪拌均勻(可在一容器中,用簡單的錨式漿,以100-300轉/min的速度進行攪拌混合),調膠后應在膠液使用期內將膠用完,JGN膠的古話對環境溫度要求較為嚴格,在相對濕度>90%的陰雨天不宜施工。
(2) 涂膠粘貼
因教學樓二、三樓3個斷面共6根大梁需處理,為避免在梁部產生應力集中,節省卸力支撐,宜按自上而下一個斷面一個斷面的順序進行施工。
① 將待粘貼的鋼板、混凝土表面涂刷厚度2mm左右的JGN膠液,膠應涂刷均勻,膠層中內稍厚,周邊梢薄;
② 在實施粘貼鋼板的同時,采用木柱和卸力千斤頂對粘貼鋼板緊固加壓和卸荷,緊固的目的是使鋼板與混凝土緊密R占合;卸荷的目的是解除梁部所受部分恒載,使梁處于半自由狀態,當JGN膠固化并解除支撐后,鋼板即處于工作狀態,承受梁底拉應力,卸荷支撐點6個間距850mm,頂升噸位控制在每點20噸左右。
膠粘劑在25℃條件下24h基本固化,72h完全鬧化,此時可拆除支撐,安裝梁底膨脹螺栓及板端剪力保護筋,并可進行下根大梁的處理。
(3) 梁體表而裝修和交付使用
整個粘鋼補強加固結束后,應對大梁表面進行裝修,鋼件刷兩遍樟丹底漆,再刷一遍白色防銹漆。混凝上面用砂漿找平抹面后用大白粉刷,整個裝修應與原室內格調一致,盡量不露加固痕跡。