粘钢加固当前在工程中的应用主要为混凝土柱和梁,主要应用范围涵盖以下几类:①上世纪早期、中期设计的建筑,一方面当时的设计要求较低,另一方面至今也已经达到或者接近使用年限,在各种使用条件自然条件下已经遭到严重破坏,随时有可能发生倒塌。例如山西纺织印染厂、山西省图书馆旧藏书楼。②设计阶段假设错误或者配筋不足引起的局部破坏结构。例如山西省人大办公大楼、国内一个工程辽阳化纤总厂变电所大楼承载梁裂缝处理。③施工阶段的不当操作引起混凝土强度不足、保护层偏大等问题也越来越多的采用了粘钢加固法。如山阴县七里沟新村小学教学楼。④结构改造也是一个非常重要的方面,结构加层、功能改变,粘钢加固法能够有效的解决这类问题,并且已经越来越多的应用到其中。
粘钢加固法的理论发展及工程应用
在理论上,20世纪80年代末国内学者开始对粘钢加固分析和研究:1989年,成立粘钢加固技术课题研究协作组,对其进行全面研究,一次编写了相关规定;1990年,罗竞宁、顾慧娟等也进行了少筋梁、适筋梁和**筋梁粘钢加固的试验研究;1990年,四川省建筑科学研究院组织编写了《混凝土结构加固技术规范》;1995年,万墨林、韩继云等对混凝土加固结构受力特征及破坏机理进行了分析,提出了加固结构与原普通结构在设计概念上的本质差异;1996年,同济大学颜德恒教授及其研究生通过理论计算和试验结果进行对比,探讨了粘钢加固的受力机理;1998年吴耀辉通过粘钢加固的试验进行了粘钢加固梁的粘贴滑移、早起破坏、锚固长度等方面的研究;2000年,梁丛中通过两榀框架构件的低周反复荷载试验,对用粘钢方法加固框架梁在地震作用下的抗震性能进行了分析;2003年,刘敏对静力条件下的粘钢加固混凝土梁进行了数值仿真分析;2006年我国新颁布了《混凝土结构加固设计规范》(G367-2006),为混凝土结构的加固设计、施工提供了新的技术性标准和理论性。
粘钢加固法的发展前景
根据现在的文献资料,很多科研学者已经对粘钢加固法进行了许多定性分析及实验,对粘钢加固的承载力和抗震能力都有了一定的成果,这些在建筑结构设计中主要仍为混凝土柱及混凝土梁,对节点的实验和分析较之相晚,也较少,但在现代建筑规范“强节点弱构件”的要求下,却显得尤为重要,亟待发展。
当下的建筑结构设计往往偏向于安全,但在加固设计中,若在构件承载力不足的条件下过度的加固构件而忽略了节点相对于构件的强弱,同样也会违反“强节点若构件”的要求,非但不能提高结构的整体抗震承载力,还有可能使塑性铰的位置在不正当加固的情况下发生偏移,使破坏形式转化为更为严重的节点破坏,因此,粘钢加固后的节点抗震性能也显得较为重要。
钢筋混凝土结构加固的注意事项
在对钢筋混凝土结构进行加固时,应注重以下几个方面:一是要对结构整体进行分析,不应只对单个构件进行分析,因为加固时改变了本构件的刚度,引起内力分配有变化,故应作为一个整体分析。二是对于比较复杂的结构,需要借助于仪器进行测试和测量,简单结构可以凭借目测和经验来确定结构的损坏程度。三是钢材宜选用二、钢,水泥要425 号以上,混凝土强度比原结构高一个等级。四是应尽量利用原结构本身仍具有的承载力,减少新加部份承担的内力和拆除原构件的工作量,同时选用技术上、经济合理、施工方便的加固方案。