强烈推荐粘钢结构加固技术可行性研究报告.docx

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强烈推荐粘钢结构加固技术可行性研究报告

粘钢结构加固技术

可行性研究报告

一、技术背景3

1.1技术相关3

1.2技术发展背景3

1.3技术研发必要性8

1.4编制依据12

二、技术内容与可行性分析13

2.1技术原理与施工原则13

2.1.1施工方案编制原则13

2.1.2粘钢加固技术原理17

2.2技术实施说明19

2.2.1定位和测量放线方案19

2.2.2结构开洞与粘钢加固工程施工21

2.2.3粘钢加固施工技术措施33

2.2.4脚手架搭设施工（按需）34

2.3安全防护与质量工作技术措施38

2.4关键技术42

三、市场需求与风险分析44

3.1市场需求分析44

3.2风险分析与对策45

3.2.1风险分析45

3.2.2风险对策48

四、经济与社会效益分析50

4.1经济收益预测50

4.2社会效益分析52

五、报告结论52

一、技术背景

1.2技术发展背景

粘钢加固亦称粘贴钢板加固，是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土形成统一的整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。

建筑物的加固改造，虽是人类有建筑史以来便已出现的一个传统专业但因受建筑业以及科学技术发展的限制，致使它仅在近几十年才初具规模，随着加固技术、加固理论、加固设计、加固施工等方面研究的蓬勃发展，建筑物的加固改造业逐渐形成为属结构工程专业的一门分支学科。

据有关部门统计，我国现有城镇房屋建筑面积50亿平方米，按照设计基准期50年计算，相当多的房屋己进入“中老年期”；另外，建筑物在使用过程中，由于自然的（如大气、地震、地基沉降，风火，水灾等）、电化学、机械作用等诸多因素引起的破损（如开裂、失稳、钢筋锈蚀、混凝土剥落、酥松等），以及由于设计或施工错误，材料性能未达要求，新工艺的特殊要求等等，引起结构的强度、刚度或耐久性不足，至使不少建筑物过早地出现缺陷形成“早衰”从而步入“正常退役”之列。

此现象在工业建筑中尤为突出。

因为五十年代曾是我国工业大发展与大建设时期，基本建设在国内各条战线上蓬勃发展，新建与扩建了大批厂房，这些厂房在建国后的经济复苏与发展中曾发挥过重大作用。

然而，逆溯到50年代“蜂拥而上”，的大建设时期，缺乏先进的设计经验以及施工技术而建造的厂房占了相当大的比例。

经过几十年的使用，不少厂房在材料与结构方面呈现出严重的损伤及破坏：

但因我国现阶段经济实力尚不雄厚，仍然有不少50年代所建的厂房仍在继续使用。

必须指出：

其中不少厂房，由于损伤程度相当严重，己划入危险房屋之列，直接影响生产，危及职工生命安全。

女N1992年2月大连重型机器厂屋顶突然塌下造成42人死亡，130人受伤的重大事故，1990年3月酒泉钢厂高炉发生崩塌，死19人，伤10人的重大事故。

因此，对已有建筑物进行评估、加固维修技术的研究已势在必行。

从国外来看，近几年一些发达国家对旧建筑物评估、加固维修及改造的研究发展很快。

目前，国外建筑物的维修改造己形成一个完整的体系（一般称为建筑物维修改造行业），与新建筑业并行成为建筑业的重要力量。

因为世界上经济发达国家建设大体上经历了以下三个阶段：

即战后恢复的大规模新建时期，新建与维修改造并重时期以及目前强调的维修与现代化改造为主时期。

以美国为例，建筑业曾是美国三大经济支柱之一，现在新建的建筑业开始呈现萧条迹象，而建筑改造行业开始兴旺乃至膨胀发展。

在欧美发达国家中，目前用于建筑加固改造的投资已占国家建筑业总投资的12以上，美国劳工部门在20世纪末的一项产业预测报告中曾经预言：

建筑维修加固行业将是21世纪最为热门的行业之一。

由于以上种种原因，旧建筑物的可靠性评价、加固理论的研究已成为建筑工程学科的一个研究新热点，建设部九五科技发展纲要中已把该课题重点提出，作为一个攻关的目标。

建筑物的加固改造所涉及的结构（或构件）加固有其自身的特点：

首先，相对于新建结构的设计，它的自由度要小得多，因为现有建筑结构的型式、跨度、高度、结构（或构件）截面尺寸等因素都在一定程度上限定了设计者的思路，设计者不得不根据现场条件来分析，提出合乎于实际情况的加固方案和技术措施。

其次，加固结构与普通结构有着本质的区别，加固结构属于二次受力结构，新、旧两部分存在着应变滞后和应力超前现象，新加部分材料的潜力一般不能得到充分利用；又如加固结构多半属于新旧材料组成的组合结构或组合截面，原有结构的破损程度、新旧材料的结合情况、应力水平、具体的施工措施等等，都对加固结构的受力性能有相当大的影响；再次，加固结构必须立足于整个结构性能的考虑，不能仅采用局部破坏就只加固局部的处理方法。

例如，天津某厂在唐山地震主震作用下第二层柱子破损严重，加固时主要针对该层柱子加固（外包60mm--100mm混凝土），结果在其后的宁河6.9级地震中该建筑结构全部倒塌。

事后研究认为，倒塌的主要原因在于加固第二层柱子后把薄弱层转移到底层，使底层在地震作用下出现了很大的弹塑性变形而导致该建筑结构倒塌。

另外，加固后结构的可靠度和结构的使用期限一般不能套用新建结构的标准要求，它具有很大的灵活性。

总之，建筑物加固是一门研究使受损建筑重新恢复作用，即使失去部分抗力的结构重新获得原有的构件抗力甚至超过原有抗力的学科。

该学科所涉及的内容十分广泛，包含了结构损伤学、检测学、加固理论和加固技术、设计方法、施工方法以及加固方案选择与投资效益的优化等等。

从实质来讲，它是一门研究结构服役期间的动态可靠度及其维修理论的综合学科，现已成为建筑工程学科的一个新领域。

结构加固的传统方法及特点

目前土建结构常用的几种传统加固方法主要是以下几种：

1、预应力加固法

预应力加固法，即指在原结构上增加预应力构件来承担原结构上所受的部分荷载，从而提高原结构的承载能力的方法。

目前使用较多的主要是体外预应力加固法。

预应力法加固效果好，能较大幅度地提高结构整体承载力。

但加固后对原结构外观有一定影响；比较适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力﹑高应变状态下的混凝土构件的加固。

但不宜用于混凝土收缩徐变大的结构，另外加固后需要注意预应力钢筋的防腐问题。

2、增大截面加固法

增大截面加固法，通常用于受弯构件，是指在原构件的上部或下部浇一层新的混凝土和补加相应的钢筋，从而达到提高原构件承载能力的目的。

增大截面加固法是最为传统的一种结构加固方法，具有成熟的设计和丰富的施工经验；工程成本相对较低，可用于梁﹑板﹑柱﹑墙和一般构造物等多种混凝土结构的加固。

其主要缺陷是现场施工的湿作业时间长，而且会带来建筑净空的明显减少。

3、改变受力体系加固法

改变受力体系加固法，通常包括在梁的中间部位增设支点（刚性支点或弹性支点），将多跨简支梁变为连续梁等方法。

改变结构的受力体系能大幅度降低计算弯矩，提高结构和构件的承载力，达到加强原结构的目的。

该法比较简单，而且效果可靠。

但加固工作量较大，易损害建筑物的原貌和使用功能，通常还会减小建筑的使用空间。

由于所增加的支撑构件一般需要将荷载传递到基础上，这种方法比较适用于整个建筑的加固。

4、粘钢加固法

该加固法是通过在构件外侧粘贴钢板，钢板通过胶粘剂与原构件共同作用，以增强结构的抗弯和抗剪能力，提高结构安全度。

一般适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯构件的加固，是近年来发展最快的一种加固方法。

该加固法的特点是施工便捷，只需卸荷和按要求除锈后即可施工。

现场湿作业量少，加固后24ｈ即可投入使用，且加固后对原结构自重、外观尺寸和原有净空无明显影响，能显著提高构件的刚度和承载能力，并且价格低廉；但加固质量很大程度上取决于胶粘剂质量和施工的水平，特别是粘钢后一旦发现空鼓，进行补救比较困难。

5、外包钢加固法

外包钢加固法，即以角钢外包于原构件四角，角钢间用扁钢焊接形成整体钢构套的加固方法，以提高构件的承载能力和延性。

一般是在要求不显著增大构件截面，同时又可以大幅度提高结构承载能力的情况下采用，特别是结构柱周围裹钢，结构受力比较可靠，同时现场的工作量也较小，结构截面增加也不大。

主要缺点是钢材用量较大，相应加大了工程成本；在节点处理上也有一定的难度。

结构加固的新方法及发展

上述常规方法在工程实践中被大量采用，但某些情况下，这些方法自身所存在的某些局限性，使得它们不能满足一些耐久性和美观方面的需求，或是受到施工条件的制约而无法实施。

近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐．下面着重介绍粘贴纤维复合材料加固法：

纤维材料（FRP）加固修补土建结构技术是为了突破传统方法的局限性而产生的一项新技术。

它兴起于八十年代末到九十年代初的发达国家，由于其优点多，效果明显，在日美韩欧洲等国家和地区得到了大量的推广，目前在加固修补技术领域已成为最广泛使用的一项技术，并已完全产业化。

按纤维材料的不同，可分为玻璃纤维材料﹑碳纤维材料和阿拉米德材料。

其中又以碳纤维材料CFRP最具代表性，其性能特点主要有以下几个方面：

（1）具有良好的物理力学性能：

其抗拉强度为普通钢材的10倍以上，弹性模量相当于普通钢材的1.1～2.4倍；而且纤维片材重量轻，比重仅为钢材的14；厚度小，一般片材增强层厚度在0.1mm～0.2mm之间，因此基本上不增加结构截面尺寸和自重。

（2）现场施工方便：

没有湿作业和明火施工，占用场地小，也不需要大型施工机具，因此施工方便、工效高、施工质量容易得到保障。

（3）使用范围广：

可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟囱等多种结构的加固补强。

特别是在曲面壳体和复杂节点的加固中，具有其它加固方式无法比拟的优势，与混凝土的有效接触面积可达100%。

（4）具有良好的耐久性和耐腐蚀、抗磁性等性能特点。

该材料技术用于土建结构加固始于上世纪80年代中期。

1991年欧洲首先用CFRP完成了国际上第一座桥梁加固后，该项技术便在世界上迅速推广，特别是在上世纪90年代中期日本阪神大地震后的重建过程中，该项技术得到了大量的应用。

我国在该领域的研发工作从1997年开始起步，98年才开始实际的工程应用。

至目前为止，国内已有近十个科研院所、十余所高校对其技术性能进行研究，取得了大量的科研成果。

由国家冶金建筑研究总院、清华大学等单位所承担的国家“九五”重点科技攻关项目《碳纤维材料加固修复混凝土结构技术研究开发与应用》的系列科技成果已于2001年通过国家鉴定，并编制了中国工程建设标准化协会标准《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》。

可以看出，我国建筑市场巨大，当前土建结构的加固改造是我们面临的一项意义重大的任务。

随着建筑业的蓬勃发展，建筑物的加固、维修、改造的应用领域和范围也将越来越广，各种新的加固技术必将不断地涌现，结构的加固技术也必将取得更长足的发展

1.3技术研发必要性

建筑结构在服役期间，随着时间的流逝，会因劣化、损伤造成使用功能下降，或因技术条件的限制，以及使用功能的改变等条件使工程无法正常的使用。

如果能够科学地分析这种劣化、损伤的规律和程度，及时采取有效的处理措施，就可以延缓结构的损伤过程，达到延长结构使用寿命的目的。

因此，结构的可靠性评估方法及加固技术已逐渐成为工程界关注的热点问题。

许多工程技术人员和研究团体已经把注意力转向该领域，把结构鉴定与加固技术放在突出的位置。

而对建筑物进行可靠的鉴定与评估，是建筑物加固的依据，也是工程加固的首要问题，因此，对先天不足或后天管理不善的建筑物，使用不当或为抗衡自然灾害进行加固的建筑物，灾后建筑物的维修和需要加层、改造的建筑物，对进入“中老年”期需进行诊断、检查和处理的建筑物，都需要进行调查，检验，并作出科学的鉴定与评估。

建筑物鉴定与评估，包括建筑物的安全性、使用性和耐久性三个方面，三者密切相关但也有很大区别，对加固处理的影响也