1、中华人民共和国国家标准 混凝土结构加固设计规范 GB 503672013 宣贯培训教材,混凝土结构加固设计规范管理组2013年12月版,1,目 次,I 标准化的法律、法规基础 4I.1 应遵守的国家法律、法规和规章 4I.2 应正确处理的标准规范层次关系 10I.3 应正确理解强制性标准与强制性条文 17 II 结构加固方法概述 21 III 必须严格执行的强制性条文 44 IV 应重点学习的若干条文规定 79IV.1 “基本规定”部分 79IV.2 “材料”部分 88IV.3 “增大截面加固法”部分 135,2,续 目 次,IV.4 “外加预应力加固法”部分 151IV.5 “外包型钢加固法
2、”部分 163IV.6 “粘贴钢板加固法”部分 170IV.7 “粘贴纤维复合材加固法”部分 212IV.8 “预应力碳纤维复合材加固法”部分 263IV.9 “预张紧钢丝绳网聚合物砂浆面层加固法”部分 279IV.10 “植筋技术”部分 298IV.11 “锚栓技术”部分 328IV.12 “裂缝处理技术”部分 336,3,续 目 次,V 结构加固设计中常遇问题的处理 345V.1 混凝土结构、构件施工质量不符合设计要求，但满足现行设计规范要求时如何处理的问题 345V.2 实测的砼强度等级偏低问题 346V.3 混凝土斜裂缝的识别与处理 349V.4 砼斜截面受剪承载力的确定问题 354V
3、.5 砼构件尺寸不满足植筋埋深问题的处理 357V.6 关于加固新建房屋如何满足50年使用期要求的问题 362V.7 植筋破坏性检验的合格判断问题 363V.8 关于胶体热变形温度测定的问题 365,4,I 标准化的法律、法规基础 I.1 应遵守的国家法律、法规和规章,（1）应学习中华人民共和国标准化法第十一条及第十三条至第十六条 中华人民共和国标准化法 第十一条 对需要在全国范围内统一的下列技术要求，应当制定国家标准：,5,（一）互换配合、通用技术语言要求；（二）保障人体健康和人身、财产安全的技术要求；（三）基本原料、燃料、材料的技术要求；（四）通用基础件的技术要求；,6,（五）通用的试验、
4、检验方法；（六）通用的管理技术要求；（七）工程建设的重要技术要求；（八）国家需要控制的其他重要产品的技术要求。,7,第十三条 对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可以制定行业标准。第十四条 行业标准在相应的国家标准实施后，自行废止。,8,第十五条 对没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的工业产品的安全、卫生要求，可以制定地方标准。第十六条 地方标准在相应的国家标准或行业标准实施后，自行废止。,9,（2）应学习第25号建设部令发布的工程建设行业标准管理办法第六条及第十条 工程建设行业标准管理办法第六条 行业标准不得与国家标准相抵触。第十条 行业标准在
5、相应的国家标准实施后，应当及时修订或废止。,10,I.2 应正确处理的标准规范层次关系,工程建设国家标准，主要是针对为保障安全、质量、卫生、环保和维护公共利益所必需达到的最低要求作出统一的规定。至于更严质量要求、更高技术水平和更能满足社会生产、生活需求的标准，则应由其他层次的标准规范，如行业标准、CECS推荐性标准和企业标准等在国家标准基础上进行充实和提高。,11,然而，在前一段时间里，这一最基本的标准化关系，由于种种原因而没有得到遵循，出现了有些标准对安全、质量的要求反而低于国家标准的不正常情况。在建筑物加固过程中，若遇到上述情况，一定要按照国家标准化法和建设部第25号部令的规定来处理标准规
6、范之间的层次关系，以避免违反法律、法规。,12,这里需要指出的是：国家标准之间的相互关系，应以通用技术标准为基础，其他技术标准的要求应高于通用技术标准。一般而言：设计规范和施工质量验收规范均是通用标准，也是所有设计、施工人员所必须首先遵守和执行的标准。,13,至于国家标准与“导则”、“通则”的关系，则较为复杂，须区别不同情况予以处理：（1）名为导则，但有标准代号和编号，并有批准发布机关者，应按其代号确定其属性。如冠以GB的，即是国家标准；冠以JGJ、JTJ、HG等等，即是行业标准；冠以CECS、CCES的，即是协会标准或学会标准。,14,（2）名为导则，且有行政主管部门文号者，如住房和城乡建设
7、部以“建村函2009 69号函”发给有关部门的农村危险房屋鉴定技术导则（试行），属于相关标准在特定情况下增发的指导性文件，不仅应结合本地区实际参照执行，而且其中所涉及的安全性能指标和参数，均不得低于相关标准的要求。,15,（3）名为通则，意即通用规则或原则，实质是某层次的标准。因此，一般均有标准代号与编号。例如：民用建筑设计通则标准号为JGJ 37，即是行业标准；建筑工程抗震性态设计通则标准号为CECS 160，即是中国建设标协的推荐性标准等等。,16,（4）名为规则或规定者，其含义一般与标准、规范、规程无异。如铁路测量技术规则TBJ 101和铁路结合梁设计规定TBJ 24，均为铁道部的行业标
8、准，与其他行标无异。,17,I.3 应正确理解强制性标准与 强制性条文,1）国家标准化法第七条规定：保障人体健康、人身、财产安全的标准和法律、行政法规规定强制执行的标准是强制性标准。,18,工程建设强制性标准是指直接涉及工程质量、安全、卫生及环境保护等方面的工程建设标准强制性条文（建设部令第81号）。,19,2）强制性条文与主控项目条文的区别强制性条文实施的是事前和事后监督检查并举的机制，亦即只要违反强条，不论是否造成后果均应进行处罚；,20,主控项目的性质虽与强制性条文一致，但它实施的是事前督查、事后验证处理的机制，亦即只有造成后果，才能依据标准的规定按照有关法规进行处罚。,21,II 结构
9、加固方法概述,II.1 增大截面加固法这是通过在构件截面外围新浇混凝土，并加配受力钢筋或构造钢筋，以达到提高原构件承载力、刚度、稳定性和抗裂性之目的；对受压构件还可降低其长细比和轴压比。因此，常用于梁、柱、板和基础等的加固。,22,图II.1-1 增大截面加固柱、梁示意图,23,这种加固方法具有施工工艺简单、使用经验丰富、受力可靠、加固费用较低等优点，很易被人们所接受，很易被人们所接受；但其施工时湿作业工作量大，养护期长，占用建筑空间较多等缺点，也使其应用受到一定限制。,24,这种加固方法的施工要点，在于如何保证新、旧材料的共同工作，其关键是新旧混凝土界面上的剪应力能否有效地传递。为此，在施工
10、工艺上应充分了解和贯彻设计的意图，采取适当的技术措施，以确保新、旧混凝土共同工作的可靠性。,25,II.2 钢筋混凝土面层加固法这是增大混凝土截面加固法在砌体柱、墙中的引用；也称钢筋网夹板墙或围套。具有成熟的设计和施工经验；能提高构件受压、受剪承载力和抗震能力，是砌体结构最常用的加固方法。施工简单，但湿作业时间长，且安装箍筋和拉结筋所需的凿洞工作量大。,26,图II-2 增大截面加固砌体柱、墙示意 （a）砖柱加固；（b）砖墙加固；（c）带壁柱砖墙加固,27,II.3 复合截面加固法通过采用结构胶粘结或高强聚合物砂浆喷抹，将增强材料粘合于原构件表面，使之形成具有整体性的复合截面，以提高其承载力和
11、延性的一种直接加固法。,28,1）粘钢加固粘贴钢板法是在混凝土构件表面用结构胶粘贴钢板，以提高构件承载力的一种加固方法。该方法适用于对钢筋混凝土构件受弯、斜截面受剪、受压和受拉构件的加固，但不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010规定的最小配筋率的构件加固。,29,图II.3（1） 粘钢法加固形式示意图,30,2）粘贴纤维复合材加固这种加固法是以结构胶为粘料，将纤维织物或纤维板材外贴于被加固构件表面，利用纤维复合材的高抗拉强度和受拉弹性模量达到提高结构承载力和延性的目的。目前常用的有三种纤维材料：碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳
12、纶纤维（AFRP）。它们的施工方法基本一致。,31,图II.3（2）-a 碳纤维织物（布）加固混凝土梁,32,图II.3（2）-b 板底贴碳纤维布加固,33,图II.3（2）-c 梁高（T形截面腹板高）450mm时应加贴腰压带,34,3）外贴型钢加固这是在混凝土柱的四角包以型钢，并用结构胶粘结成整体的一种加固方法。最常用的是在方形或矩形柱的四角粘以角钢，并在横向以钢缀板施加约束的做法。这种加固方法可以大幅度提高原构件的承载能力，且无上限的控制，又不影响建筑空间，因而为大跨、重型结构加固所首选，但须由熟练的钢结构专业人员施工。,35,图II.3（3） 外粘型钢加固,36,II.4 混凝土构件绕丝
13、加固法这是通过缠绕退火钢丝使被加固的受压构件混凝土受到约束作用，从而提高其极限承载力和延性的一种加固法。在GB 50367中，主要用于位移延性不足的混凝土柱的抗震加固。施工单位喜欢在新浇柱的砼强度达不到要求时使用。因为它可提高原混凝土强度12级。,37,图II.4 绕丝构造示意图,38,II.5 钢丝绳网-聚合物改性水泥砂浆面层加固法这是将小直径钢丝绳网片（钢铰线网片）敷设并固定于被加固构件部位，再在其表面喷涂约30mm厚聚合物改性水泥砂浆面层，固化后形成整体受力的加固方法。一般用以替代碳纤维复合材加固砼或砌体构件。其优点是原构件表面处理简单，缺点与碳纤维相近。90年代开始从韩国引进，但应用不
14、多。,39,图II.5-1 钢丝绳网-聚合物改性水泥砂浆外加层构件示意图,40,图II.5-2 节点详图之一 (a)双面加固穿实心楼板节点；(b)双面加固穿实心楼板节点；(c)双面加固穿空心楼板节点,41,II.6 外加预应力加固法这是通过施加体外预应力，使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法。1 采用无粘结预应力钢绞线加固如图II.6-1、II.6-2所示；多用于工业建筑加固；2 采用预应力碳纤维板加固；多用于公路桥梁加固。,42,图II.6-1 预应力下撑式拉杆构造（次梁加固） 1-主梁；2-次梁；3-楼板；4-拉杆；5-拉紧螺栓； 6-支撑垫板及钢筋棒；7-挡板；8-钢套箍；
15、9-锚栓,43,图II.6-2 预应力下撑式拉杆构造（主梁加固） 1-主梁；2-次梁；3-楼板；4-拉杆；5-拉紧螺栓； 6-支撑垫板及钢筋棒；7-柱；8-钢套箍；9-锚栓,44, 必须严格执行的强制性条文,第一条(3.1.8) 未经技术鉴定或设计许可，不得改变加固后结构的用途和使用环境。制定本条文的依据：结构的加固设计，系以委托方提供的结构用途和使用环境为依据进行的。倘若加固后任意改变其用途或使用环境，将显著影响结构加固部分的安全性及耐久性。因此，改变前必须经技术鉴定或设计许可，否则其后果将很严重。,45,第二条(4.3.1) 纤维复合材用的纤维必须为连续纤维，其品种和质量应符合下列要求：1
16、 承重结构加固用的碳纤维，应选用聚丙烯腈基不大于15k的小丝束纤维。2 承重结构加固用的芳纶纤维，应选用饱和吸水率不大于4.5%的对位芳香族聚酰胺长丝纤维。其5000h、1000MPa应力作用下的蠕变值不应大于0.15mm。,46,3 承重结构加固用的玻璃纤维，应选用高强度玻璃纤维、耐碱玻璃纤维或碱金属氧化物含量低于0.8%的无碱玻璃纤维，严禁使用高碱的玻璃纤维（A纤维）和中碱的玻璃纤维（C纤维）。4 承重结构加固工程，严禁采用预浸法生产的纤维织物。,47,不同型号碳纤维织物强度大致分布图,48,制定依据：（1）碳纤维按其主原料分为三类，即聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青（PITCH）基碳纤维
17、和粘胶（RAYON）基碳纤维。从结构加固要求衡量，以PAN基碳纤维为最佳；粘胶基碳纤维最不适用；沥青基碳纤维只有高模量的长丝（级6.0105MPa；级3.51055.0105MPa），可用于需要高刚性材料的场合，但目前很少遇到这类用途，故本规范仅纳入聚丙烯腈基（PAN基）碳纤维。,49,（2）当采用聚丙烯腈基碳纤维时，还必须采用15k或15k以下的小丝束；不允许采用大丝束；这主要是因为小丝束的抗拉强度十分稳定，其变异系数均在5%以下，而大丝束则不然，其变异系数可达18%，且试验中所表现出的可靠性很差，不能作为承重结构加固材料使用。,50,（3）k数大于15，但不大于18的碳纤维，虽仍属于小丝束
18、的范围，但由于我国工程结构使用碳纤维的时间还很短，所积累的成功经验均是从12k和15k碳纤维的试验和工程中取得的。因此，暂时还只允许使用15k及15k以下的碳纤维，以确保工程安全。,51,（4）应注意的新问题a 最近市场上陆续发现碳纤维布k数检测结果所反映出来的经纱密度N小于界限值的问题，这是由于使用非标丝编织的结果。非标丝属等外品，生产厂家不提供任何质量保证，如：抗拉强度和伸长率保证以及原丝匀质性保证等很可能影响工程质量和安全。,52,b 应谨防掺假产品市场上已发现掺有黑色滌纶或其他粘胶纤维的碳纤维布，其性能很差，应严防混入现场。检验方法：见参考件。c 应拒用假冒的纤维织物如玄武岩纤维布等，
19、其抗拉强度和弹模仅及碳纤维3042%，不能用以替代碳纤维产品。否则将危及结构的安全。,53,参考件 北京市场出现的假碳纤维布,编者注：假品在上海、广东、河北等地也陆续出现。（天地金草田科技公司供稿）,54,（5）对芳纶纤维在承重结构工程中的应用，必须选用对位芳香族聚酰胺长丝纤维；同时，还必须采用线密度不小于3160dtex（分特）的制品；因为这类纤维抗蠕变性较好，且吸水率能控制在4.5%以下，故能确保工程安全。,55,芳纶纤维韧性好，又耐冲击、耐疲劳。因而常用于有这方面要求的结构加固。另外，还用于与碳纤维混杂编织，以减少碳纤维脆性的影响。芳纶纤维的缺点是吸水率较大，耐光老化性能较差。为此，在粘
20、贴的表层上应采取必要的防护措施。,56,（6）对玻璃纤维在结构加固工程中的应用，之所以仅允许选用高强度的S玻璃纤维、耐碱的AR玻璃纤维或碱金属氧化物含量低于0.8%的E玻璃纤维，主要是因为高含碱量的A玻璃纤维和中含碱量的C玻璃纤维，极易受混凝土腐蚀，耐水性差，因而不适于结构加固使用。,57,（7）预浸法生产的碳纤维织物，由于存贮期短，且要求低温冷藏，在现场加固施工条件下很难做到，常常因此而导致预浸料提前固化。若勉强加以利用，将严重影响结构加固的安全和质量，故也有必要作出严禁使用这种材料的规定。,58,第三条(4.3.3) 纤维复合材抗拉强度标准值，应根据置信水平为0.99、保证率为95%的要求
21、确定。不同品种纤维复合材的抗拉强度标准值应按表4.3.3的规定采用。,59,表4.3.3 纤维复合材抗拉强度标准值,60,续表4.3.3,61,制定依据：表4.3.3的标准值是根据全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会10多年来对进入我国建设工程市场各种品牌和型号纤维复合材的抽检结果，并参照国外有关规程和指南制定的。就每一品种和型号而言，其抗拉强度标准值，均具有95%的强度保证率和99%的置信水平。,62,在这基础上，通过加权方法给出了规范的取值，因而具有较好的包容性和可靠性。其中，需要指出的是级碳纤维复合材，由于其强度离散性很大，不适宜采用一般统计方法确定其标准值，因而改用稳健估计方法进行取值。
22、,63,第四条(4.3.6) 对符合安全性要求的纤维织物复合材或纤维复合板材，当与其他非配套供应的结构胶粘剂配合使用时，必须按下列项目重新做适配性检验，且检验结果必须符合现行国家标准工程结构加固材料安全性鉴定技术规范GB 50728-2011第8.2.4条的规定。 1 抗拉强度标准值；2 纤维复合材与混凝土正拉粘结强度；3 层间剪切强度。,64,制定依据：（1）因为一种纤维与一种胶粘剂的配伍通过了安全性及适配性的检验，并不等于它与其他胶粘剂的匹配，也具有同等的安全性及适配性。故必须重新做检验，但检验项目可以适当减少。（2）通过检验抗拉强度，可以确定纤维与胶粘剂粘结固化后所形成的复合材是否具有规
23、范所要求的整体性。,65,（3）通过层间剪切强度检验和纤维与混凝土正拉粘结强度检验，可以判断：（a）胶粘剂对该种纤维的浸润性和渗透性是否良好；（b）胶粘剂的垂流度是否符合施工工艺要求；（c）胶粘剂的流淌性是否会导致复合材出现大面积缺胶现象；（d）剪切强度和正拉粘结强度是否有显著的下降。,66,第五条(4.4.2) 承重结构用的胶粘剂，必须进行粘结抗剪强度检验。检验时，其粘结抗剪强度标准值，应根据置信水平为0.90、保证率为95%的要求确定。,67,制定依据：为了确保使用粘接技术加固的结构安全，必须要求胶粘剂的粘接抗剪强度标准值应具有足够高的强度保证率和置信水平（即实现概率）。本规范采用的95%
24、保证率，系根据建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068确定的；其0.90的置信水平是参照美国ACI 355.2选用的。,68,第六条(4.4.4) 承重结构加固工程中严禁使用不饱和聚酯树脂和醇酸树脂作为胶粘剂。制定依据：国内外所有的试验和试用均证明：不饱和聚酯树脂和醇酸树脂的耐潮湿、耐水和耐老化性能极差，对承重结构的胶粘加固危害极大。因此，为确保工程安全，作出了严禁使用这两种胶的规定。,69,调查表明：尽管国家标准以强制性条文作出严禁使用的规定，但还是有不少施工单位伙同国企基建管理人员作案，不仅大量用于锚固工程，而且还变本加厉地用于粘钢工程。这是极其严重危及安全的行为，务必提请设计单位和质监
25、单位注意：采取有力措施管好不诚信的生产厂家、不负责任的监理人员和胆大妄为的施工单位。,70,第七条(4.5.3) 钢丝绳的抗拉强度标准值（ ）应按其极限抗拉强度确定，且应具有不小于95%的保证率以及不低于90%的置信水平。,71,制定依据：承重结构用小直径高强钢丝绳应具有不低于95%的强度保证率。这是根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068作出的规定。同时，还应要求该保证率应具有不低于90%的置信水平，是参照现行国家标准工程结构加固材料安全性鉴定技术规范和美国ACI有关标准的规定，经专家论证和验证性试验后制定的。,72,第八条(4.5.4) 不锈钢丝绳和镀锌钢丝绳的强度标准值
26、和设计值应按表4.5.4采用。 表4.5.4 高强钢丝绳抗拉强度设计值（MPa）,73,制定依据：根据本规范第4.5.3条规定的原则，制定了结构加固用钢丝绳的抗拉强度标准值和设计值，与原规范（GB 50367-2006）相比，做了如下重要的修订：1 原规范当时取样较少，试验方法也存在问题，以致所取得的强度数据偏高。,74,此次修订规范，根据各地区的平均水平，对抗拉强度标准值作了调低的修正。2 考虑到特细钢丝绳在结构加固中应用属于新材料，故在确定其抗拉强度设计值时，采用了较为稳健的分项系数，对不锈钢丝绳和镀锌钢丝绳分别取 为1.3和1.5。,75,第九条(4.5.6) 结构面层加固用的钢丝绳，其
27、内部和表面严禁涂有油脂。制定依据：结构加固用的钢丝绳，若按一般习惯内外涂以油脂，则钢丝绳与聚合物改性水泥砂浆之间的粘结力将严重下降，以致无法传递剪切应力。因此，本规范作出严禁涂油脂的规定。为了在工程上得到实施，除了应在钢厂订货合同上予以明确外，还必须在进场检查时作为主控项目对待，才能防止流入工程。,76,第十条(15.2.4) 植筋用结构胶粘剂的粘结抗剪强度设计值fbd应按表15.2.4的规定值采用。当基材混凝土强度等级大于C30，且使用的是快固型胶粘剂时，表中的fbd值应乘以强度降低系数0.8。,77,第十一条(16.2.3)碳钢、合金钢及不锈钢锚栓的钢材强度设计指标必须符合表16.2.31
28、和表16.2.32的规定。 表16.2.31 碳钢及合金钢锚栓钢材强度设计指标,注：锚栓受拉弹性模量Es取2.0105MPa； 表16.2.32 不锈钢锚栓钢材强度设计指标,78,制定依据：这个强条规定基本上是参照欧洲标准制定的，但根据我国钢材性能和质量情况对设计指标稍作偏于安全的调整。此外，还在条文内容的表达方式上作了适当改变：一是与现行设计规范相协调，给出锚栓钢材强度的设计值；二是直接以锚栓抗剪强度设计值fud,v取代欧洲标准公式中的0.5fud,t，使该表达式在计算结果相同的情况下概念较为清晰。,79, 应重点学习的章节条文规定 .1 “基本规定”部分(第3章),1 关于结构加固均应考虑
29、其整体牢固性问题本规范3.1.1条指出：“加固设计的范围，可按整幢建筑物或其中某独立区段确定，也可按指定的结构、构件或连接确定，但均应考虑该结构的整体牢固性。”,80,因为每一构件的安全与正常使用，并不意味着可以据以判断该承重结构体系的整体承载是否安全。因为就结构体系而言，其整体的安全性还在很大程度上取决于原结构方案及其布置是否合理，构件之间的连接、拉结和锚固是否系统而可靠，其原有的构造措施是否得当与有效等等；而这些就是结构整体牢固性（robustness）的内涵；,81,其所起到的综合作用就是使结构具有足够的延性和冗余度，以防止因偶然作用而导致的局部破坏发展成为整个结构的倒塌，甚至连续倒塌。
30、因此，本标准要求专业技术人员在承担结构的安全性鉴定时，应对该承重结构的整体牢固性进行调查与评估，以确定是否需作相应的加强。,82,这一重要规定是参照英国规范的概念设计理念作出的。国外几次大地震，如智利圣地亚哥、美国加洲和日本等89级强震，充分验证了其正确性。,83,2 关于结构加固设计使用年限的规定：原规范从既有建筑结构的使用情况出发，参照欧美有关标准的规定，作出了以30年为宜的规定，而现实的国情是：有不少新建工程也存在着必须立即加固的问题，并且要求加固后的结构仍能保持50年的设计使用年限。这对使用普通结构胶加固的工程而言，有较大难度。因为这类胶通常是按30年的使用期设计的，并已为许多国家所认
31、可。,84,因为基于国际上的共识，凡能通过2000h耐湿热老化检验者，便可认为能满足结构加固所要求的30年使用期的规定。如果要求结构胶能安全工作50年，按国际惯例，就必须以著名的Findley理论为依据，进行不少于5000h的耐长期应力作用的检验。经鉴定通过后，才允许用于结构工程。据此，为了及时处理这一急待解决的实际问题，本规范此次修订作出了相应规定。,85,本规范第3.1.7条第2款：“当结构的加固材料中含有合成树脂（如常用的结构胶）或其他聚合物成分时，其结构加固后的使用年限宜按30年考虑；若业主要求结构加固后的使用年限为50年时，其所使用的胶和聚合物的粘结性能，应通过耐长期应力作用能力的检
32、验。”,86,3 关于防止结构加固部分意外失效的应急规定为防止结构加固部分意外失效而导致的坍塌，在使用胶粘剂或掺有聚合物的加固方法时，其加固设计除应按本规范的规定进行外，尚应对原结构进行验算。验算时，应要求原结构、构件能承担n倍恒载标准值的作用。当可变荷载（不含地震作用）标准值与永久荷载标准值之比值不大于1时，取n1.2；当该比值等于或大于2时，取n1.5；其间按线性内插法确定。,87,制定依据：为防止结构加固部分意外失效（如火灾或人为破坏等）而导致的建筑物坍塌，英、美等国有关结构加固设计的规程和指南要求：当使用胶粘剂或其他聚合物的加固方法时，其原结构、构件必须具有一定的承载力，以便在加固部分
33、意外失效时能继续承受永久荷载和少量可变荷载的作用。以便为救援争取时间。,88,.2 “材料”部分（第4章）,1 关于钢筋牌号的选用问题（4.2.1条）作为砼结构加固的设计规范对加固用的钢筋的选用，主要基于以下三点的考虑：（1）在二次受力条件下，具有较高的强度利用率和较好的延性，能较充分地发挥被加固构件新增部分的材料潜力；（2）具有良好的可焊性，在钢筋、钢板和型钢之间焊接的可靠性能够得到保证；（3）高强钢材仅推荐用于预应力加固及锚栓连接。,89,所谓的二次受力，是指被加固的构件在加固前已经承载受力（即第一次受力）。在这种情况下，新加部分在加固后并不立即分担荷载，而要等到有新增加的荷载（即第二次加
34、载）时才开始受力（即第二次受力）。因此，新加部分的应力、应变始终滞后于原构件的累计应力、应变。当构件达到极限状态时，新加部分可能达不到其自身的极限状态，亦即其能力得不到充分发挥。,90,为了解决这个问题 ，在结构加固时可采取下列措施：卸载；采用预应力方法加固；加固所用的钢筋，应选用比例极限变形较小的低强度等级钢筋。这里需要说明一下为什么要选用低强度等级的钢筋作为加固材料。主要是由于它们的强度利用系数较高。以轴心受压柱的加固为例，可以从下图看出柱的应力高低（即应变大小）与钢筋强度利用系数的关系。,91,图中：c和s分别为新加混凝土和钢筋的强度利用系数；c为轴心受压原构件的应变水平。,92,当c0
35、时，表示加固时完全卸荷。此时，对IIII级钢筋，s1；对IV级钢筋，s0.74；对热处理高强钢筋，s0.27。因此，原规范作出了如下规定（2006版4.3.1条1款）：“应优先选用HRB335级热轧带肋钢筋或HPB235级的热轧光园钢筋；当有工程经验时，也可使用HRB400级或RRB400级热轧带肋钢筋。”,93,这次修订本规范，鉴于国家政策的调整，要求推广使用400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力主导钢筋；限制并准备逐步淘汰335MPa级热轧带肋钢筋 ；用300MPa级光园钢筋取代235MPa级光园钢筋。因此，迫于无奈，只能按国家给出的过渡期，对原规范本款作如下的修订：“宜
36、选用HRB 335级或HPB 300级普通钢筋；当有工程经验时，可使用HRB 400级钢筋；也可采用HRB 500和HRBF 500级的钢筋。 ”为此，建议设计人员关注这一客观形势的变化，在条件许可的情况下，多卸除原结构、构件上的活荷载，以保证新加钢筋能正常工作。,94,2 关于结构胶安全性的性能要求（4.4.3条）这在2006版原规范中均列为强制性条文。2011年制定现行国家标准工程结构加固材料安全性鉴定技术规范GB 50728时，由于这些内容属该规范管辖范围，故全数移交给该规范，并且仍然作为强制性条文发布。基于这一变动，在新修订的本规范中仅以4.4.3条作了引用性的规定。考虑到GB 507
37、28第4.2.2条强制性内容的重要性，故有必要在本规范宣贯时予以解说。,95,4.2.2 以混凝土为基材，室温固化型的结构胶，其安全性鉴定应包括基本性能鉴定、长期使用性能鉴定和耐介质侵蚀能力鉴定。鉴定时，应遵守下列规定：,附件：GB 50728第4.2.2条的要求,96,1 结构胶的基本性能应分别符合表4.2.21、表4.2.22或表4.2.23的要求；2 结构胶的长期使用性能鉴定应符合表4.2.24中的下列要求：1）对设计使用年限为30a的结构胶，应通过耐湿热老化能力的检验；,97,2）对设计使用年限为50a的结构胶，应通过耐湿热老化能力和耐长期应力作用能力的检验；3）对承受动荷载作用的结构
38、胶，应通过抗疲劳能力检验；4）对寒冷地区使用的结构胶，应通过耐冻融能力检验。3 结构胶的耐介质侵蚀能力应符合表4.2.25的要求。,98,表4.2.2-1 以混凝土为基材，粘贴钢材用 结构胶基本性能鉴定标准,99,续表4.2.2-1,100,续表4.2.2-1,注：表中各项性能指标，除标有标准值外，均为平均值。,101,表4.2.2-2 以混凝土为基材，粘贴纤维复合材用 结构胶基本性能鉴定标准,102,续表4.2.2-2,103,续表4.2.2-2,注：表中各项性能指标，除标有标准值外，均为平均值。,104,表4.2.2-3 以混凝土为基材，锚固用 结构胶基本性能鉴定标准,105,续表4.2.
39、2-3,注：表中各项性能指标，除标有标准值外，均为平均值。,106,表4.2.2-4 以混凝土为基材，结构胶长期使用 性能鉴定标准,107,续表4.2.2-4,108,提示 若在申请安全性鉴定前已委托有关科研机构完成该品牌结构胶耐长期应力作用能力的验证性试验与合格评定工作，且该评定报告已通过安全性鉴定机构的审查，则允许免做此项检验，而改做楔子快速测定。,109,楔子快速测定法简介1 楔子采用不锈钢制作，其形式及尺寸如下图所示：,楔子形式及尺寸（mm）,110,2 胶粘的试件由试板加工而成，如下图所示：,试板形式及尺寸,111,3 在试件非胶接区端部塞进楔子，直至楔子与试件顶端平齐，见下图。并测
40、量初始裂缝长度l。,试件与楔块示意图,112,4 经湿热老化240h（10天）后，测量裂缝发展的伸长量： llF - lo15mm（合格）,裂缝开展示意图,113,表4.2.2-5 以混凝土为基材，结构胶耐介质侵蚀 性能鉴定的标准,114,续表4.2.2-5,115,续表4.2.2-5,116,制定依据：经过数十年的实践，如今国际上已公认专门研制的改性环氧树脂胶为加固混凝土结构首选的胶粘剂；尤其是对粘接纤维复合材和钢材而言，不论从抗剥离性能、耐环境作用性能、耐应力长期作用性能，还是抗冲击、抗疲劳性能来考察，都是其他品种胶粘剂所无法比拟的。 因此，以其为依据制定安全性鉴定标准。,117,但应注意
41、的是：这些良好的胶粘性能均是通过使用高性能固化剂和其他改性剂进行改性和筛选才获得的，从而也才消除了环氧树脂固有的脆性缺陷。因此，在使用前必须按现行国家标准工程结构加固材料安全性鉴定技术规范GB 50728进行检验和鉴定。在确认其改性效果后才能保证其粘接的可靠性。,118,制定说明 以混凝土为基材的结构胶，其安全性鉴定包括基本性能鉴定、长期使用性能鉴定和耐侵蚀性介质作用能力的鉴定。现分别说明如下：1）基本性能鉴定由胶体性能鉴定与粘接性能构成（见表4.2.21、表4.2.22及表4.2.23），对该表的构成需要指出两点：,119,（1）在基本性能检验中，之所以纳入了胶体性能检验，是因为胶粘剂的应用
42、，虽不以胶体的形式出现，但胶体的性能却与胶的粘接能力有着显著的相关性。例如：胶体拉伸强度高，其粘接强度也高；胶体的弯曲破坏呈韧性，则粘接的韧性也好；等等。,120,尤其是胶体检验，由于不涉及被粘物表面处理和粘接工艺的影响问题，更能反映胶的质量优劣。 （2）本条表列的粘接性能指标和要求，是参照国外有关标准，经本规范修订组所组织的验证性试验复核与调整后确定的。尤其是类胶，还经过了近五年的实施，在大量工程实践中，验证了其可靠性。,121,因此，专家论证认为：本条所制定的鉴定标准较为稳健、安全、可信。2）长期使用性能由耐环境作用能力的鉴定与耐长期应力作用能力的鉴定构成（见表4.2.24），其中需要指出
43、的是：（1）对胶的热老化性能鉴定标准，是参照航空工业部HB 5398，经使用温度调整和试验验证后制定的。至于热老化时间，,122,则是根据工程结构胶使用时间较长的特点，参照国外名牌耐温胶的检验时间作了较大幅度的延长，即从200h提升为720h。但试验表明，胶的性能变化仍然较为规律，且波动幅度不大。故认为可以按720h的强度降低率重新制定合格指标。,123,（2）现行国家标准GB 50728之所以十分重视结构胶的耐湿热老化性能的检验和鉴定，是由于对承重结构而言，这项指标十分重要：一是因为建筑物对胶粘剂的使用年限要求长达30年以上，其后期粘结强度必须得到保证；二是因为本规范采用的湿热老化检验法，其
44、检出不良固化剂的能力很强，而固化剂的性能又决定着胶粘剂长期强度。,124,最近一段时间，由于价格竞争愈演愈烈，导致了不少厂商纷纷变更胶粘剂的固化剂成分。尽管固化剂的改变，虽有可能做到不影响胶粘剂的短期粘结强度，但却无法制止胶粘剂耐环境老化能力的急剧下降。故很容易在湿热老化试验中被检出。为此，设计人员和业主必须坚持进行见证抽样的湿热老化检验；在任何情况下均不得以其他人工老化试验替代湿热老化试验。,125,（3）对胶的耐长期应力作用能力的检验，虽由于利用了Findley理论和公式，可在 5000h完成, 但对安全性检验来说，还是嫌时间长了。为此，在表注中给出了可改做楔子快速检验法条件。该法是我国军
45、用国家标准参照国外著名企业标准提出的。对耐久性较差的结构胶，具有较强的检出能力，故本规范编制组将其引用于工程结构。,126,3）耐介质侵蚀性能在胶的耐介质侵蚀性能的检验中，之所以要做耐弱酸作用，是因为考虑到即使处于一般环境中的胶接构件，也会遇到酸雨、酸雾以及工业区大气污染的作用。另外，应注意的是本项检验结果不能用于有酸性蒸汽的工业建筑。因为它们需要通过耐酸结构胶的专门检验。其鉴定标准应由有关行业制定。,127,3 关于锚固型快固结构胶的安全性鉴定问题（4.4.5条）考虑到后锚固工程在不少场合需要应用快固结构胶，但由于在制定现行国家标准工程结构加固材料安全性鉴定技术规范GB 50728时，此项验
46、证性试验尚未完成，而未纳入规范；故有必要根据近期完成的试验成果，将锚固型快固结构胶的安全性鉴定标准纳入本规范，以应当前工程的急需。,128,4.4.5 当结构锚固工程需采用快固结构胶时，其安全性能必须符合表4.4.5的规定。 表4.4.5 锚固型快固结构胶安全性能鉴定标准,129,续表4.4.5,130,注：1 快固结构胶系指在1625环境中，其固化时间不超过45min的胶粘剂，且应按A级的要求采用；2 检验及计算抗剪强度标准值时，取强度保证率为95%；置信水平为0.90，试件数量应不少于15个；3 当快固结构胶用于锚栓连接时，不需做钢片单剪法的抗剪强度检验。,续表4.4.5,131,制定依据
47、和说明 制订2006版原规范时，由于对锚固用胶缺乏经验，基本上是以国外相关标准和厂商资料为蓝本，制订锚固型胶粘剂的性能要求。直至本规范发布执行一段时间后才发现这些要求仅适用于改性环氧类结构胶，而不适用于以乙烯基酯类树脂为主成分的快固型结构胶。为此，本规范管理组将之作为规范遗留的重要问题，组织力量进行试验研究。其结果表明，仅依靠套筒式粘结抗剪试验所取得的数据制定抗剪性能指标，不足以保证锚固系统在受到偶然振动或偶然据矩等作用时的安全性。,132,这是一个很大的缺陷，是承重结构连接工作所不容许的。因此，有必要通过改性的途径，使快固型锚固胶在有利的摩阻力作用部分失效时仍然具有一定的粘结抗剪能力，不致于
48、使锚固件被拔出。这就要求改性后的快固型锚固胶能在无摩阻作用的钢片对钢片粘结抗剪试验中表现出一定的承载能力。这个能力不要求很高，但必须是稳定的、可以量化的，从而才能保证后锚固系统工作的可靠性。据此设计理念，并通过测试验证后，本规范作出了快固型锚固胶应具有不小于6.5MPa的钢片对钢片粘接拉伸抗剪强度的规定。,133,4 关于聚合物改性水泥砂浆品种增加问题聚合物改性水泥砂浆在本规范中简称为聚合物砂浆，但不包括无水泥成分的产品。在市场上，可以用于配制砂浆的聚合物品种很多，但不是每种聚合物都能用在承重结构上。原规范本着慎重的原则，仅推荐使用两种聚合物，即改性环氧类聚合物和改性乙烯基酯类聚合物，但由于价格过高，一直未能得到大量的应用。,134,这次修订规范，根据中科院大连化学物理研究所和湖南大学等单位所做的工作，增加了改性丁苯类和改性氯丁类聚合物可用于配制承重结构用的砂浆；同时，还根据工程反馈的信息 ，禁止使用了聚乙烯醇类、氯偏类和苯丙类聚合物。因为聚乙烯类聚合物耐水性差；氯偏类聚合物会加速钢筋锈蚀；苯丙类聚合物耐久性差，故有必要提醒设计人员在选择材料品种时，应避免受到厂商的误导。另外，应提请注意的是，必须检测所采用的聚合物乳液中的主成分含量。目前在市场上多为低劣产品，其主成分含量可低达10%，这是很可怕的。,
