現批準《混凝土結構加固設計規範》為國家標準,編號為GB50367-2013,自2014年6月1日起實施。其中,第3.1.8、4.3.1、4.3.3、4.3.6、4.4.2、4.4.4、4.5.3、4.5.4、4.5.6、15.2.4、16.2.3條為強制性條文,必須嚴格執行。原《混凝土結構加固設計規範》GB50367-2006同時廢止。
前言
根據住房和城鄉建設部《關於印發<2008年工程建設標準規範制訂、修訂計劃>的通知》建標[2008]102號、《關於同意<混凝土結構加固設計規範>局部修訂調整為全面修訂的函》建標[2011]103號的要求,規範編制組經廣泛調查研究。
認真總結實踐經驗,參考有關國內標準和國際標準,並在廣泛征求意見的基礎上,修訂了《混凝土結構加固設計規範》GB50367-2006。
本規範的主要內容是:總則、術語和符號、基本規定、材料、增大截面加固法、置換混凝土加固法、體外預應力加固法、外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法。
預應力碳纖維復合板加固法、增設支點加固法、預張緊鋼絲繩網片-聚合物砂漿面層加固法、繞絲加固法、植筋技術、錨栓技術、裂縫修補技術。
本規範修訂的主要技術內容是:1增加了無粘結鋼絞線體外預應力加固技術;2增加了預應力碳纖維復合板加固技術;3增加了芳綸纖維復合材作為加固材料的應用規定;4補充了錨固型快固結構膠的安全性鑒定標準。
5補充了錨固型快固結構膠的抗震性能檢驗方法;6修改了鋼絲繩網-聚合物砂漿面層加固法的設計要求和構造規定;7補充了錨栓抗震設計規定;8補充了幹式外包鋼加固法的設計規定;9調整了部分加固計算的參數。
本規範中以黑體字標誌的條文為強制性條文,必須嚴格執行。本規範由住房和城鄉建設部負責管理和對強制性條文的解釋,由四川省建築科學研究院負責具體技術內容的解釋。執行過程中如有意見或建議,請寄送四川省建築科學研究院(地址:成都市壹環路北三段55號,郵編:610081)。
1總則
1.0.1為使混凝土結構的加固,做到技術可靠、安全適用、經濟合理、確保質量,制定本規範。
1.0.2本規範適用於房屋建築和壹般構築物鋼筋混凝土結構加固的設計。
1.0.3混凝土結構加固前,應根據建築物的種類,分別按現行國家標準《工業建築可靠性鑒定標準》GB50144或《民用建築可靠性鑒定標準》GB50292進行結構檢測或鑒定。當與抗震加固結合進行時,尚應按現行國家標準《建築抗震鑒定標準》GB50023或《工業構築物抗震鑒定標準》GBJ117進行抗震能力鑒定。
1.0.4混凝土結構加固的設計,除應符合本規範規定外,尚應符合國家現行有關標準的規定。
2術語和符號
2.1術語
2.1.1結構加固strengthening of structure對可靠性不足或業主要求提高可靠度的承重結構、構件及其相關部分采取增強、局部更換或調整其內力等措施,使其具有現行設計規範及業主所要求的安全性、耐久性和適用性。
2.1.2原構件existing structure member實施加固前的原有構件。
2.1.3重要結構important structure安全等級為壹級的建築物中的承重結構。
2.1.4壹般結構general structure安全等級為二級的建築物中的承重結構。
2.1.5重要構件important structure member其自身失效將影響或危及承重結構體系整體工作的承重構件。
2.1.6壹般構件general structure member其自身失效為孤立事件,不影響承重結構體系整體工作的承重構件。
2.1.7增大截面加固法structure member strengthening with increasing section area增大原構件截面面積並增配鋼筋,以提高其承載力和剛度,或改變其自振頻率的壹種直接加固法。
2.1.8外包型鋼加固法structure member strengthening with externally wrapped shaped steel對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼及鋼綴板焊成的構架,以達到***同受力並使原構件受到約束作用的加固方法。
2.1.9復合截面加固法structure member strengthening with externally bonded reinforced material通過采用結構膠粘劑粘接或高強聚合物改性水泥砂漿(以下簡稱聚合物砂漿)噴抹,將增強材料粘合於原構件的混凝土表面,使之形成具有整體性的復合截面。
以提高其承載力和延性的壹種直接加固法。根據增強材料的不同,可分為外粘型鋼、外粘鋼板、外粘纖維增強復合材料和外加鋼絲繩網-聚合物砂漿面層等多種加固法。
2.1.10繞絲加固法structure member strengthening with wire wrapped該法系通過纏繞退火鋼絲使被加固的受壓構件混凝土受到約束作用,從而提高其極限承載力和延性的壹種直接加固法。
2.1.11體外預應力加固法structure member strengthening with externally applied prestressing通過施加體外預應力,使原結構、構件的受力得到改善或調整的壹種間接加固法。
2.1.12植筋embedded steel bar以專用的結構膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿種植於基材混凝土中的後錨固連接方法之壹。
2.1.13結構膠粘劑structural adhesive用於承重結構構件粘結的、能長期承受設計應力和環境作用的膠粘劑,簡稱結構膠。
2.1.14纖維復合材fibre reinforced polymer(FRP)采用高強度的連續纖維按壹定規則排列,經用膠粘劑浸漬、粘結固化後形成的具有纖維增強效應的復合材料,通稱纖維復合材。
2.1.15聚合物改性水泥砂漿polymer modified cement mortar以高分子聚合物為增強粘結性能的改性材料所配制而成的水泥砂漿。承重結構用的聚合物改性水泥砂漿除了應能改善其自身的物理力學性能外,還應能顯著提高其錨固鋼筋和粘結混凝土的能力。
2.1.16有效截面面積effective cross-sectional area扣除孔洞、缺損、銹蝕層、風化層等削弱、失效部分後的截面。
2.1.17加固設計使用年限design working life for strengthening of existing structure or its member加固設計規定的結構、構件加固後無需重新進行檢測、鑒定即可按其預定目的使用的時間。
2.2符號
2.2.1材料性能Es0——原構件鋼筋彈性模量;Es——新增鋼筋彈性模量;Ea——新增型鋼彈性模量;Esp——新增鋼板彈性模量;Ef——新增纖維復合材彈性模量;?c0——原構件混凝土軸心抗壓強度設計值;?y0、?′y0——原構件鋼筋抗拉、抗壓強度設計值;?y、?′y——新增鋼筋抗拉、抗壓強度設計值;?a、?′a——新增型鋼抗拉、抗壓強度設計值。
sp、?′sp——新增鋼板抗拉、抗壓強度設計值;?f——新增纖維復合材抗拉強度設計值;?f,v——纖維復合材與混凝土粘結強度設計值;?bd——結構膠粘劑粘結強度設計值;?ud——錨栓抗拉強度設計值;εf——纖維復合材拉應變設計值。εfe——纖維復合材環向圍束有效拉應變設計值。2.2.2作用效應及承載力M——構件加固後彎矩設計值;M0k——加固前受彎構件驗算截面上原作用的初始彎矩標準值;N——構件加固後軸向力設計值;V——構件加固後剪力設計值。
σs——新增縱向鋼筋受拉應力;σs0——原構件縱向受拉鋼筋或受壓較小邊鋼筋的應力;σa——新增型鋼受拉肢或受壓較小肢的應力;εf0——纖維復合材滯後應變;ω——構件撓度或預應力反拱。2.2.3幾何參數As0、A′s0——原構件受拉區、受壓區鋼筋截面面積。
As、A′s——新增構件受拉區、受壓區鋼筋截面面積;Afe——纖維復合材有效截面面積;Acor——環向圍束內混凝土截面面積;Asp、A′sp——新增受拉鋼板、受壓鋼板截面面積;Aa、A′a——新增型鋼受拉肢、受壓肢截面面積。
D——鉆孔直徑;h0、h01——構件加固後和加固前的截面有效高度;hw——構件截面的腹板高度;hn——受壓區混凝土的置換深度;hsp——梁側面粘貼鋼箍板的豎向高度;hf——梁側面粘貼纖維箍板的豎向高度;hef——錨栓有效錨固深度。
ls——植筋基本錨固深度;ld——植筋錨固深度設計值;ll——植筋受拉搭接長度。2.2.4計算系數α1——受壓區混凝土矩形應力圖的應力值與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值;αc——新增混凝土強度利用系數;αs——新增鋼筋強度利用系數。
αa——新增型鋼強度利用系數;αsp——防止混凝土劈裂引用的計算系數;βc——混凝土強度影響系數;β1——矩形應力圖受壓區高度與中和軸高度的比值;ψ——折減系數、修正系數或影響系數;η——增大系數或提高系數。
3基本規定
3.1壹般規定
3.1.1混凝土結構經可靠性鑒定確認需要加固時,應根據鑒定結論和委托方提出的要求,按本規範的規定和業主的要求進行加固設計。加固設計的範圍,可按整幢建築物或其中某獨立區段確定,也可按指定的結構、構件或連接確定,但均應考慮該結構的整體牢固性。
3.1.2加固後混凝土結構的安全等級,應根據結構破壞後果的嚴重性、結構的重要性和加固設計使用年限,由委托方與設計方按實際情況***同商定。
3.1.3混凝土結構的加固設計,應與實際施工方法緊密結合,采取有效措施,保證新增構件和部件與原結構連接可靠,新增截面與原截面粘結牢固,形成整體***同工作;並應避免對未加固部分,以及相關的結構、構件和地基基礎造成不利的影響。
3.1.4對高溫、高濕、低溫、凍融、化學腐蝕、振動、收縮應力、溫度應力、地基不均勻沈降等影響因素引起的原結構損壞,應在加固設計中提出有效的防治對策,並按設計規定的順序進行治理和加固。
3.1.5混凝土結構的加固設計,應綜合考慮其技術經濟效果,避免不必要的拆除或更換。
3.1.6對加固過程中可能出現傾斜、失穩、過大變形或坍塌的混凝土結構,應在加固設計文件中提出相應的臨時性安全措施,並明確要求施工單位應嚴格執行。
3.1.7混凝土結構的加固設計使用年限,應按下列原則確定:1結構加固後的使用年限,應由業主和設計單位***同商定;2當結構的加固材料中含有合成樹脂或其他聚合物成分時,其結構加固後的使用年限宜按30年考慮。
當業主要求結構加固後的使用年限為50年時,其所使用的膠和聚合物的粘結性能,應通過耐長期應力作用能力的檢驗;3使用年限到期後,當重新進行的可靠性鑒定認為該結構工作正常,仍可繼續延長其使用年限。
4對使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結構、構件,尚應定期檢查其工作狀態;檢查的時間間隔可由設計單位確定,但第壹次檢查時間不應遲於10年;5當為局部加固時,應考慮原建築物剩余設計使用年限對結構加固後設計使用年限的影響。
3.1.8設計應明確結構加固後的用途。在加固設計使用年限內,未經技術鑒定或設計許可,不得改變加固後結構的用途和使用環境。
3.2設計計算原則
3.2.1混凝土結構加固設計采用的結構分析方法,應符合現行國家標準《混凝土結構設計規範》GB50010規定的結構分析基本原則,且應采用線彈性分析方法計算結構的作用效應。
3.2.2加固混凝土結構時,應按下列規定進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的設計、驗算:1結構上的作用,應經調查或檢測核實,並應按本規範附錄A的規定和要求確定其標準值或代表值。2被加固結構、構件的作用效應,應按下列要求確定:
1)結構的計算圖形,應符合其實際受力和構造狀況;
2)作用組合的效應設計值和組合值系數以及作用的分項系數,應按現行國家標準《建築結構荷載規範》GB50009確定,並應考慮由於實際荷載偏心、結構變形、溫度作用等造成的附加內力。
3結構、構件的尺寸,對原有部分應根據鑒定報告采用原設計值或實測值;對新增部分,可采用加固設計文件給出的名義值。
4原結構、構件的混凝土強度等級和受力鋼筋抗拉強度標準值應按下列規定取值:
1)當原設計文件有效,且不懷疑結構有嚴重的性能退化時,可采用原設計的標準值;
2)當結構可靠性鑒定認為應重新進行現場檢測時,應采用檢測結果推定的標準值;
3)當原構件混凝土強度等級的檢測受實際條件限制而無法取芯時,可采用回彈法檢測,但其強度換算值應按本規範附錄B的規定進行齡期修正,且僅可用於結構的加固設計。
5加固材料的性能和質量,應符合本規範第4章的規定;其性能的標準值應按現行國家標準《工程結構加固材料安全性鑒定技術規範》GB50728確定;其性能的設計值應按本規範第4章各相關節的規定采用。
6驗算結構、構件承載力時,應考慮原結構在加固時的實際受力狀況,包括加固部分應變滯後的影響,以及加固部分與原結構***同工作程度。
7加固後改變傳力路線或使結構質量增大時,應對相關結構、構件及建築物地基基礎進行必要的驗算。
3.2.3抗震設防區結構、構件的加固,除應滿足承載力要求外,尚應復核其抗震能力;不應存在因局部加強或剛度突變而形成的新薄弱部位。
3.2.4為防止結構加固部分意外失效而導致的坍塌,在使用膠粘劑或其他聚合物的加固方法時,其加固設計除應按本規範的規定進行外,尚應對原結構進行驗算。
驗算時,應要求原結構、構件能承擔n倍恒載標準值的作用。當可變荷載(不含地震作用)標準值與永久荷載標準值之比值不大於1時,取n=1.2;當該比值等於或大於2時,取n=1.5;其間按線性內插法確定。
3.2.5本規範的各種加固方法可用於結構的抗震加固,但具體采用時,尚應在設計、計算和構造上執行現行國家標準《建築抗震設計規範》GB50011和現行行業標準《建築抗震加固技術規程》JGJ116的規定。
3.3加固方法及配合使用的技術
3.3.1結構加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術。
3.3.2直接加固宜根據工程的實際情況選用增大截面加固法、置換混凝土加固法或復合截面加固法。
3.3.3間接加固宜根據工程的實際情況選用體外預應力加固法、增設支點加固法、增設耗能支撐法或增設抗震墻法等。
3.3.4與結構加固方法配合使用的技術應采用符合本規範規定的裂縫修補技術、錨固技術和阻銹技術。