为确保外包型钢加固的安全性,协同工作系数(ψ)的取值需遵循“保守优先、动态验证”原则,结合规范底线、实际工况及监测数据综合确定。以下是具体安全取值方法及实施步骤:
一、最保守取值策略(直接应用)
规范下限法
直接采用《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)和《钢结构加固设计标准》(GB51367-2019)的下限值,不考虑任何有利因素:
适用场景:无详细检测数据、施工条件较差(如高空作业、环境潮湿)或结构重要性等级高(如医院、学校)。
焊接连接:ψ=0.75(规范范围0.75~0.90)
结构胶粘贴:ψ=0.70(规范范围0.70~0.85)
螺栓连接:ψ=0.65(规范范围0.65~0.80)
材料折减法
若原结构存在明显缺陷(如混凝土强度低于C25、钢筋锈蚀率≥10%),在规范下限基础上再降低0.05~0.10:
二、安全取值动态调整方法(推荐)
步骤1:初选保守值
根据连接方式和结构类型,从下表选取初始ψ值(优先选低值):
连接方式
初始ψ值
适用条件
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焊接+注胶复合连接 | 0.75 | 高温干燥环境,施工质量可控 |
纯焊接连接 | 0.70 | 常规环境,焊缝检测合格 |
高强结构胶粘贴 | 0.65 | 湿度<70%,基面处理达标 |
螺栓连接 | 0.60 | 临时加固或次要构件 |
步骤2:根据风险因素修正
对以下风险因素逐项检查,每满足一项则ψ值降低0.05:
原结构裂缝宽度≥3mm;
环境湿度>80%或存在化学腐蚀;
动态荷载(如设备振动、风振);
施工无法保证型钢与原结构密贴(如空鼓率>5%)。
示例:某厂房柱采用结构胶粘贴型钢(初始ψ=0.65),但环境湿度达85%且存在设备振动,修正后ψ=0.65-0.05-0.05=0.55。
步骤3:现场实测验证
施工完成后,通过以下方法验证ψ值合理性:
微变形监测:在型钢和混凝土表面贴应变片,施加10%~20%设计荷载,实测应变比ψ_实测=ε_钢/ε_混凝土。
超声波检测:检查型钢与混凝土界面粘结密实度,空鼓面积>5%时ψ值下调0.05~0.10。
三、极端情况下的安全冗余设计
对于地震高烈度区(≥8度)或生命线工程,建议:
双重修正:在规范下限基础上,额外乘以0.9的安全折减系数(ψ_final=ψ_min×0.9)。
增设保险措施:在型钢端部加焊钢板或增加螺栓数量,弥补潜在协同损失。
四、工程应用示例
项目背景:2025年某沿海商业大厦(湿度80%),混凝土柱裂缝宽2mm,采用结构胶粘贴外包型钢加固。
初始ψ=0.65(结构胶粘贴);
湿度>70%修正-0.05,裂缝修正-0.05 → ψ=0.55;
加载试验测得ψ_实测=0.58,略高于设计值,方案通过。
总结:最安全取值流程
plaintextCopy Code1. 选规范下限 → 2. 按风险逐项扣减 → 3. 现场实测校准 → 4. 重要工程二次折减
核心原则:“宁可低估,勿高估”,确保加固后结构在极端条件下仍具备足够安全储备。