柱外包鋼加固是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)加固方法，通過(guò)在外包角鋼或鋼板與原混凝土柱之間灌注結(jié)構(gòu)膠或高強(qiáng)砂漿，形成整體受力體系，顯著提升柱的承載力和抗震性能，其計(jì)算方法和步驟如下：需根據(jù)原柱的截面尺寸、材料強(qiáng)度及受力狀況，確定加固后目標(biāo)承載力；選擇外包鋼類(lèi)型（如角鋼、扁鋼或鋼板）并計(jì)算其截面面積，確保其與混凝土協(xié)同工作，計(jì)算時(shí)需考慮鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、長(zhǎng)細(xì)比影響系數(shù)及穩(wěn)定性系數(shù)，通過(guò)驗(yàn)算加固后的組合截面抗壓、抗彎及抗剪承載力，確保滿(mǎn)足規(guī)范要求，施工步驟包括：表面處理（清理原柱、除銹）、定位焊接鋼骨架、壓力灌注膠粘劑或砂漿，最后進(jìn)行防腐處理，關(guān)鍵要點(diǎn)包括保證鋼材與原柱的有效粘結(jié)、控制焊接變形，以及分層灌注避免空鼓，該方法適用于軸壓、偏壓及抗震加固，具有施工便捷、占用空間小等優(yōu)勢(shì)，但需嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范和施工工藝。

柱外包鋼加固的基本原理

柱外包鋼加固的核心原理是通過(guò)在混凝土柱外包裹鋼材（如角鋼、鋼板或鋼管），并通過(guò)灌漿料或結(jié)構(gòu)膠使其與原混凝土柱形成整體，從而提高柱的承載能力和抗震性能，加固后的柱受力模式由原來(lái)的混凝土單獨(dú)受力轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷僚c鋼材共同受力，從而提高其抗壓、抗彎和抗剪能力。

柱外包鋼加固的計(jì)算方法

基本計(jì)算原則

柱外包鋼加固的計(jì)算需遵循《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367）等相關(guān)規(guī)范，主要考慮以下幾個(gè)方面：

• 承載力計(jì)算：包括軸心受壓、偏心受壓及抗剪承載力計(jì)算。
• 剛度計(jì)算：加固后柱的剛度變化對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。
• 連接構(gòu)造驗(yàn)算：鋼材與原混凝土柱的連接方式是否滿(mǎn)足受力要求。

軸心受壓柱加固計(jì)算

對(duì)于軸心受壓柱,加固后的承載力計(jì)算可采用以下公式：

[ N_u = \alpha_c f_c A_c + \alpha_s f_y A_s ]

• ( N_u ) —— 加固后柱的極限承載力；
• ( \alpha_c ) —— 混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)（通常取0.85）；
• ( f_c ) —— 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
• ( A_c ) —— 混凝土柱的截面積；
• ( \alpha_s ) —— 鋼材強(qiáng)度折減系數(shù)（通常取0.9）；
• ( f_y ) —— 鋼材的屈服強(qiáng)度；
• ( A_s ) —— 外包鋼材的截面積。

偏心受壓柱加固計(jì)算

對(duì)于偏心受壓柱,需考慮彎矩的影響，計(jì)算加固后的承載力：

[ N_u = \alpha_c f_c A_c + \alpha_s f_y A_s - M_u / e ]

• ( M_u ) —— 柱的極限彎矩；
• ( e ) —— 偏心距。

抗剪承載力計(jì)算

外包鋼加固后,柱的抗剪承載力由混凝土和外包鋼材共同承擔(dān)：

[ V_u = V_c + V_s ]

• ( V_c ) —— 混凝土部分的抗剪承載力；
• ( V_s ) —— 外包鋼材的抗剪貢獻(xiàn)，通常由綴板或鋼板提供。

剛度計(jì)算

加固后柱的剛度 ( EI ) 可近似計(jì)算為：

[ EI = E_c I_c + E_s I_s ]

• ( E_c ) —— 混凝土彈性模量；
• ( I_c ) —— 混凝土柱的慣性矩；
• ( E_s ) —— 鋼材彈性模量；
• ( I_s ) —— 外包鋼材的慣性矩。

柱外包鋼加固的施工步驟

前期準(zhǔn)備

• 結(jié)構(gòu)檢測(cè)：對(duì)原柱進(jìn)行檢測(cè)，確定混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置及損傷情況。
• 設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，確定外包鋼的規(guī)格、布置方式及連接方式。
• 材料準(zhǔn)備：采購(gòu)符合要求的鋼材（如角鋼、鋼板）、灌漿料或結(jié)構(gòu)膠、螺栓等。

表面處理

• 清理混凝土柱表面,去除松散部分，并打磨至堅(jiān)實(shí)基層。
• 對(duì)銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹處理,必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

外包鋼安裝

• 角鋼或鋼板定位：按設(shè)計(jì)要求在柱四角或四周安裝角鋼或鋼板，并用綴板焊接固定。
• 焊接或螺栓連接：確保鋼材與原柱緊密貼合，焊接質(zhì)量符合規(guī)范要求。
• 灌漿或注膠：在鋼材與原柱之間灌注高強(qiáng)灌漿料或結(jié)構(gòu)膠，確保兩者協(xié)同受力。

防腐處理

• 對(duì)外包鋼材進(jìn)行防腐處理,如涂刷防銹漆或采用鍍鋅鋼材。

養(yǎng)護(hù)與驗(yàn)收

• 灌漿料或結(jié)構(gòu)膠需養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
• 進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收,檢查焊縫質(zhì)量、灌漿密實(shí)度及整體加固效果。

工程應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

1. 材料匹配性：鋼材與灌漿料的性能需匹配，避免因收縮或膨脹導(dǎo)致脫粘。
2. 焊接質(zhì)量控制：焊接應(yīng)避免過(guò)熱影響混凝土強(qiáng)度，并確保焊縫無(wú)缺陷。
3. 節(jié)點(diǎn)處理：柱與梁、基礎(chǔ)的連接節(jié)點(diǎn)需特別加強(qiáng)，避免應(yīng)力集中。
4. 施工監(jiān)測(cè)：加固過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，確保結(jié)構(gòu)安全。