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摘要 介绍了化学植筋的研究现状及国内外一些最新的研究成果，并以某商场改造加固工程为例介绍了结构胶植筋在实际工程中的具体应用。
关键词 结构胶；植筋；锚固长度；破坏形态
中图分类号： K826.16文献标识码：A 文章编号：
1、引言
在工程实践中，当梁柱墙等构件需要加固或新增时，经常使用植筋方法。由于砂浆锚固在强度及耐久性上存在很大问题，目前，绝大部分采用的是化学锚固。化学植筋的性能取决于钢筋、结构胶和混凝土三者的结合。现在可以采用了四种结构胶(辽宁省建设科学研究院的JGN、瑞士喜利得(Hilti)公司的HY150、RE500以及清华大学化工系研制的QS-C)进行化学植筋[6]，对植筋的静力拉拔性能、钢筋混凝土植筋柱在往复荷载作用下的整体性能进行了比较系统的试验研究。研究结果表明，当锚固长度达到15d时，各种结构胶植筋的拉拔试验呈延性破坏，承载力较高；而结构胶植筋混凝土柱在破坏形态、极限承载力、延性和耗能能力上也与非植筋柱近似，具有较好的延性。
2、工程实例
2.1工程概况
某商场改扩建工程原结构Ⅱ段（图1），建于20世纪90年代，地上8层，为板柱－剪力墙结构，基础为柱下独立基础加条形基础。
图1办公楼Ⅱ段平面图
2.2使用化学植筋技术解决在加固改造中的问题
2.2.1高宽比
02《高规》则规定更加明确，它按最大适用高度将钢筋混凝土高层建筑结构分为A级和B级，并分别规定了每种结构体系在不同抗震设防烈度下的最大高宽比。8度设防区，A级板柱－剪力墙结构的最大高度为30m，最大高宽比为3，框架－剪力墙结构的最大高度为100m，最大高宽比为4。本办公楼Ⅱ段原结构高27.70m，高宽比为27.7/5.1＝5.4，大于91《高规》规定的4，更大于02《高规》规定的3。在设计中，借助建筑上要在外立面增设一排壁柱的要求，通过梁板联接新旧结构，使新增部分与原结构连成整体，增大了结构的宽度，解决了高宽比的问题。改造后的主体结构高27.7m，宽8.3m，高宽比变为27.7/8.3=3.3，另外由于新增部分采用框架－剪力墙结构，且原结构中有些原本没有墙的部位增设了剪力墙（如图1），因此改造后的结构更趋近于框架－剪力墙，可以认为基本满足要求。
新加构件钢筋在已有构件中的锚固采用了结构胶植筋、新旧钢筋焊接等方法。涉及結构胶植筋的联接做法主要是新旧底板的联接（图2）。参考现有的研究成果，植入钢筋锚固长度Lm取法如下：当钢筋直径d≤12mm时，Lm=15d；当d>12mm时，Lm=20d。
图2新旧底板联接
2.2.2最大剪力墙间距
对于框架－剪力墙结构的横向剪力墙最大间距，79《高规》规定，“不宜超过建筑物宽度的4倍”；91《高规》规定，在8度设防区，剪力墙间距不能超过3B和40m中的较小值（B为楼面宽度）；02《高规》与91《高规》对此规定相同。另外，《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）中已明确提出板柱－剪力墙结构的概念，并规定8度设防区板柱－剪力墙结构中抗震墙之间楼、屋盖的长宽比不宜超过2。
本办公楼原结构剪力墙最大间距为3×6.9＝20.7m，楼面宽度5.1m，由此看出它满足79《高规》，不满足02《高规》（20.7/5.1＝4.1>3），也就更不满足01《抗震规范》的要求了。
设计中采用了增设剪力墙的办法，使改造后的剪力墙间距满足新规范要求。新增剪力墙位置见图1。改造后剪力墙间距符合要求，S=6.9m<2B=2×5.1=10.2m。
由于原来是板柱结构，因此增设剪力墙主要涉及新墙与旧柱的联接、新墙穿过旧楼板等。在新墙与旧柱的联接当中，把钢筋植入旧柱，该筋直径、间距均与新墙水平筋相同，并与新墙筋焊接，焊接长度为25d，植筋锚固长度同3.2.1中Lm。
2.2.3柱轴压比
79《高规》未规定轴压比的限值；91《高规》规定，抗震等级为一级的框架柱轴压比限值为0.7；而02《高规》规定，板柱－剪力墙结构中抗震等级为一级的柱轴压比限值为0.75。
本工程抗震等级为一级，由计算结果可知，办公楼部分柱普遍超过此要求。因此需要通过外包混凝土增大柱截面来达到减小轴压比使之满足轴压比限值的目的，具体做法如图5所示，柱每侧外包100mm厚混凝土，纵筋穿过楼板并植入基础底板，旧混凝土界面凿毛处理，每侧植入钢筋拉结锚固。
3、化学植筋的施工工艺
3.1材料准备及钢筋表面处理
按照化学植筋加固设计要求和技术参数，确定植入钢筋的直径和下料长度。植筋之前，钢筋表面要进行除锈处理，并用丙酮擦拭油污、粉尘等污物，然后将其置于清洁处待用。
3.2钻孔和清孔
孔径的位置、深度及孔径应按照设计文件严格执行，并且钻孔前应采用探测仪确定混凝土中钢筋的位置，尽量不损伤原结构的钢筋。钻孔时采用振动较小的钻机。成孔后用硬毛刷清理孔壁，再用吹气筒吹出粉尘，最后用脱脂棉粘少量丙酮擦净孔壁。孔壁的清洁与否对于是否能达到设计所要求的粘结强度具有很大的影响。
3.3配胶、注胶及植筋
目前一般采用的结构胶均为双组分结构胶，配制方法和比例按照说明书的规定严格执行。将配制好的结构胶通过专用注胶枪注入植筋孔内。注胶时必须从孔底逐步向孔口填胶，以保证孔内无空气，注胶饱满。钢筋插入时要向同一方向一边旋转一边插入，以保证结构胶与钢筋充分接触，无残留多余气泡。待结构胶与钢筋和混凝土孔壁充分粘结后，再将孔口溢出的胶刮净，用软木塞封堵孔口，以防止漏胶。
3.4固化养护、质量验收
固化养护阶段应对植入钢筋进行临时性的固定，并防止对钢筋有任何的扰动。养护时间视结构胶种类、环境温度等具体因素而定。施工完毕应进行质量检测及验收，检测内容包括外观检查及抽样拉拔试验。验收合格方可进行下道工序。
4、小结
目前，化学植筋技术的研究工作也还不是很完善，尚需进一步开展多方面的研究工作：
（1）植筋结构的抗震性能研究，尚无系统、详细的试验结论。考虑到目前我国加固改造工程迅速发展的现状，应尽快开展这方面的研究。
（2）结构胶的耐高温、老化、抗紫外线等性能尚需检验。
（3）结构胶种类、现场的施工水平等因素都对化学植筋的性能有很大的影响，有关部门应逐步制定相应的规范、规程，为设计和施工提供依据，改变目前的混乱局面。
参考文献
[1] Michael McVay, Ronald A. Cook, Kailash Krishnamurthy. Pullout Simulation of Postinstalled Chemically Bonded Anchors. Journal of Structural Engineering, 2006; 9(122)
[2] Ronald A.Cook, Jacob Kunz, Werner Fuchs, and Robert C.Konz. Behavior and Design of Single Adhesive Anchors Under Tensile Load in Uncracked Concrete. ACI Structural Journal, No.95Jan-Feb 2010
[3] 熊学玉，许立新，胡家智. 化学植筋的拉拔试验研究. 建筑技术，2000；6(31)
[4] 司伟建，周新刚，黄金枝，李春祥. 混凝土结构植筋粘结锚固性能的试验研究. 建筑结构，2001；3(31)
[5] 周新刚，司伟建，李春祥. 钢筋混凝土植筋锚固试件受低周反复荷载作用的恢复力特性. 建筑结构，2002；8(32)
[6] 闫锋，张惠英. 在钢筋混凝土基材上植筋的拉拔试验研究. 建筑技术，2003.6
关键词 结构胶；植筋；锚固长度；破坏形态
中图分类号： K826.16文献标识码：A 文章编号：
1、引言
在工程实践中，当梁柱墙等构件需要加固或新增时，经常使用植筋方法。由于砂浆锚固在强度及耐久性上存在很大问题，目前，绝大部分采用的是化学锚固。化学植筋的性能取决于钢筋、结构胶和混凝土三者的结合。现在可以采用了四种结构胶(辽宁省建设科学研究院的JGN、瑞士喜利得(Hilti)公司的HY150、RE500以及清华大学化工系研制的QS-C)进行化学植筋[6]，对植筋的静力拉拔性能、钢筋混凝土植筋柱在往复荷载作用下的整体性能进行了比较系统的试验研究。研究结果表明，当锚固长度达到15d时，各种结构胶植筋的拉拔试验呈延性破坏，承载力较高；而结构胶植筋混凝土柱在破坏形态、极限承载力、延性和耗能能力上也与非植筋柱近似，具有较好的延性。
2、工程实例
2.1工程概况
某商场改扩建工程原结构Ⅱ段（图1），建于20世纪90年代，地上8层，为板柱－剪力墙结构，基础为柱下独立基础加条形基础。
图1办公楼Ⅱ段平面图
2.2使用化学植筋技术解决在加固改造中的问题
2.2.1高宽比
02《高规》则规定更加明确，它按最大适用高度将钢筋混凝土高层建筑结构分为A级和B级，并分别规定了每种结构体系在不同抗震设防烈度下的最大高宽比。8度设防区，A级板柱－剪力墙结构的最大高度为30m，最大高宽比为3，框架－剪力墙结构的最大高度为100m，最大高宽比为4。本办公楼Ⅱ段原结构高27.70m，高宽比为27.7/5.1＝5.4，大于91《高规》规定的4，更大于02《高规》规定的3。在设计中，借助建筑上要在外立面增设一排壁柱的要求，通过梁板联接新旧结构，使新增部分与原结构连成整体，增大了结构的宽度，解决了高宽比的问题。改造后的主体结构高27.7m，宽8.3m，高宽比变为27.7/8.3=3.3，另外由于新增部分采用框架－剪力墙结构，且原结构中有些原本没有墙的部位增设了剪力墙（如图1），因此改造后的结构更趋近于框架－剪力墙，可以认为基本满足要求。
新加构件钢筋在已有构件中的锚固采用了结构胶植筋、新旧钢筋焊接等方法。涉及結构胶植筋的联接做法主要是新旧底板的联接（图2）。参考现有的研究成果，植入钢筋锚固长度Lm取法如下：当钢筋直径d≤12mm时，Lm=15d；当d>12mm时，Lm=20d。
图2新旧底板联接
2.2.2最大剪力墙间距
对于框架－剪力墙结构的横向剪力墙最大间距，79《高规》规定，“不宜超过建筑物宽度的4倍”；91《高规》规定，在8度设防区，剪力墙间距不能超过3B和40m中的较小值（B为楼面宽度）；02《高规》与91《高规》对此规定相同。另外，《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）中已明确提出板柱－剪力墙结构的概念，并规定8度设防区板柱－剪力墙结构中抗震墙之间楼、屋盖的长宽比不宜超过2。
本办公楼原结构剪力墙最大间距为3×6.9＝20.7m，楼面宽度5.1m，由此看出它满足79《高规》，不满足02《高规》（20.7/5.1＝4.1>3），也就更不满足01《抗震规范》的要求了。
设计中采用了增设剪力墙的办法，使改造后的剪力墙间距满足新规范要求。新增剪力墙位置见图1。改造后剪力墙间距符合要求，S=6.9m<2B=2×5.1=10.2m。
由于原来是板柱结构，因此增设剪力墙主要涉及新墙与旧柱的联接、新墙穿过旧楼板等。在新墙与旧柱的联接当中，把钢筋植入旧柱，该筋直径、间距均与新墙水平筋相同，并与新墙筋焊接，焊接长度为25d，植筋锚固长度同3.2.1中Lm。
2.2.3柱轴压比
79《高规》未规定轴压比的限值；91《高规》规定，抗震等级为一级的框架柱轴压比限值为0.7；而02《高规》规定，板柱－剪力墙结构中抗震等级为一级的柱轴压比限值为0.75。
本工程抗震等级为一级，由计算结果可知，办公楼部分柱普遍超过此要求。因此需要通过外包混凝土增大柱截面来达到减小轴压比使之满足轴压比限值的目的，具体做法如图5所示，柱每侧外包100mm厚混凝土，纵筋穿过楼板并植入基础底板，旧混凝土界面凿毛处理，每侧植入钢筋拉结锚固。
3、化学植筋的施工工艺
3.1材料准备及钢筋表面处理
按照化学植筋加固设计要求和技术参数，确定植入钢筋的直径和下料长度。植筋之前，钢筋表面要进行除锈处理，并用丙酮擦拭油污、粉尘等污物，然后将其置于清洁处待用。
3.2钻孔和清孔
孔径的位置、深度及孔径应按照设计文件严格执行，并且钻孔前应采用探测仪确定混凝土中钢筋的位置，尽量不损伤原结构的钢筋。钻孔时采用振动较小的钻机。成孔后用硬毛刷清理孔壁，再用吹气筒吹出粉尘，最后用脱脂棉粘少量丙酮擦净孔壁。孔壁的清洁与否对于是否能达到设计所要求的粘结强度具有很大的影响。
3.3配胶、注胶及植筋
目前一般采用的结构胶均为双组分结构胶，配制方法和比例按照说明书的规定严格执行。将配制好的结构胶通过专用注胶枪注入植筋孔内。注胶时必须从孔底逐步向孔口填胶，以保证孔内无空气，注胶饱满。钢筋插入时要向同一方向一边旋转一边插入，以保证结构胶与钢筋充分接触，无残留多余气泡。待结构胶与钢筋和混凝土孔壁充分粘结后，再将孔口溢出的胶刮净，用软木塞封堵孔口，以防止漏胶。
3.4固化养护、质量验收
固化养护阶段应对植入钢筋进行临时性的固定，并防止对钢筋有任何的扰动。养护时间视结构胶种类、环境温度等具体因素而定。施工完毕应进行质量检测及验收，检测内容包括外观检查及抽样拉拔试验。验收合格方可进行下道工序。
4、小结
目前，化学植筋技术的研究工作也还不是很完善，尚需进一步开展多方面的研究工作：
（1）植筋结构的抗震性能研究，尚无系统、详细的试验结论。考虑到目前我国加固改造工程迅速发展的现状，应尽快开展这方面的研究。
（2）结构胶的耐高温、老化、抗紫外线等性能尚需检验。
（3）结构胶种类、现场的施工水平等因素都对化学植筋的性能有很大的影响，有关部门应逐步制定相应的规范、规程，为设计和施工提供依据，改变目前的混乱局面。
参考文献
[1] Michael McVay, Ronald A. Cook, Kailash Krishnamurthy. Pullout Simulation of Postinstalled Chemically Bonded Anchors. Journal of Structural Engineering, 2006; 9(122)
[2] Ronald A.Cook, Jacob Kunz, Werner Fuchs, and Robert C.Konz. Behavior and Design of Single Adhesive Anchors Under Tensile Load in Uncracked Concrete. ACI Structural Journal, No.95Jan-Feb 2010
[3] 熊学玉，许立新，胡家智. 化学植筋的拉拔试验研究. 建筑技术，2000；6(31)
[4] 司伟建，周新刚，黄金枝，李春祥. 混凝土结构植筋粘结锚固性能的试验研究. 建筑结构，2001；3(31)
[5] 周新刚，司伟建，李春祥. 钢筋混凝土植筋锚固试件受低周反复荷载作用的恢复力特性. 建筑结构，2002；8(32)
[6] 闫锋，张惠英. 在钢筋混凝土基材上植筋的拉拔试验研究. 建筑技术，2003.6