外包型钢灌浆加固设计主要包括以下几个关键方面：
一、设计依据与前期准备
1. 依据规范
依据国家现行的建筑结构加固相关标准和规范，如《混凝土结构加固设计规范》等进行设计，确保设计方案符合安全和质量要求。
2. 结构检测与评估
对需加固的结构进行详细检测，包括结构的几何尺寸、混凝土强度、钢筋配置情况、原有裂缝分布及宽度、结构的变形情况等。同时，确定结构的受力状态和承载能力，为外包型钢灌浆加固设计提供准确的数据基础。
二、型钢设计
1. 选型
根据被加固结构构件的类型（如梁、柱等）、受力特点和几何尺寸选择合适的型钢。一般柱可选用角钢，梁可根据情况选择槽钢或角钢组合。例如，对于承受较大轴向压力的柱，可选择较大规格的角钢，其边长和厚度要满足承载能力要求。
2. 尺寸确定
- 柱：对于柱的外包型钢，角钢边长不宜小于75mm，厚度不宜小于5mm。同时，根据柱的截面尺寸和受力情况确定型钢的长度，型钢应从柱底延伸至柱顶，并可靠锚固。
- 梁：梁的型钢尺寸要根据梁的跨度、荷载等确定。如采用槽钢加固时，槽钢的型号要能满足承受梁上弯矩和剪力的要求，其长度应覆盖梁的全长或根据加固设计要求确定。
3. 布置方式
- 柱：型钢通常布置在柱的四角，形成角钢骨架。相邻角钢之间通过缀板连接，缀板的间距根据柱的高度和受力情况确定，一般不宜大于500mm，且应保证柱的整体性。
- 梁：对于梁，型钢可布置在梁的底部和侧面，形成 U 形或封闭的箱形结构。如果是 U 形布置，在梁的顶部可通过附加钢板或其他连接方式保证型钢与梁的协同工作。
三、灌浆材料选择与设计
1. 材料选择
选择合适的灌浆材料，一般可采用高强无收缩灌浆料。这种材料具有自流性好、早强、高强、微膨胀等特点，能有效填充型钢与原结构之间的空隙，保证两者之间的紧密结合和协同受力。同时，要根据结构所处环境条件（如温度、湿度等）选择合适的灌浆料型号。
2. 灌浆参数设计
- 灌浆厚度：型钢与原结构之间的灌浆厚度一般控制在20 - 50mm。太薄可能导致灌浆不密实，太厚则可能影响加固效果和增加成本。
- 灌浆压力：根据灌浆部位和结构特点确定合理的灌浆压力。一般在较低压力下开始灌浆，然后根据灌浆情况适当调整，避免压力过高导致结构损坏或灌浆料溢出。
四、连接设计
1. 型钢与原结构连接
- 柱：对于柱的外包型钢，在柱底要保证型钢可靠锚固于基础。可通过在基础中设置预埋件，将型钢与预埋件焊接或采用其他可靠连接方式。在柱的顶部，型钢应延伸至上层结构或通过合适的连接构造保证力的传递。同时，在柱身，型钢与原结构混凝土之间通过灌浆料紧密粘结，使两者协同工作。
- 梁：梁的型钢在端部要与柱或其他支撑结构可靠连接。如采用焊接连接时，要保证焊缝质量和连接强度。在梁与型钢的结合部位，要确保灌浆料能充分填充，使梁与型钢形成整体。
2. 缀板设计与连接
- 缀板尺寸：缀板一般采用钢板制作，其厚度不宜小于4mm，宽度和长度根据柱的尺寸和型钢间距确定。
- 连接方式：缀板与型钢之间采用焊接连接，焊缝要满足强度要求。焊接时要注意保证缀板与型钢的垂直度和位置准确性，确保柱的型钢骨架的稳定性。对于梁的加固，若有类似缀板的连接构造，也需遵循相应的焊接质量要求。
五、加固效果计算与验算
1. 承载能力计算
根据加固后的结构形式，采用结构力学和加固设计理论计算加固后结构构件（柱、梁等）的承载能力。包括在轴向力、弯矩、剪力等作用下的承载能力计算，确保加固后的结构满足设计荷载要求。例如，对于外包型钢加固的柱，计算其在考虑型钢和原结构协同工作后的轴压承载能力和偏压承载能力。
2. 变形验算
对加固后的结构进行变形验算，确保结构的变形在允许范围内。根据结构所受荷载和加固后的刚度计算结构的挠度、侧移等变形指标。如对于梁，验算其在正常使用荷载下的挠度是否满足规范要求，以保证结构的正常使用功能。
六、构造要求与施工注意事项
1. 构造要求
- 在型钢的转角处应设置半径不小于30mm的圆弧过渡，避免应力集中。同时，在型钢与原结构的交接处，可适当设置一些构造钢筋或钢板，增强连接性能。
2. 施工注意事项
- 在设计文件中应明确施工顺序和施工工艺要求。例如，先安装型钢，再进行灌浆施工，灌浆过程中要注意控制灌浆速度和压力，保证灌浆质量。同时，对施工过程中的质量控制要点（如型钢安装的垂直度、灌浆料的配合比等）和安全措施（如焊接作业安全、高处作业安全等）提出明确要求。