北京混凝土结构裂缝修补加固
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1、碳纤维用于抗震加固
试验研究表明，用碳纤维材料包裹钢筋混凝土柱，使纤维方向与柱轴线相垂直，可以有效提高柱的延性和承载力，增加其抗震耗能能力[1]。另外，剪力墙作为主要抗侧力构件，其破坏形态不外乎受弯延性破坏（中高剪力墙）或受剪脆性破坏（低剪力墙）。将碳纤维用于加固剪力墙，只要方法适当，也可显著提高其延性和承载力。因此，钢筋混凝土结构的抗震加固是碳纤维材料应用的一个有效领域。但应指出，用碳纤维对柱或剪力墙进行加固时，由于碳纤维本身属预柔性材料，通过结构胶与被加固结构粘结，这就要求被加固结构混凝土须满足一定的强度要求，才有可能发挥碳纤维的加固效果。以下以实际工程为例说明碳纤维加固钢筋混凝土柱并改善抗震性能的方法。
1.1工程概况和加固方案
某多层钢筋混凝土框架结构，施工验收时发现有9根框架柱混凝土强度不能满足设计要求，致使轴压比过大，无法满足轴压比限值所需的延性要求，对此确定采用碳纤维布对柱进行包裹的加固方案。其理由一方面是碳纤维的包裹对柱混凝土产生环箍作用，可在一定程度上提高混凝土的轴心抗压强度；另一方面，碳纤维对柱的横向约束作用还可显著提高柱在水平荷载下的延性，满足轴压比的延性要求。
加固材料采用美国赫氏单向碳纤维布环氧复合材料。通过对承载力和延性的计算，对强度较低的3根柱采用沿整个柱高范围包裹3层碳纤维布的方案，对其他6根柱采用沿整个柱高度范围内包裹2层碳纤维布的方案。
2、碳纤维用于楼板抗弯加固
碳纤维材料由于具有很高的抗拉强度，可以用于混凝土构件的抗弯加固。碳纤维用于抗弯加固时，纤维粘贴方向应平行于构件的主受力方向，另外，计算加固结构的抗弯承载力时，也应考虑对碳纤维极限强度的折减。下面以工程实例说明碳纤维抗弯加固方法。
2.1工程概况
某现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，原楼板厚120㎜，现拟在其上增加一大型鱼缸。
重3.6t，鱼缸底座尺寸4.6m×1.2m（图2）。由于新增荷载较大，须对原结构进行加固。
2.2内力分析
鱼缸合力作用点离剪力墙轴线1.4m。内力计算采用有限元法，将楼板按1m宽板带划分为若干单元。原结构荷载中，恒载考虑板的自重，装修层按水磨石地面考虑，活载标准值取2.5KN/㎡。剪力墙部位对板带的约束按固定支座考虑，柱对梁的约束亦按固定支座考虑，梁板节点按刚接计算。主要内力计算结果说明如下。
⑴在鱼缸作用下，板的弹性挠度为0.9㎝左右，满足正常使用要求，但前提是板的抗弯能力能够抵抗新增的荷载。
⑵放置鱼缸部位的楼板在剪力墙部位新增的负弯矩为4.6KN·m，在板跨中部位新增的正弯矩为1.8KN·m，而原结构所能抵抗的弯矩基本与原荷载持平。板的抗剪能力也足以承担新增荷载。
⑶梁L10在与梁ZL3相交的部位，其负弯矩也超出抗弯能力5.2KN·m，梁L10的跨中正弯矩超出4.5KN·m。
根据上述计算结果，原结构在鱼缸作用下抗弯能力不足，可采用碳纤维结合粘钢加固。 | 