一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的frp加固方法
【专利摘要】本发明提出一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，所述加固方法包括框架梁、若干层纤维复合材片体和片体锚固结构；所述框架梁为梁体存在上部钢筋截断设计的既有钢筋混凝土梁，所述梁上部纵向受力钢筋的钢筋走向相同且位于多条平行直线上，所述钢筋走向上的受力钢筋之间的无钢筋区域为框架梁的钢筋截断区；所述纤维复合材片体粘合于框架梁的钢筋截断区上表面，并以片体锚固结构加固；本发明通过在既有钢筋混凝土结构框架梁上部纵向钢筋截断区进行粘贴纤维复合材（FRP）加固，梁上部纵向受拉钢筋与FRP形成整体协同工作，可以补足梁大变形阶段损失的拉力并增强悬链线效应，从而提高既有结构的抗竖向连续倒塌能力。
【专利说明】
-种提高既有钢筋混凝±结构悬链线效应的FRP加固方法
技术领域
[0001] 本发明设及建筑领域，尤其是一种提高既有钢筋混凝±结构悬链线效应的FRP加 固方法。
【背景技术】
[0002] 结构连续性倒塌是指结构由于突发事件的发生造成结构发生初始局部破坏，继而 引起与破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌。1968 年，伦敦的22层Ronan Point公寓由于位于其18层角部的煤气爆炸而引发楼板坠落，并导致 建筑的整个角部全部发生破坏。外国学者对此事件开始研究，并首次提出"结构连续性倒 塌"一词。2001年9月11日，美国世界贸易中屯、双塔发生的巧.11"恐怖袭击事件，引发了更 为严重的结构连续性倒塌，造成约3200人死亡或失踪。该事件后，国外学者对连续性倒塌问 题研究达到了一个新的高度，然而国内学者才开始对其进行了广泛的研究。2008年5月12 日，四川省议川县发生特大地震，大量建筑物发生粉碎性巧塌，造成了巨大的人员伤亡和经 济损失。巧? 12"议川地震后，工程结构的连续倒塌问题引起我国±木工程界的广泛关注。
[0003] 工程中，结构的"悬链线效应"能够大幅度减缓因偶然荷载导致主要支撑构件失效 后可能触发的连续倒塌，并成为抗连续性倒塌的最后一道防线。所谓"悬链线效应"，是处于 结构整体中的水平构件在失去抗弯能力后，通过轴力和很大晓度形成的力矩来抵抗外载荷 产生的弯矩的现象，如图2所示。在偶然荷载(地震、爆炸、赃风等)作用下，框架结构竖向受 力构件失效后，约束梁会依次进入弹性阶段、弹塑性阶段，进而屈服产生塑性较，成为瞬变 机构，此时梁构件的计算跨度和变形突然增大，形成悬链线效应。而既有结构框架梁支座上 部负弯矩纵向受拉钢筋一般在超过受拉区并伸出一定错固长度后截断，不在梁顶通长布 置，由于未通长的上部钢筋不能在大变形阶段传递拉力，从而严重削弱了梁的悬链线效应， 不利于抗连续性倒塌设计。所W，如何提高结构的悬链线效应，具有重要的抗连续性倒塌意 义。
[0004] 目前所有现行设计规范仅有混凝±结构设计规范(GB 50010-2010)3.6中给出结 构的防连续性倒塌设计原则，并无提高既有结构抗连续倒塌能力的相关规定，因此有必要 设计一种能提高既有钢筋混凝±结构悬链线效应的加固方法，通过对现有钢筋混凝±结构 的改造，提高结构的悬链线效应从而提升现有建筑的抗竖向连续倒塌能力。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种提高既有钢筋混凝±结构悬链线效应的FRP加固方法，通过在既 有钢筋混凝±结构框架梁上部纵向钢筋截断区进行粘贴纤维复合材(FRP)加固，梁上部纵 向受拉钢筋与FRP形成整体协同工作，可W补足梁大变形阶段损失的拉力并增强悬链线效 应，从而提高既有结构的抗竖向连续倒塌能力。
[0006] 本发明采用W下技术方案。
[0007] -种提高既有钢筋混凝±结构悬链线效应的FRP加固方法，所述加固方法包括框 架梁、若干层纤维复合材片体和片体错固结构;所述框架梁为梁体存在上部钢筋截断设计 的既有钢筋混凝±梁，所述梁上部纵向受力钢筋的钢筋走向相同且位于多条平行直线上， 所述钢筋走向上的受力钢筋之间的无钢筋区域为框架梁的钢筋截断区;所述纤维复合材片 体粘合于框架梁的钢筋截断区上表面，并W片体错固结构加固。
[0008] 所述纤维复合材片体的抗拉强度设计值ff与其有效截面面积Af。的乘积，与受力钢 筋的抗拉强度设计值f/ y乘W受力钢筋的截面面积A/ S所得的乘积相同，即f/
[0009] 所述纤维复合材片体的有效截面面积Af。为纤维复合材片体宽度与厚度的乘积，纤 维复合材片体宽度与框架梁的截面宽度相同。
[0010] 所述纤维复合材片体设置于框架梁的钢筋截断区上表面时，所述纤维复合材片体 的加固区净长度1〇为片体所在的钢筋截断区内钢筋走向上的两端截断钢筋距离的最大值。
[0011] 所述框架梁的钢筋截断区上表面处，纤维复合材片体的加固区两端还设有纤维复 合材片体的粘贴延伸区，当纤维复合材片体的抗拉强度设计值为ff，纤维复合材片体的截 面面积为Af，纤维复合材片体与混凝±间的粘结抗剪强度设计值为ff,v，纤维复合材片体的 宽度为bf时，粘贴延伸区的长￡
I米。
[0012] 所述片体错固结构包括若干压条，所述片体错固结构W2~3条压条把纤维复合材 片压紧错固于框架梁上表面。
[0013] 所述压条包括L形碳纤维板或L形钢板。
[0014] 本发明中，所述加固方法包括框架梁、若干层纤维复合材片体和片体错固结构;所 述纤维复合材片体粘合于框架梁的钢筋截断区上表面，并W片体错固结构加固；该设计使 得本发明所述结构可用于既有钢筋混凝±框架的加固，能够有效提高梁的悬链线效应，提 高整体结构的抗连续倒塌能力，而且加固的概念清晰，实施方式简便，易在实际工程中使 用。
[0015] 本发明中，所用的加固材料纤维复合体片材(FRP)为工程中常用材料，加固的经济 成本低。
[0016] 本发明中，所述纤维复合材片体的抗拉强度设计值与其有效截面面积的乘积，与 受力钢筋的抗拉强度设计值乘W受力钢筋的截面面积所得的乘积相同，即纤维复合材片体 的加固量基于等强原则进行计算，能根据施工现场的不同加固对象进行调整，使得施工所 用材料易于控制用量。
[0017] 本发明中，所述框架梁的钢筋截断区上表面处，纤维复合材片体的加固区两端还 设有纤维复合材片体的粘贴延伸区，当纤维复合材片体的抗拉强度设计值为ff，纤维复合 材片体的截面面积为Af，纤维复合材片体与混凝±间的粘结抗剪强度设计值为ff,v，纤维复 合材片体的宽度为bf时，粘贴延伸区的长度
i米;该设计使得粘贴延伸区在 具体施工中的取值能直接参照混凝±结构加固设计规范(GB 50367-2013) 10.2.5，符合国 家施工规范。
【附图说明】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步详细的说明：
【具体实施方式】
[0019] 附图1是本发明布署于框架梁时的俯视示意图；
[0020] 附图2是本发明布署于上部仅诱铸单排受力钢筋的框架梁时的示意图；
[0021] 附图3是本发明布署于上部诱铸双排受力钢筋的框架梁时的示意图；
[0022] 图中：1-框架柱;2-框架梁;3-纤维复合体片材;4-压条;5-受力钢筋。
[0023] 如图1、2、3所示，框架梁2由框架柱1支撑，框架梁2设有一种提高既有钢筋混凝± 结构悬链线效应的FRP加固方法，所述加固方法包括框架梁2、若干层纤维复合材片体3和片 体错固结构;所述框架梁为梁体存在上部钢筋截断设计的既有钢筋混凝±梁，所述梁上部 纵向受力钢筋5的钢筋走向相同且位于多条平行直线上，所述钢筋走向上的受力钢筋5之间 的无钢筋区域为框架梁的钢筋截断区;所述纤维复合材片体3粘合于框架梁2的钢筋截断区 上表面，并W片体错固结构加固。
[0024] 所述纤维复合材片体3的抗拉强度设计值ff与其有效截面面积Af。的乘积，与受力 钢筋5的抗拉强度设计值f%乘W受力钢筋5的截面面积A/ S所得的乘积相同，即s = f f Afc 〇
[0025] 所述纤维复合材片体3的有效截面面积Af。为纤维复合材片体宽度与厚度的乘积， 纤维复合材片体3宽度与框架梁2的截面宽度相同。
[0026] 所述纤维复合材片体3设置于框架梁2的钢筋截断区上表面时，所述纤维复合材片 体3的加固区净长度1〇为片体3所在的钢筋截断区内钢筋走向上的两端截断钢筋距离的最 大值。
[0027] 所述框架梁2的钢筋截断区上表面处，纤维复合材片体3的加固区两端还设有纤维 复合材片体3的粘贴延伸区，当纤维复合材片体的抗拉强度设计值为ff，纤维复合材片体的 截面面积为Af，纤维复合材片体与混凝±间的粘结抗剪强度设计值为ff,v，纤维复合材片体 的宽度为bf时，粘贴延伸区的长虔
薑米。
[0028] 所述片体错固结构包括若干压条4,所述片体错固结构W2~3条压条4把纤维复合 材片压紧错固于框架梁2上表面。
[0029] 所述压条4包括L形碳纤维板或L形钢板。
[0030] 实施例： 粘贴纤维复合材片体前根据混凝±结构加固设计规范(GB 50367-2013)4.3中的纤维 复合材片体设计值选取合适的纤维复合材种类。 粘贴纤维复合材片体前根据具体所选择的材料种类来选取合适的胶粘剂，可见混凝± 结构加固设计规范(GB 50367-2013)4.4。 固前应做表面处理，清除被加固构件表面的夹渣、疏松、腐蚀等混凝±缺陷，露出混凝 ±结构层，并修复平整。对较大的孔桐、凹陷、露筋等部位，在清理干净后，应采用粘结能力 强的修复材料进行修补，被粘贴的混凝±表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直 至完全露出混凝±结构新面。 表面处理后，应按胶粘剂生产厂家提供的工艺条件配制底胶，采用滚筒刷将底胶均匀 涂抹于混凝±表面。在底胶表面指触干燥时，立即进行找平处理，对混凝±表面凹陷部位用 修补胶填补平整，不应有棱角。 粘贴纤维复合材片体，纤维复合材片体的加固净长度取法为，当如图2所示，当梁在垂 直向上仅有一排上部钢筋时，取两钢筋截断端的距离为加固长度，当如图3所示，有多排上 部钢筋时，取各排两钢筋截断端距离的最大值为加固长度。
【主权项】
1. 一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其特征在于:所述加固方 法包括框架梁、若干层纤维复合材片体和片体锚固结构;所述框架梁为梁体存在上部钢筋 截断设计的既有钢筋混凝土梁，所述梁上部纵向受力钢筋的钢筋走向相同且位于多条平行 直线上，所述钢筋走向上的受力钢筋之间的无钢筋区域为框架梁的钢筋截断区；所述纤维 复合材片体粘贴于框架梁的钢筋截断区上表面，并以片体锚固结构加固。2. 根据权利要求1所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述纤维复合材片体的抗拉强度设计值f f与其有效截面面积Af。的乘积，与受力 钢筋的抗拉强度设计值f y乘以受力钢筋的截面面积# s所得的乘积相同，即f yA' s = ffAf。。3. 根据权利要求2所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述纤维复合材片体的有效截面面积A f。为纤维复合材片体宽度与厚度的乘积， 纤维复合材片体宽度与框架梁的截面宽度相同。4. 根据权利要求3所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述纤维复合材片体设置于框架梁的钢筋截断区上表面时，所述纤维复合材片 体的加固区净长度1〇为片体所在的钢筋截断区内钢筋走向上的两端截断钢筋距离的最大 值。5. 根据权利要求4所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述框架梁的钢筋截断区上表面处，纤维复合材片体的加固区两端还设有纤维 复合材片体的粘贴延伸区，当纤维复合材片体的抗拉强度设计值为ff，纤维复合材片体的 截面面积为A f，纤维复合材片体与混凝土间的粘结抗剪强度设计值为ff,v，纤维复合材片体 的宽度为bf时，粘贴延伸区的长度6. 根据权利要求1所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述片体锚固结构包括若干压条，所述片体锚固结构以2~3条压条把纤维复合 材片压紧锚固于框架梁上表面。7. 根据权利要求6所述的一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固方法，其 特征在于:所述压条包括L形碳纤维板或L形钢板。
【文档编号】E04G23/02GK106049895SQ201610593643
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610593643.0, CN 106049895 A, CN 106049895A, CN 201610593643, CN-A-106049895, CN106049895 A, CN106049895A, CN201610593643, CN201610593643.0
【发明人】陈伟宏, 陈志宇, 李俊杰, 姜绍飞
【申请人】福州大学