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混凝土梁***形态不同,加固措施如何做?我们通过对外粘FRP加固混凝土梁受弯性能试验结果的观察发现,加固梁出现多种***模式,但是,无论发生何种***模式,加固梁具有两个重要特征:正截面受弯承载力提高和延性降低。
FRP加固混凝土梁的***模式主要与原构件配筋率、FRP加固量、粘贴底胶质量以及锚固措施有关,在试验中我们观察到的主要***模式有下列几类:
1、受压区混凝土压碎***Ⅰ
这类***的特点是受拉钢筋先屈服,此后拉应力主要由FRP承受,当 FRP拉应变较高或接近极限拉应变时,受压区混凝土随后压碎。这类***发生时,混凝土、钢筋和FRP均得到充分发挥。
尽管加固梁与未加固梁相比,截面***时延性会降低,但梁的弯曲裂缝仍可以给予人们***征兆,此类***模式为加固设计的期望***模式。
2、受压区混凝土压碎***Ⅱ
这类***的特点是受压区混凝土压坏时受拉钢筋没有屈服,***时显脆性。***主要与未加固前梁的配筋率、FRP加固量有关。当受压区混凝土***时,受拉钢筋没有屈服,FRP拉应变较小,其高强性能远远未得到发挥,加固效率和经济效益较低。
3、FRP拉断***
如果FRP端部锚固可靠,当未加固前梁的配筋率较低,FRP材料的加固量不足时,发生FRP拉断***。***的主要特点是受拉钢筋屈服后FRP突然拉断。
在FRP拉断***前,裂缝条数较少,裂缝间距较大,跨中弯曲主裂缝开展较宽,钢筋已达到屈服,荷载继续增加,FRP拉应变增加较快,当FRP拉应变超过自身的极限拉应变时,在跨中附近FRP拉断***。由于FRP是弹性材料,FRP拉断***较为突然,属于脆性***类型。
4、端部剥离***
这类***主要由于FRP端部区域界面的剪应力和正应力存在明显的应力集中,当界面应力超过相对薄弱层的强度时,发生端部剥离***,一般情况下,由于胶层强度高于混凝土强度,剥离往往发生在混凝土表层,***后FRP 表面会黏附一层混凝土颗粒。发生这类***时,加固梁的承载力提高程度较小。
5、中部裂缝引起的剥离
这类***发生在远离FRP端部的弯曲裂缝或弯剪混合裂缝处,并向一侧端部发展。一般情况下,由于胶层强度高于混凝土强度,剥离往往发生在混凝土表层,***后FRP表面会黏附一层混凝土颗粒。
这种***主要由于弯曲主裂缝处的混凝土拉应力释放,导致FRP与混凝土之间的界面应力集中,而当界面应力达到一个临界值时,裂缝处发生剥离,随看裂缝宽度的增加,剥离向一侧近端部扩展。
6、胶层***
当结构胶黏剂质量较差时,端部剥离和中部弯曲剥离将发生在胶层界面,***时加固梁的承载力和延性非常低,这是FRP加固中不允许出现的***。目前规范中设计公式主要针对***模式,即受拉钢筋屈服后,FRP应变基本达到设计值,然后混凝土压碎,尽管这类***的延性与未加固梁相比降低很多,但是,在发生***前弯曲裂缝较宽,可以给出***的征兆。
对于第二类***模式,受压区混凝土压碎前受拉钢筋未屈服,使得FRP的高强特性远远没有发挥,加固效率较低,所以设计时应尽可能合理配置 FRP,避免这类***的发生。
对于第四、第五和第六类***形态,通过构造措施和对结构胶物理力学质量的检测加以防止。
柱抗震加固在中国建筑中,有“横梁直柱”的说法,柱是建筑物中垂直的主结构件,承托在它上方物件的重量。鉴于柱的重要性,在中一旦受到侵害,其对整体结构的影响将不堪设想。
对房屋结构的作用力
1.地基基础影响的***。房屋建筑物所在的地基土质、下卧岩层的结构与深度、基础的类型和深度以及地表地形特征,都对房屋建筑物的***有影响。当加速度较小时或地质坚实时,地表层或下垫层可能会先达到屈服点,岩石、土层将产生塑性变形,导致地基承载力下降甚至地基失效造成的***和强烈引起的振动导致基底土质液化引起房屋建筑物的下沉、倾斜和滑坡造成的***,在历次灾害中并不少见。
2.竖向力导致的***。纵波使房屋建筑物产生上下颠簸,若房屋建筑物的竖向稳定性不是太好,而力较大时,会使底层柱子和墙体瞬间增加很大的动荷载,叠加上部的自重,当超出底层柱子和墙体的承载能力,底层墙柱会垮掉从而导致***。
3.横向力导致的***。横波是房屋建筑物损坏水平摇摆,***力很大。它相当于给房屋建筑物施加水平方向来回反复的作用力,大小和引起的变形超出底部墙体和柱子的极限时,就会使整幢房屋建筑物倾斜或倾倒从而导致***。
4.旋转力导致的***。各种原因引起的旋转力,导致房屋建筑物围绕水平轴或竖向轴扭转,这种扭转力对房屋建筑物的影响很大,因为房屋建筑物一般抗扭能力较差,很容易扭坏。
竖向力、横向力和旋转力在离震中较近的范围内,往往会交织作用,给房屋建筑物以毁灭性的***。
对柱呈现怎样的***形式?
1.角柱***
当房屋发生扭转时,角柱受剪大。同时又因双向受弯,所以震害比内柱重。
2.短柱***
短柱刚度大,分配到的剪力也大,常发生剪切***。
3.柱端弯剪***
因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。
4.柱身剪力***
由剪力、扭矩复合作用引起。
5. 梁柱节点***
因箍筋不足,在剪压作用下节点区***。
“强柱弱梁”概念
建筑抗震设计规范》要求强柱弱梁,更强的节点。意思就是,建筑物的柱子要比梁做的坚固,梁柱节点要更坚固。
这是为什么?
在强烈作用下,梁柱节点往往是多层框架***的主要部位。中节点的***多为柱端混凝土被压碎、剥落,钢筋压屈外鼓,***首先发生在柱子上。这对整个框架很不利,因为某层某一柱端发生***,其他柱端也容易发生***,从而使建筑物倒塌。
反之,如果***发生在梁端,要待所有的梁或绝大部分的梁出现***时,整个建筑物才会倒塌。所以,在设计上有意加强柱子的抗震能力,在作用下形成“梁铰型”***机制。
但在汶川中,框架柱的***明显重于梁,柱端与节点的***较为突出,即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。
哪一种加固方法适合柱抗震加固?
柱抗震加固方法很多种,碳纤维布是近年来被使用多的加固新材料之一,其对钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固十分有效。当对柱粘贴碳纤维布抗震加固时,应当满足以下几点:
当柱轴心受压的正截面承载力不足时,可采用环向围束法对齐进行加固,即就是沿柱全长进行无间隔地环向连续粘贴碳纤维布来对其进行加固;
当柱斜截面受剪承载力不足时,可将碳纤维布粘贴成环型箍,且纤维方向与柱的纵轴线垂直;当加固大偏心受压的钢筋混凝土柱时,应将碳纤维布粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面,且纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。
当对延性不足的柱进行抗震加固时,可采用环向粘贴碳纤维布构成的环向围束作为附加箍筋。环向围束的碳纤维布层数,对圆形截面不应少于2层,对正方形和矩形截面柱不应少于3层;环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm,环向截断点的延伸长度不应小于200mm,且各条带搭接位置应相互错开。
碳纤维布抗震加固柱子效果佳,但应选择优良的碳布碳胶材料,注意粘贴的方式方法,否则就达不到真正意义上的抗震加固。
你的房屋为何要加固基建事业的迅猛发展,为我们带来便利的同时,也带来了新的问题。由于混凝土结构的抗拉强度低、受环境影响因素大等特点,导致在服役的过程中容易出现裂缝、腐蚀等病害。结构加固,治理结构病害的***医生,能有效治理、改善结构病害,近年来正在越来越多的结构中发挥作用。
事实上,结构加固与我们并非遥不可及,我们平时经过的桥梁,与我们生活有直接关系的学校、***等,已经有很多经历过加固改造。而我们所居住的房屋,许多都处于带病工作的状态,更需要加固改造来满足安全需求。
1、房屋为何需要加固
房屋病害可能由多种原因引起,首先从混凝土自身性能的角度考虑,混凝土在长时间的服役过程中,难免会发生老化,如果所处环境较为恶劣,混凝土的耐久性与强度会发生严重下降,混凝土开裂、剥落等现象的出现也就不足为奇。除此之外,部分房屋可能存在抗震等级不达标的情况,为防止房屋在来袭时坍塌,同样需要进行加固处理。
另一方面,人为因素同样会令混凝土结构受到损伤。改变结构功能时,比如说住宅改为商场等,必须要保证承载力能够满足新功能的要求,对于不满足要求的结构就需要进行加固处理。此外需要注意的是,平时容易忽略的结构***,例如各种墙体、梁体开洞,扶梯、电梯的增设等,同样会对结构产生损害。韩国三丰百货大楼,不仅改变建筑使用功能,更肆意***结构,终发生坍塌,在过去的文章中我们也有过相关探讨(大楼倒塌千人罹难,事件真相引人深思)。
房屋安全,侥幸心理切不可取。前段时间,上海浦东新区一则坍塌事故引起了业内的关注。当地一家超市二层局部发生坍塌,所幸当时超市人员较少,9人被掩埋其中,终造成6人受伤,2人。据调查,本次事故中,二层阁楼为商家私自建造,并用来堆放货物,由于货物对楼板造成了较大负担且未进行加固处理,导致了此次惨剧的酿成。
我们可以设想一下,若上述超市,按照标准的流程对房屋进行加固处理,或许此次悲剧就不会发生。而此超市,也仅是我国众多私建乱建危房中的缩影之一,还有很多建筑正处于***的状态而没有被发现或重视,因此,了解加固流程,及时治理病害结构,我们每一个人都有责任。
2、房屋加固遵循流程
与新建住房一样,房屋加固也存在***的流程,只有严格执行,才可保证房屋加固安全。
要注意的是,加固改造并非随意而为,改造前应进行申报并得到审批以防违规建筑。房屋加固四大流程环环相扣,每个环节都有不可忽视的作用,不能舍本逐末,为了节约成本或节省工期而盲目改造。
增大截面加固法
置换混凝土加固法
增设支点加固法
粘贴纤维复合材加固法
外粘型钢加固法
复合截面加固法
绕丝加固法
外加预应力加固法
摘自《混凝土结构加固设计规范》
加固,指对可靠性不足或业主要求提高可靠度的承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使其具有现行设计规范及业主所要求的安全性、耐久性和适用性。
结构体系加固法
针对结构的整体缺陷,用新增一定结构构件或设施的方法,来改进与完善原有结构体系或者形成较合理的新体系,提高结构整体承载力、刚度和延性。此方法优点是可以大幅度提高结构的整体性和抗震能力,同时此方法存在着新旧结构可能会产生差异沉降,影响新构件的正常使用。
增设拉结体系加固法
在全装配式结构房屋周边、纵向、横向及竖向增设相应的拉接体系,以增强结构的整体性和超静定性,提高房屋抗连续型倒塌性能,但是新增的拉结体系可能会影响建筑物空间的使用功能。
体外预应力加固法
通过施加体外预应力,使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法,在加固的期间,不存在应力滞后的缺陷,原结构构件内力可相应降低,基本不影响结构的使用空间,便于在结构试用期内监测和维护。
卡本预应力碳纤维板加固
预应力碳纤维板加固系统属于体外预应力加固法中的一种主动加固法,其通过环氧胶粘剂与混凝土构件粘结,并施加预拉应力,使原有构件形成新的受力平衡,提高结构的承载力。在加固完成之后,预应力碳板加固系统不仅可以有效地减小结构变形(减小裂缝宽度和挠度变形),而且不会为建筑物带来自重的负担,达到了良好的加固效果。