基于frp布材的建筑物抗連續(xù)倒塌加固系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FRP布材的建筑物抗連續(xù)倒塌加固系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，鋼筋混凝土建筑的加固技術(shù)也有了很大的發(fā)展。目前我國結(jié)構(gòu)加固改造業(yè)成為土木工程領(lǐng)域主要行業(yè)之一。由于建筑物用途轉(zhuǎn)變、地震損傷、撞擊以及爆炸破壞等原因，建筑物常面臨著連續(xù)倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前常用的加固技術(shù)有:加筋高性能砂漿加固、粘鋼加固、FRP加固、增大截面加固等，但加固目標(biāo)一般限于提高梁的抗彎、抗剪承載力；提高柱的軸壓、偏壓性能；以及提高柱或節(jié)點(diǎn)的抗震能力等。而結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌加固，其重點(diǎn)在于重新構(gòu)建結(jié)構(gòu)的傳力路徑，提高結(jié)構(gòu)的整體受力性能，從而使結(jié)構(gòu)在局部承重構(gòu)件破損的情況下仍然具備很好的抗倒塌能力，現(xiàn)有技術(shù)中的加固系統(tǒng)及方法不能適用于建筑物抗連續(xù)倒塌加固，具體分析如下:
[0003](I)FRP 加固
[0004]FRP加固在結(jié)構(gòu)加固中具有良好的優(yōu)勢(shì):纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有耐腐蝕、高強(qiáng)度、質(zhì)量輕、厚度薄和非磁性的特點(diǎn)；施工操作性和施工質(zhì)量好、對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷小、對(duì)原結(jié)構(gòu)凈空影響小、不會(huì)改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)、在提高承載力的同時(shí)對(duì)裂縫的抑制效果較好。因此，粘貼FRP復(fù)合材料加固的方法被廣泛用于梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。但FRP也有以下幾個(gè)弱點(diǎn):FRP的強(qiáng)度非常高，而彈性模量卻相對(duì)較低，當(dāng)充分利用其強(qiáng)度時(shí)，F(xiàn)RP需要相當(dāng)?shù)淖冃?，?duì)于剛度也要求加固的結(jié)構(gòu)來說是相當(dāng)不適用的；粘貼FRP材料所用環(huán)氧樹脂的耐火性與耐高溫性能差，遇到火災(zāi)等對(duì)加固構(gòu)件受力性能影響較大；加固構(gòu)件延性不足，構(gòu)件變形過大時(shí)會(huì)引起碳纖維的脆性斷裂，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的脆性破壞，對(duì)于需要較大變形或?qū)拐鹨蟊容^高的結(jié)構(gòu)來說，這一點(diǎn)是十分不利的；環(huán)氧樹脂層傳遞的剪力有限，剪切變形不斷增長，超過極限剪應(yīng)變后界面將發(fā)生剝離破壞，使得FRP的強(qiáng)度無法得到充分利用；同時(shí)，連接部位也會(huì)成為整個(gè)構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)。由于結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌常常是由于豎向承重構(gòu)件，如柱等的失效導(dǎo)致的，常規(guī)的粘貼FRP材料加固無法穿越柱而承擔(dān)起其失效傳遞過來的荷載，雖然在加固梁端部通過U型粘貼FRP進(jìn)行錨固，但無法有效確保柱失效后的拉結(jié)力。同時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌常常伴有火災(zāi)、爆炸等，因此FRP加固無法直接用于抗連續(xù)倒塌加固。
[0005](2)加筋高性能砂漿加固(HPFL)
[0006]加筋高性能砂漿加固技術(shù)是在混凝土構(gòu)件表面鋪上鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、鋼絞線網(wǎng)等受力材料，然后用膨脹螺栓錨固在構(gòu)件上，使其形成整體而共同工作，最后抹上高性能砂漿作為保護(hù)層，以提高結(jié)構(gòu)承載力和耐久性的一種加固方法。高性能砂漿與受力筋這兩類不同性質(zhì)的材料在加固中起著不同的作用，鋼筋網(wǎng)等提高結(jié)構(gòu)的承載能力，砂漿層起保護(hù)和粘結(jié)作用。與傳統(tǒng)加固修補(bǔ)方法如粘鋼、噴射混凝土加固技術(shù)等相比，加筋高性能砂漿加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:鋼筋網(wǎng)等可采用高強(qiáng)度材料，抗拉強(qiáng)度高；表面經(jīng)過處理后不易生銹，且與砂漿的粘結(jié)力好；高性能砂漿能夠很好地與被加固構(gòu)件粘結(jié)為一整體共同工作；能有效提高被加固構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力與變形能力，提高構(gòu)件剛度；加固面層薄(加固層一般為15mm?25mm厚)，對(duì)凈空幾乎沒有影響；該加固技術(shù)所采用的受力筋和無機(jī)膠凝材料與鋼筋混凝土同性能、同壽命，均為傳統(tǒng)意義上的常用建筑材料，其自身的防腐、耐高溫、防火性能良好；施工周期短，不需要大型機(jī)具、設(shè)備；施工干擾小，在較小的空間中即可實(shí)施加固結(jié)構(gòu)的施工，除了混凝土表面處理時(shí)的灰塵需要控制以外，對(duì)一般建筑物的正常使用幾乎無干擾；技術(shù)施工操作方便，在正常施工條件下有效粘結(jié)面積基本可以達(dá)到100%，施工質(zhì)量可以得到有效保證；加固后結(jié)構(gòu)自重增加不大，結(jié)構(gòu)外觀尺寸和形狀改變很小，與其它加固方法相比，節(jié)省了大量的機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、人工費(fèi)和檢測(cè)費(fèi)；適用面廣，可廣泛適用于各種結(jié)構(gòu)類型(如橋梁、建筑物、構(gòu)筑物、隧道、涵洞等)、各種結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、各種結(jié)構(gòu)部位(如梁、板、柱、拱、殼等)的加固修補(bǔ)；維修成本低，維修費(fèi)用比其它加固方法至少減少1/2以上，維修周期大幅延長，從而大幅度降低維修費(fèi)用。但該加固技術(shù)也存在如下缺點(diǎn):該方法需通過膨脹螺栓、抗剪銷釘?shù)裙潭ㄊ芰?，并提供抗剪粘結(jié)強(qiáng)度，施工較麻煩且對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)建造成一定損傷；加固層與原結(jié)構(gòu)之間交易發(fā)生粘結(jié)剝離破壞，加固材料的強(qiáng)度不易充分利用；在結(jié)構(gòu)的剛度和延性要求較高的情況下難以滿足。同時(shí)，直接用于抗連續(xù)倒塌加固也需要克服穿越節(jié)點(diǎn)的困難。
[0007](3)粘鋼加固
[0008]粘鋼加固技術(shù)實(shí)質(zhì)是一種體外配筋，通過提高原構(gòu)件的配筋量，從而相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。粘鋼加固基本不增加構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的荷載，不改變?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系和受力形式，不影響結(jié)構(gòu)的使用凈空間、不影響構(gòu)件的外觀；膠粘劑硬化時(shí)間快，施工周期短；膠粘劑強(qiáng)度高于混凝土本體強(qiáng)度，可以使加固體與原構(gòu)件形成一個(gè)良好的整體而共同工作，受力較均勻，較少在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；加固效果顯著，工藝簡單，不需特殊設(shè)備，所需勞動(dòng)力少，易于操作。但粘鋼加固中鋼板的錨固問題比較突出，必須保證鋼板在拉斷之前不得發(fā)生脫膠等粘結(jié)破壞現(xiàn)象，要求鋼板在錨固區(qū)的粘結(jié)受剪承載力必須大于鋼板的受拉承載力；另外，對(duì)于鋼板的防腐要求高，長期維護(hù)代價(jià)稍高。用于抗連續(xù)倒塌加固同樣必須要克服高溫和防火的難題。
[0009](4)增大截面加固
[0010]增大截面加固技術(shù)是通過增大梁底面或側(cè)面的尺寸，增配主筋，提高梁或柱的有效高度和抗彎強(qiáng)度，從而提高結(jié)構(gòu)承載力。在我國加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法，工藝簡單，適用面廣。但這種方法要求的現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，加厚部分使結(jié)構(gòu)自重和恒載彎矩增加較多，承載力受壓區(qū)原有混凝土強(qiáng)度限制，且影響結(jié)構(gòu)凈空，對(duì)原結(jié)構(gòu)使用空間有較大影響，同時(shí)要使鋼筋連續(xù)就無法避免對(duì)原結(jié)構(gòu)的穿鑿損傷，使得其不適用于抗連續(xù)倒塌加固。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于FRP布材的建筑物抗連續(xù)倒塌加固系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理，施工方便，原待加固梁和待加固柱的承載力、延性均有所提高，對(duì)待加固建筑物無損傷，提高了建筑物的整體性和抗連續(xù)倒塌能力，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于FRP布材的建筑物抗連續(xù)倒塌加固系統(tǒng)，其特征在于:包括對(duì)稱設(shè)置在待加固柱其中兩側(cè)表面的兩塊第一錨固鋼板和對(duì)稱設(shè)置在所述待加固柱另外兩側(cè)表面的兩塊第二錨固鋼板，以及粘貼在待加固梁表面的FRP布材，兩塊第一銷固鋼板和兩塊第二銷固鋼板均與所述待加固柱銷固連接，兩塊第一錨固鋼板上均設(shè)置有第一錨具夾片槽，兩塊第二錨固鋼板上均設(shè)置有第二錨具夾片槽，相鄰的第一錨固鋼板和第二錨固鋼板通過螺栓固定連接，所述第一錨固鋼板上設(shè)置有用于連接螺栓的第一螺紋孔，所述第二錨固鋼板上設(shè)置有用于連接螺栓的第二螺紋孔；所述FRP布材的一端固定連接有錨具夾片，所述錨具夾片固定連接在第一錨具夾片槽或第二錨具夾片槽中。
[0013]上述的基于FRP布材的建筑物抗連續(xù)倒塌加固系統(tǒng)，其特征在于:所述待加固柱為中柱，所述待加固梁的數(shù)量為四根，相應(yīng)所