渭南碳纤维加固

1 前言

随着我国国民经济的迅速发展，人们对建筑物的使用要求也发生了很大的改变。在实际工程中经常会遇到这种情况：一个项目的主体结构刚刚封**（甚至是某一层的楼板刚刚打完），其使用功能就由于某些原因发生了改变。使用功能的改变必然引起结构荷载的改变。当结构荷载增加而在复核原结构又不能满足强度或刚度要求时，就必须对原结构构件进行加固。

目前，除了传统的加大截面法，外包钢法外，近些年来又出现了很多新的加固法。如：喷射混凝土、预应力、粘钢加固、碳纤维加固等。这些加固方法都有不同的技术、施工条件的要求。而且，它们每种方法都有一定的局限性。因此，在加固设计过程中，设计人员就必须根据实际工程的具体特点（结构形式、荷载变化情况、施工条件、经济条件等），选择一个相对合理的加固方法进行设计。本文介绍了一个具体的工程加固改造实例：北京右外综合楼B1栋的加固改造。

2 工程概况

右外综合楼位于北京南二环路的南侧。整个建筑群由A、B、C三个独立的建筑物组成。A栋为高层公寓，C栋为商业中心。B栋总建筑面积为12200㎡，地下二层，地上十二层，其中地下为人防办公，地上一层～三层为办公及会议，四层～十二层为宾馆客房。结构水平抗力体系为框架-剪力墙体系，竖向承重体系为普通的现浇梁板体系，楼板厚为100㎜。

当B栋进入室内装修阶段时，由业主提出要在地上一层～三层的每层加设一个为宾馆使用的厨房（原为办公）。原办公地面作法荷载标准值为1.25KN/㎡，活荷载标准值为1.5KN/㎡。改为厨房后，地面作法荷载标准值增加为4.45KN/㎡，厨房活荷载标准值为5.0KN/㎡。经复核，原结构梁、板在增大的荷载条件下已不能满足正常的使用要求，需要加固。

3 加固方法的确定

根据常用的几种加固方法的工艺要求及本工程的具体条件，并综合考虑经济因素，采用排除法来确定很终的加固方案。首先，由于小区室外环境设计、施工均已结束。小区的现场已不具备堆料条件。为了在整个施工过程中不影响小区内的公共环境以及小区居民的正常室外活动，我们排除了传统的喷射混凝土加固方法。排除此方法的另一个主要原因是：B栋的外墙玻璃幕已施工完毕，厨房周围的办公也已装修完毕，若采用喷射混凝土法，必将对玻璃幕墙及办公的装修部分造成污染。而常用的粘钢加固，必须沿钢板纵向每隔一定距离用注胶胀栓将钢板与混凝土构件表面贴紧，这就必须在原混凝土表面钻大量的孔。而与B栋一墙之隔的商业中心已正式营业，钻孔的噪音必将影响其正常运作。所以也排除了这种加固方法。对于预应力加固方法来说，因其对施工机具要求较高，现场施工繁琐，且造价相对较高，因此也被排除在外。

经综合比较：位于B栋东侧的A栋高层公寓，居民已全部入住；B栋北侧的商业中心也已正式营业。因此，要求施工无噪音。新加的每层厨房面积均为100㎡左右，周围的办公及客房装修均已进入尾声，这就要求施工简单，材料运输量小，施工垃圾少。而碳纤维加固恰恰具备了这些优点。尽管碳纤维加固的造价略**粘钢加固，在与业主及总包单位协商后，还是确定了采用这种加固方法进行加固

4 碳纤维加固计算

(1) 基本定

变形协调的几何关系——平截面定；混凝土，钢筋及碳纤维的应变符合平截面定。

⑵应力-应变的物理关系。

1混凝土

当ε≤εo时，

当εo≤ε≤εu时，σ=?c

式中εo=0.002，εu=0.0033

2钢筋采用理想弹塑性应力-应变关系。

3碳纤维采用弹性应力-应变关系。

⑶不考虑混凝土的抗拉作用。

5 加固方法

5.1 梁的加固

⑴次梁加固：在计算次梁时，按弹性连续梁计算梁在支座及跨中截面的弯矩值，以此确定支座及跨中截面碳纤维面积。

 次梁加固图

⑵框架梁加固：框架梁的加固计算与次梁不同。由于框架梁的支座为钢筋混凝土柱，碳纤维布不能通过支座。所以在框架梁加固计算时，采用支座调幅法，将支座弯矩调到跨中，然后根据调幅后的弯矩值进行碳纤维面积计算。

因本工程柱网尺寸相对较小，经复核原框架梁的抗剪钢筋满足要求，故未设抗剪纤维。

5.2 板的加固

原结构楼板为100㎜厚的现浇混凝土板，按弹性连续板计算其在支座及跨中截面的弯矩值，以此确定支座及跨中截面碳纤维面积。

6 加固施工及加固效果

碳纤维加固施工时应严格遵循以下步骤：⑴基底打磨处理；⑵涂底层胶；⑶用不平整修复材料整平；⑷涂粘结树脂；⑸粘结碳纤维布；⑹重复⑷、⑸步骤；⑺表面涂刷粘结树脂。

采用碳纤维加固，因纤维布本身非常薄，基本不改变原构件截面尺寸和结构重量。从工期、使用空间、加固材料、耐久性及施工质量各方面均达到了预期的目的。

7  结束语

通过本工程碳纤维加固的实际应用，可以看到，碳纤维加固技术具有施工便捷、功效高、噪音小、现场整洁等优点。与粘钢法相比，粘贴质量更易于保证。同时，由于碳纤维加固技术不增加结构自重、不需要定期维护及具有良好的耐酸、耐碱、耐大气环境腐蚀的特点，必将在以后的工程实践中得到更广泛的应用。

由于目前没有碳纤维加固技术的耐火资料，所以，对其耐火性能尚不能作出评判。笔者认为，任何一种加固方法都应保证满足原结构的耐火要求。但是，从目前收集到的资料来看，似乎都忽略了这一点。希望有关的科研人员在今后的工作中尽快解决这一问题。

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