碳纖維加固某樓板的設(shè)計和施工

1、<p>　　碳纖維加固某樓板的設(shè)計和施工</p><p>　　摘要：本文結(jié)合昆山某樓樓板負(fù)鋼筋被踩踏后樓板加固工程的實例，著重介紹了粘貼碳纖維布加固樓板的方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：碳纖維布；加固 ；結(jié)構(gòu)膠粘劑 </p><p>　　Abstract: Based on a practical project in Kunshan, in whi

2、ch the floor’s reverse reinforcing bar is collapsed, this thesis introduces the way of a building floor reinforcement with high power carbon fiber. </p><p>　　Key words: Carbon fiber sheet; Reinforcement; str

3、uctural adhesives </p><p>　　[中圖分類號] TU318 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號] </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　在工程施工中，經(jīng)常由于施工人員野蠻施工，導(dǎo)致樓板負(fù)鋼筋被踩踏，因而樓板負(fù)鋼筋保護(hù)層厚度過厚，減少板截面有效高度，致使板面負(fù)鋼筋的承載力達(dá)不到設(shè)計要求，而導(dǎo)致樓板

4、產(chǎn)生裂縫，樓板板面被破壞，情況嚴(yán)重時將發(fā)生重大的工程事故。出現(xiàn)這種情況時，因樓板已施工完成，無法使被踩踏鋼筋復(fù)位，這就需要結(jié)構(gòu)工程師對這種情況的樓板構(gòu)件進(jìn)行加固來滿足樓板承載力要求。針對每個建筑物的不同情況選擇最佳的加固方案最為關(guān)鍵，然而優(yōu)先使用先進(jìn)的加固技術(shù)也是較為重要的。碳纖維布是近幾年從外國引進(jìn)的加固材料，具有高強(qiáng)度，高彈性模量，重量輕、耐腐蝕性好的特點，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的10倍左右。本文將結(jié)合工程實例論述碳纖維布加固設(shè)計及施

5、工方案。 </p><p><b>　　二、 工程概況 </b></p><p>　　昆山某樓在竣工驗收時查出，某區(qū)域樓板（樓板厚度為120mm）負(fù)鋼筋保護(hù)層厚度過厚接近80mm-90mm左右，經(jīng)分析可能是在施工過程中，施工人員未注意將樓板面的負(fù)鋼筋踩踏下去，故竣工驗收時此區(qū)域樓板負(fù)鋼筋保護(hù)層厚度不滿足要求，需加固樓板，使樓板承載力滿足設(shè)計要求。根據(jù)原結(jié)構(gòu)一層樓面配筋

6、圖進(jìn)行加固設(shè)計（本工程有地下室），需板面加固的區(qū)域見附圖一，陰影區(qū)為板面需加固區(qū)（負(fù)鋼筋被踩踏區(qū)），本文著重介紹樓板加固設(shè)計及施工方案。 </p><p><b>　　附圖一 </b></p><p>　　三、加固方案的比較與選擇 </p><p>　　一層樓板厚120mm，局部為板厚160mm，附圖一中陰影區(qū)①板面負(fù)鋼筋配筋為8＠200，陰影

7、區(qū)②板面負(fù)鋼筋配筋為10＠200。因陰影區(qū)的負(fù)鋼筋保護(hù)層厚度過厚，使板面負(fù)鋼筋不能滿足原設(shè)計的承載力要求，必須加固處理。目前，加固這種樓板常用方法大致有樓板粘貼鋼板條、粘貼碳纖維布等方案。每種方案都有其優(yōu)缺點以及不同的適用范圍，下面就對本工程樓板加固的兩種方案進(jìn)行比較和選擇。 </p><p>　　粘貼鋼板條加固方案和粘貼碳纖維布加固方案加固原理基本相似，即在原樓板的負(fù)鋼筋位置（由于負(fù)鋼筋被踩踏，樓板負(fù)鋼筋保護(hù)層

8、厚度過厚，導(dǎo)致負(fù)鋼筋失去原設(shè)計承載力作用）用粘貼鋼板或粘貼碳纖維布來等強(qiáng)代換原樓板的負(fù)鋼筋承載力作用。我們選擇加固方案時主要從以下幾點考慮。1.施工工序和工期：采用粘貼碳纖維加固，施工工序簡單、工期短（因為碳纖維布不像鋼板本身需要進(jìn)行防銹蝕處理，且碳纖維布在轉(zhuǎn)角處粘貼時比鋼板容易彎折）；2. 加固造價：采用粘貼碳纖維布加固比采用粘貼鋼板加固節(jié)省25%左右加固造價（本工程樓板支座負(fù)鋼筋被踩踏處的樓板配筋值不大，若用粘貼鋼板法加固，雖然理論

9、計算加固鋼板面積少于碳纖維布，但實際要還需滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，所以最后用的粘貼鋼板面積并不少于碳纖維布面積，而粘鋼板單位造價高出粘碳纖維單位造價的25%）；３．加固效果：兩種加固方案都能理想達(dá)到原結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。雖然粘鋼板條加固方案對樓板的剛度也有所提高，但本工程樓板剛度已滿足設(shè)計要求，所以加固效果基本相同。經(jīng)業(yè)主綜合考慮和比較，最終選擇粘貼碳纖維布加固方案。 </p><p>　　四、碳纖維加固樓板的設(shè)計 <

10、/p><p><b>　　4.1基本假定 </b></p><p>　　采用碳纖維對受彎構(gòu)件進(jìn)行加固時，除應(yīng)遵守現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010正截面承載力計算的基本假定外，尚應(yīng)遵守下列規(guī)定。 </p><p>　　1. 碳纖維布的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系取直線 </p><p>　　式，其拉應(yīng)力σf取等于拉應(yīng)變εf

11、與彈性橫量Ef的乘積； </p><p>　　2. 當(dāng)考慮二次受力影響時，應(yīng)按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定碳纖維的滯后應(yīng)變； </p><p>　　3. 在達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)前，加固材料與混凝土之間布置不致出現(xiàn)粘結(jié)剝離破壞。 </p><p>　　4.2碳纖維布計算方法 </p><p>　　首先，利用回彈法對樓板混凝土進(jìn)行檢測，以供加

12、固參考。經(jīng)檢測，混凝土的實際強(qiáng)度為C25。然后根據(jù)設(shè)計圖紙、現(xiàn)場混凝土鋼筋被踩踏數(shù)量以及踩踏位置，同時考慮碳纖維實際的抗拉應(yīng)變達(dá)不到設(shè)計值而引入強(qiáng)度利用系數(shù)0.8（經(jīng)過大量現(xiàn)場試驗統(tǒng)計得出的結(jié)果）等計算得出，采用0.167mm厚、100mm寬的碳纖維布進(jìn)行加固，彈性模量不小于210000Mpa,設(shè)計強(qiáng)度為2000Mpa。計算得出加固所需的碳纖維布量見下表 </p><p>　　樓板加固區(qū) 原樓板負(fù)鋼筋配筋 加固碳

13、纖維布 </p><p>　　附圖一中①陰影區(qū) 8＠200 -0.167x100xL@300 </p><p>　　附圖一中②陰影區(qū) 10＠200 -0.167x100xL@250 </p><p>　　注：其中L為碳纖維布長度 </p><p>　　本工程樓板加固平面布置圖詳見附圖二。 </p><p><b&

14、gt;　　附圖二 </b></p><p>　　一層樓板樓面加固平面布置圖中1-1截面加固詳圖見附圖三，反映了碳纖維布粘貼時在樓板支座處遇上障礙（外填充墻）時具體節(jié)點加固方法。施工時先將樓板支座處的外填充墻拆除部分（拆除墻體的地方要采取臨時支頂措施），使粘貼碳纖維布時能貼到樓板支座處，并如附圖三向下延伸一個梁高長度以防碳纖維布端口剝離破壞引起加固失效。同理粘貼四分之一短邊板跨長度B后再加上500mm長

15、度同樣防止碳纖維布端口剝離破壞引起加固失效而采取的加固構(gòu)造措施。（附圖四至附圖八因采取相同的防止碳纖維布端口剝離破壞的加固構(gòu)造措施，故不再多作解釋）。 </p><p><b>　　附圖三 </b></p><p>　　一層樓板樓面加固平面布置圖中2-2截面和3-3截面加固詳圖見附圖四、附圖五，反映了碳纖維布粘貼時遇樓面板不同高低時的碳纖維布加固樓板的節(jié)點詳圖。 &l

16、t;/p><p><b>　　附圖四 </b></p><p><b>　　附圖五 </b></p><p>　　采用碳纖維布加固樓板負(fù)鋼筋被踩踏的情況除本工程涉及三種加固情況外，還可能遇上以下幾種情況：（１）.實際工程經(jīng)常遇到的樓板支座（負(fù)鋼筋位置）無障礙且樓板無高差情況，具體加固節(jié)點詳圖見附圖六和附圖七；(2).樓板支座（

17、負(fù)鋼筋位置）處遇到障礙為混凝土反梁，具體加固節(jié)點詳圖見附圖八。添加壓條可有效防止轉(zhuǎn)角位置碳纖維布剝離。 </p><p><b>　　附圖六 </b></p><p><b>　　附圖七 </b></p><p><b>　　附圖八 </b></p><p>　　五、碳纖維布加

18、固施工方案 </p><p>　　一般碳纖維布加固施工工藝流程為：加固構(gòu)件卸荷載―加固構(gòu)件混凝土表面鑿毛處理―涂刷底層樹脂―找平處理―粘貼碳纖維布―碳纖維布表面保護(hù)處理―驗收檢查。 </p><p>　　碳纖維加固施工需注意以下幾點： </p><p>　　1.轉(zhuǎn)角處進(jìn)行粘貼碳纖維布時，轉(zhuǎn)角外表面處打磨成曲率半徑不小于20mm的倒角，以免碳纖維布沿其纖維方向彎折時導(dǎo)

19、致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響強(qiáng)度發(fā)揮； </p><p>　　2.當(dāng)受彎構(gòu)件粘貼多層碳纖維布允許截斷時，相鄰兩層碳纖維布宜按內(nèi)短外長的原則分層截斷；外層碳纖維布的截斷點宜越過內(nèi)層截斷點200mm以上，并在截斷點加設(shè)U形箍（梁）或壓條（板），這樣有助于防止內(nèi)層碳纖維織物剝離。 </p><p>　　3.碳纖維加固施工質(zhì)量驗收檢查時，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%；當(dāng)碳纖維布的空鼓面積小于100

20、mm2時，可采用針管注膠，埋設(shè)灌漿嘴或壓力罐注膠的方式進(jìn)行補(bǔ)救。空鼓面積大于100mm2時，宜將空鼓處的碳纖維布切除，重新搭接貼等厚的碳纖維布。碳纖維布沿纖維布方向的搭接長度不得小于200mm。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　本工程采用粘貼碳纖維方法加固樓板負(fù)鋼筋被踩踏的情況，竣工已兩年，經(jīng)定期檢查與觀測，未發(fā)現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)異常情

21、況。 </p><p>　　碳纖維布具有高強(qiáng)度，自重輕，耐腐蝕及耐久性，施工簡單，工時短，具有柔韌性，能包裹復(fù)雜外形構(gòu)件，易于裁剪，適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固。加固后能大大提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全系數(shù)，是理想的加固材料之一。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)