一種提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的FRP加固結構的制作方法

本實用新型涉及建筑領域，尤其是一種提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的FRP加固結構。

背景技術：

結構連續性倒塌是指結構由于突發事件的發生造成結構發生初始局部破壞，繼而引起與破壞構件相連的構件連續破壞，最終導致結構的整體倒塌或者大范圍的倒塌。1968年，倫敦的22層Ronan Point公寓由于位于其18層角部的煤氣爆炸而引發樓板墜落，并導致建筑的整個角部全部發生破壞。外國學者對此事件開始研究，并首次提出“結構連續性倒塌”一詞。2001年9月11日，美國世界貿易中心雙塔發生的“9·11”恐怖襲擊事件，引發了更為嚴重的結構連續性倒塌，造成約3200人死亡或失蹤。該事件后，國外學者對連續性倒塌問題研究達到了一個新的高度，然而國內學者才開始對其進行了廣泛的研究。2008年5月12日，四川省汶川縣發生特大地震，大量建筑物發生粉碎性坍塌，造成了巨大的人員傷亡和經濟損失。“5·12”汶川地震后，工程結構的連續倒塌問題引起我國土木工程界的廣泛關注。

工程中，結構的“懸鏈線效應”能夠大幅度減緩因偶然荷載導致主要支撐構件失效后可能觸發的連續倒塌，并成為抗連續性倒塌的最后一道防線。所謂“懸鏈線效應”，是處于結構整體中的水平構件在失去抗彎能力后，通過軸力和很大撓度形成的力矩來抵抗外載荷產生的彎矩的現象，如圖2所示。在偶然荷載(地震、爆炸、颶風等)作用下，框架結構豎向受力構件失效后，約束梁會依次進入彈性階段、彈塑性階段，進而屈服產生塑性鉸，成為瞬變機構，此時梁構件的計算跨度和變形突然增大，形成懸鏈線效應。而既有結構框架梁支座上部負彎矩縱向受拉鋼筋一般在超過受拉區并伸出一定錨固長度后截斷，不在梁頂通長布置，由于未通長的上部鋼筋不能在大變形階段傳遞拉力，從而嚴重削弱了梁的懸鏈線效應，不利于抗連續性倒塌設計。所以，如何提高結構的懸鏈線效應，具有重要的抗連續性倒塌意義。

目前所有現行設計規范僅有混凝土結構設計規范（GB 50010-2010）3.6中給出結構的防連續性倒塌設計原則，并無提高既有結構抗連續倒塌能力的相關規定，因此有必要設計一種能提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的加固結構，通過對現有鋼筋混凝土結構的改造，提高結構的懸鏈線效應從而提升現有建筑的抗豎向連續倒塌能力。

技術實現要素：

本實用新型提出一種提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的FRP加固結構，通過在既有鋼筋混凝土結構框架梁上部縱向鋼筋截斷區進行粘貼纖維復合材（FRP）加固，梁上部縱向受拉鋼筋與FRP形成整體協同工作，可以補足梁大變形階段損失的拉力并增強懸鏈線效應，從而提高既有結構的抗豎向連續倒塌能力。

本實用新型采用以下技術方案。

一種提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的FRP加固結構，所述加固結構包括框架梁、若干層纖維復合材片體和片體錨固結構；所述框架梁為梁體存在上部鋼筋截斷設計的既有鋼筋混凝土梁，所述梁上部縱向受力鋼筋的鋼筋走向相同且位于多條平行直線上，所述鋼筋走向上的受力鋼筋之間的無鋼筋區域為框架梁的鋼筋截斷區；所述纖維復合材片體粘合于框架梁的鋼筋截斷區上表面，并以片體錨固結構加固。

所述纖維復合材片體的抗拉強度設計值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋的抗拉強度設計值乘以受力鋼筋的截面面積所得的乘積相同，即。

所述纖維復合材片體的有效截面面積為纖維復合材片體寬度與厚度的乘積，纖維復合材片體寬度與框架梁的截面寬度相同。

所述纖維復合材片體設置于框架梁的鋼筋截斷區上表面時，所述纖維復合材片體的加固區凈長度為片體所在的鋼筋截斷區內鋼筋走向上的兩端截斷鋼筋距離的最大值。

所述框架梁的鋼筋截斷區上表面處，纖維復合材片體的加固區兩端還設有纖維復合材片體的粘貼延伸區，當纖維復合材片體的抗拉強度設計值為，纖維復合材片體的截面面積為，纖維復合材片體與混凝土間的粘結抗剪強度設計值為，纖維復合材片體的寬度為時，粘貼延伸區的長度毫米。

所述片體錨固結構包括若干壓條，所述片體錨固結構以2~3條壓條把纖維復合材片壓緊錨固于框架梁上表面。

所述壓條包括L形碳纖維板或L形鋼板。

本實用新型中，所述加固結構包括框架梁、若干層纖維復合材片體和片體錨固結構；所述纖維復合材片體粘合于框架梁的鋼筋截斷區上表面，并以片體錨固結構加固；該設計使得本實用新型所述結構可用于既有鋼筋混凝土框架的加固，能夠有效提高梁的懸鏈線效應，提高整體結構的抗連續倒塌能力，而且加固的概念清晰，實施方式簡便，易在實際工程中使用。

本實用新型中，所用的加固材料纖維復合體片材（FRP）為工程中常用材料，加固的經濟成本低。

本實用新型中，所述纖維復合材片體的抗拉強度設計值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋的抗拉強度設計值乘以受力鋼筋的截面面積所得的乘積相同，即纖維復合材片體的加固量基于等強原則進行計算，能根據施工現場的不同加固對象進行調整，使得施工所用材料易于控制用量。

本實用新型中，所述框架梁的鋼筋截斷區上表面處，纖維復合材片體的加固區兩端還設有纖維復合材片體的粘貼延伸區，當纖維復合材片體的抗拉強度設計值為，纖維復合材片體的截面面積為，纖維復合材片體與混凝土間的粘結抗剪強度設計值為，纖維復合材片體的寬度為時，粘貼延伸區的長度毫米；該設計使得粘貼延伸區在具體施工中的取值能直接參照混凝土結構加固設計規范（GB 50367-2013）10.2.5，符合國家施工規范。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步詳細的說明：

附圖1是本實用新型布署于框架梁時的俯視示意圖；

附圖2是本實用新型布署于上部僅澆鑄單排受力鋼筋的框架梁時的示意圖；

附圖3是本實用新型布署于上部澆鑄雙排受力鋼筋的框架梁時的示意圖；

圖中：1-框架柱；2-框架梁；3-纖維復合體片材；4-壓條；5-受力鋼筋。

具體實施方式

如圖1、2、3所示，框架梁2由框架柱1支撐，框架梁2設有一種提高既有鋼筋混凝土結構懸鏈線效應的FRP加固結構，所述加固結構包括框架梁2、若干層纖維復合材片體3和片體錨固結構；所述框架梁為梁體存在上部鋼筋截斷設計的既有鋼筋混凝土梁，所述梁上部縱向受力鋼筋5的鋼筋走向相同且位于多條平行直線上，所述鋼筋走向上的受力鋼筋5之間的無鋼筋區域為框架梁的鋼筋截斷區；所述纖維復合材片體3粘合于框架梁2的鋼筋截斷區上表面，并以片體錨固結構加固。

所述纖維復合材片體3的抗拉強度設計值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋5的抗拉強度設計值乘以受力鋼筋5的截面面積所得的乘積相同，即。

所述纖維復合材片體3的有效截面面積為纖維復合材片體寬度與厚度的乘積，纖維復合材片體3寬度與框架梁2的截面寬度相同。

所述纖維復合材片體3設置于框架梁2的鋼筋截斷區上表面時，所述纖維復合材片體3的加固區凈長度為片體3所在的鋼筋截斷區內鋼筋走向上的兩端截斷鋼筋距離的最大值。

所述框架梁2的鋼筋截斷區上表面處，纖維復合材片體3的加固區兩端還設有纖維復合材片體3的粘貼延伸區，當纖維復合材片體的抗拉強度設計值為，纖維復合材片體的截面面積為，纖維復合材片體與混凝土間的粘結抗剪強度設計值為，纖維復合材片體的寬度為時，粘貼延伸區的長度毫米。

所述片體錨固結構包括若干壓條4，所述片體錨固結構以2~3條壓條4把纖維復合材片壓緊錨固于框架梁2上表面。

所述壓條4包括L形碳纖維板或L形鋼板。

實施例：

粘貼纖維復合材片體前根據混凝土結構加固設計規范（GB 50367-2013）4.3中的纖維復合材片體設計值選取合適的纖維復合材種類。

粘貼纖維復合材片體前根據具體所選擇的材料種類來選取合適的膠粘劑，可見混凝土結構加固設計規范（GB 50367-2013）4.4。

固前應做表面處理，清除被加固構件表面的夾渣、疏松、腐蝕等混凝土缺陷，露出混凝土結構層，并修復平整。對較大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清理干凈后，應采用粘結能力強的修復材料進行修補，被粘貼的混凝土表面應打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質，直至完全露出混凝土結構新面。

表面處理后，應按膠粘劑生產廠家提供的工藝條件配制底膠，采用滾筒刷將底膠均勻涂抹于混凝土表面。在底膠表面指觸干燥時，立即進行找平處理，對混凝土表面凹陷部位用修補膠填補平整，不應有棱角。

粘貼纖維復合材片體，纖維復合材片體的加固凈長度取法為，當如圖2所示，當梁在垂直向上僅有一排上部鋼筋時，取兩鋼筋截斷端的距離為加固長度，當如圖3所示，有多排上部鋼筋時，取各排兩鋼筋截斷端距離的最大值為加固長度。