碳纤维布约束混凝土柱加固设计理论的工程应用研究

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1、碳纤维布约束混凝土柱加固设计理论的工程应用研究黄耀宗1朱军1,2吕恒林1周淑春1（1.中国矿业大学建工学院江苏徐州2210082.徐州市建筑工程质量监督站江苏徐州221003）摘要：本文主要通过采用碳纤维布约束混凝土的方法提高混凝土框架柱轴压比的工程实践，来探讨实际工程中钢筋混凝土柱在轴压比满足不了抗震设计要求的情况下，如何选用合适的加固设计理论及方法对碳纤维布约束混凝土柱进行加固设计，并简要地介绍了碳纤维布约束混作者简介：黄耀宗，男，1983年出生，硕士研究生凝土加固柱的关键施工技术。关键词：碳纤维布；加固设计；混凝土柱；轴压比Theapplicationresea

2、rchoftheoryofR.C.columnsstrengthenedbyCFRPsheetsHuangYaozong1，ZhuJun2，LvHenglin1，ZhouShuchun1(1.TheSchoolofArchitecturalAndCivilEngineeringofCUMT,Xuzhou221008,China;2.TheAdministerStationofCivilEngineeringquality，Xuzhou221003,China)Abstract:Thispapermainlythroughaprojectexampleofapplica

3、tionofcarbonfibersheetstoimprovethecarryingcapacityofreinforcedconcretecolumns,introducethemethodofreinforcedesignandconstructionofusingthecarbonfibersheetsforstrengtheningthereinforcedconcretecolumnsinthecaseofaxialcompressionratiofailedtomeetearthquakedesignrequirements.KeyWords:carbo

4、nfiberreinforcedplastic;reinforcedesign;concretecolumns;axialcompressionratio1工程概况某商办综合楼[1]位于徐州市市中心，该楼原设计为地下二层、地上十五层，框架结构嵌岩桩基础，抗震等级为2级，柱网尺寸为6m×7.5m及7.8m×7.5m；2005年8月初该楼按原设计主体施工完成，但根据徐州市规划局2005年8月15日规划定点图意见，要求该建筑由原地上十五层变为十六层，增加一层；加层后经验算该楼的基础、剪重比、位移等均能较好地满足加层后的设计要求，但地上一层、二层及四层共有12根框架柱的轴压比

5、超过规范轴压比限值0.8的要求,最大轴压比达到0.83，为满足框架柱的抗震设计要求，需要对轴压比超过规范要求的柱进行加固处理。2加固方案的选取及加固材料的确定2.1加固方案的选取目前，在已建工程中，通过提高混凝土柱的竖向抗压承载力来降低其轴压比的加固方法主要有加大截面法、外包钢加固法及碳纤维（CFRP）布约束混凝土等方法[2]。（1）增大截面法：增大截面法是通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧重新浇注混凝土增大构件截面，来达到提高承载力的一种方法。该方法可以同时增加构件的刚度和变形能力，但该方法湿作业工作量大，养护期较长，且对构件尺寸和自重增加较大。（2）外包钢法：外

6、包钢加固法是用乳胶水泥、环氧树脂化学灌浆或焊接等方法对梁柱外包型钢进行加固。主要是在结构构件四角(或两角)包以型钢约束原构件来提高其承载能力和变形能力。但该方法用钢量较大，加固费用较高，外界环境对其耐久性影响较大，且对混凝土横向约束力较低。（3）CFRP约束混凝土法：采用CFRP布及环氧树脂胶组成的复合材料横向包裹混凝土柱体来提高其竖向承载能力的一种方法。碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高炭化而成的纤维状炭化合物，它具有优异的物理力学性能,其抗拉强度可以达到3.0GPa－4.0GPa，弹性模量可高达500GPa，密度比铝小，柔韧性极好。建筑工程加固所用CFRP布是一种P

7、AN基碳纤维织物，它不但具有优异的物理力学性能，还具有良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性。该加固方法施工十分方便，工效很高，加固完成后，基本上不改变构件的自重及体积,并且结构在以后的使用过程中无需再投入维护费用，使用寿命长。上述三种方法均能较好地提高混凝土柱的竖向承载能力，但加大截面法施工工期相对较长，且对构件尺寸和自重增加较大，外包钢法造价高，易受外界环境的影响，且对混凝土横向约束力较低。综合考虑该商办楼的安全性、加固施工工期、使用空间及耐久性的要求，最终选用横向粘贴CFRP布约束混凝土的方法来对其进行加固设计及施工。2.2加固材料的确定碳纤维加固混凝