專利名稱：一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種加固鋼筋混凝土方柱結構，特別涉及一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，屬于建筑工程領域。
背景技術：
現(xiàn)有建筑中有相當一部分柱子因為當時設計荷載標準低或者未考慮后續(xù)使用功能的改變等原因，難以滿足當前的使用或改擴建要求，亟需進行維修加固。目前已有較多柱子的加固方法，如:增大截面加固法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等等。其中碳纖維加固法的機理是通過有效約束混凝土的側向膨脹變形來改善其受壓性能，與傳統(tǒng)的增大截面法或粘鋼混凝土補強法相比，具有節(jié)省空間、施工簡便、不需要現(xiàn)場固定設施、施工質(zhì)量易保證、基本不增加結構尺寸及自重、耐腐蝕性好、耐久性好等特點。另外，采用該加固法，可大大提高建筑物的使用壽命，降低加固成本。常用加固材料包括碳纖維布和碳纖維板，具有有以下優(yōu)點:(I)抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍。(2)重量輕，密度只有普通鋼材的1/4。(3)耐久性好，可阻抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞。(4)施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質(zhì)量易于保證。(5)適用范圍廣，混凝土構件、鋼結構、木結構均可進行加固，可大幅度提高構件的承載能力、抗震性能和耐久性能。由于以上原因，碳纖維作為新型補強材料在土木工程的結構加固尤其是加固柱、橋墩方面已經(jīng)逐漸得到廣泛應用。然而，目前使用的碳纖維加固方法還存在如下一些缺點:(1)不能有效抵抗結構的延性破壞，在地震作用下碳纖維加固構件一但損壞而導致結構發(fā)生的脆性破壞，必將嚴重影響建筑的抗震性能；(2)碳纖維只能承受拉力，不能承受壓力，如果單純采用碳纖維加固法，無法有效提高結構的豎向承載能力；(3)碳纖維所用粘接膠的耐火性能不佳，在溫度尚未達到100°C時即大量喪失粘接強度，從而使碳纖維布在實際工程中的應用因防火功能不足而受到限制。綜上所述，為可克服現(xiàn)有單純碳纖維加固結構易發(fā)生脆性破壞、加固結構抗壓能力不足、粘接膠耐火性能不佳等問題，目前急需發(fā)明一種具有良好延性、優(yōu)良的抗彎、抗剪及抗壓等力學性能、兼具一定防火性能的新型碳纖維布加固結構。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于組合利用角鋼加固法、增大截面法及碳纖維加固法等的優(yōu)點，發(fā)明一種能有效增大柱的承載能力及抗震性能，同時具有耐久性好、施工便捷，具有較好經(jīng)濟技術效益的新型碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構。為了實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型采用了以下技術方案:一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于先在原鋼筋混凝土方柱四個邊角設置加固角鋼，角鋼兩個側邊均設置貫穿角鋼的連接鋼筋，連接鋼筋通過引孔一半潛入原鋼筋混凝土方柱，一半置于后澆混凝土柱；沿原鋼筋混凝土方柱柱體方向每側邊通長布置一根或一根以上縱向鋼筋，且用箍筋橫向固定；安裝模板后在原鋼筋混凝土方柱外圍澆筑后澆混凝土柱，后澆混凝土柱四個邊角均澆筑成弧形倒角，在后澆混凝土柱外周包裹碳纖維布，且在碳纖維布外設置表面防護層。前述的碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于加固角鋼可采用沿柱體邊角通長設置的整體體或均勻間隔設置的分離式，貫穿角鋼的連接鋼筋與角鋼焊接牢固。前述的碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于在原鋼筋混凝土方柱與后澆混凝土柱之間、后澆混凝土柱與碳纖維布之間均涂刷粘結劑。本實用新型具有以下的特點和有益效果:(I)原鋼筋混凝土方柱四個角部采用角剛加固后，可極大提高原鋼筋混凝土方柱的承載性能，同時連接鋼筋的設置增加了原鋼筋混凝土柱、角剛及后澆混凝土柱的協(xié)同受力性能。(2)后澆混凝土柱四個角部澆筑成弧形倒角，可有效避免由于角部的應力集中而導致碳纖維布的損傷和破壞；外覆表面防護層可有效提高碳纖維布耐久性的同時，有利于柱子的美觀和裝飾。(3)組合應用角鋼加固法、增大截面法及碳纖維加固法，使其優(yōu)勢互補，提高了原鋼筋混凝土柱承載性能的同時，使其抗震性能、耐久性、耐火性也得到極大提高。
圖1是本實用新型碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構斷面圖；圖中:圖中:1_原鋼筋混凝土方柱、2-角鋼、3_連接鋼筋、4_縱向鋼筋、5-箍筋、6-后澆混凝土柱、7-碳纖維布、8-表面防護層。
具體實施方式
原鋼筋混凝土方柱表面的清理、鋼筋的焊接及綁扎、碳纖維布粘接膠的涂刷工藝及混凝土養(yǎng)護工藝等本實施方式中不再累述，重點闡述闡述本實用新型涉及結構的實施方式。圖1是碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構斷面圖；參照圖1所示。一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，所需加固的原鋼筋混凝土方柱邊長為400mm，長度為3000mm，混凝土強度等級為C25，加固后邊長為600_ ；先在原鋼筋混凝土方柱I四個邊角設置加固角鋼2，角鋼2采用熱軋等邊角鋼，邊寬為100mm、厚度為IOmm ；角鋼2兩個側邊均設置貫穿角鋼的連接鋼筋3，連接鋼筋3通過引孔一半潛入原鋼筋混凝土方柱1，一半置于后澆混凝土柱6，連接鋼筋3采用HRB400級熱軋帶肋鋼筋，鋼筋直徑12mm,長度60_ ；加固角鋼2采用沿柱體邊角通長設置的整體體，貫穿角鋼2的連接鋼筋3與角鋼2焊接牢固。沿原鋼筋混凝土方柱I柱體方向每側邊通長布置一根或一根以上縱向鋼筋4，且用箍筋5橫向固定；縱向鋼筋4采用HRB400級熱軋帶肋鋼筋，鋼筋直徑16mm，箍筋5為封閉矩形箍筋，采用為直徑IOmm的三級鋼筋制成；箍筋與縱向鋼筋之間的連接方式為焊接。[0026]安裝模板后在原鋼筋混凝土方柱I外圍澆筑后澆混凝土柱6，后澆混凝土柱6四個邊角均澆筑成直徑為90mm的弧形倒角，在后澆混凝土柱6外周包裹碳纖維布7，且在碳纖維布7外設置表面防護層8。碳纖維布7選用PAN基碳纖維布，厚度2mm，強度級別為高強I級，抗拉強度為4900MPa，彈性模量> 240GPa,延伸率2.0%，碳纖維布接頭搭接滿足相應規(guī)范要求；表面防護層8采用M25水泥砂漿，厚度為15mm。原鋼筋混凝土方柱I與后澆混凝土柱6之間、后澆混凝土柱6與碳纖維布7之間均涂刷粘結劑。粘結劑采用聚合物改性水泥基材料，涂刷厚度10mm。本實用新型碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構的施工步驟如下:(I)將角鋼2和連接鋼筋3根據(jù)設計要求焊接牢固，清理原鋼筋混凝土方柱I表面，根據(jù)角鋼2安裝后連接鋼筋3的位置，在原鋼筋混凝土方柱I表面引孔，將角鋼2固定于原鋼筋混凝土方柱I四個邊角，連接鋼筋3通過引孔一半潛入原鋼筋混凝土方柱1，并在孔內(nèi)注入粘結劑；(2)沿原鋼筋混凝土方柱I長度方向每邊通長布置一根縱向鋼筋4，縱向鋼筋4外側焊接安置箍筋5 ；(3)安裝模板，在原鋼筋混凝土方柱I表面涂刷一層粘結劑，澆筑后澆混凝土，形成后澆混凝土柱6 ；(4)待后澆混凝土柱6達到一定強度后，在表面涂刷一層粘結劑后，進行碳纖維布7的包裹施工；(5)在碳纖維布7外側涂刷水泥砂漿，形成表面防護層8，完成該碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構的施工。
權利要求1.一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于先在原鋼筋混凝土方柱四個邊角設置加固角鋼，角鋼兩個側邊均設置貫穿角鋼的連接鋼筋，連接鋼筋通過引孔一半潛入原鋼筋混凝土方柱，一半置于后澆混凝土柱；沿原鋼筋混凝土方柱柱體方向每側邊通長布置一根或一根以上縱向鋼筋，且用箍筋橫向固定；安裝模板后在原鋼筋混凝土方柱外圍澆筑后澆混凝土柱，后澆混凝土柱四個邊角均澆筑成弧形倒角，在后澆混凝土柱外周包裹碳纖維布，且在碳纖維布外設置表面防護層。
2.根據(jù)權利要求1所述的碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于加固角鋼可采用沿柱體邊角通長設置的整體體或均勻間隔設置的分離式，貫穿角鋼的連接鋼筋與角鋼焊接牢固。
3.根據(jù)權利要求1所述的碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于在原鋼筋混凝土方柱與后澆混凝土柱之間、后澆混凝土柱與碳纖維布之間均涂刷粘結劑。
專利摘要本實用新型涉及一種碳纖維布加固鋼筋混凝土方柱結構，其特征在于先在原鋼筋混凝土方柱四個邊角設置加固角鋼，角鋼兩個側邊均設置貫穿角鋼的連接鋼筋，連接鋼筋通過引孔一半潛入原鋼筋混凝土方柱，一半置于后澆混凝土柱；沿原鋼筋混凝土方柱柱體方向每側邊通長布置一根或一根以上縱向鋼筋，且用箍筋橫向固定；安裝模板后在原鋼筋混凝土方柱外圍澆筑后澆混凝土柱，后澆混凝土柱四個邊角均澆筑成弧形倒角，在后澆混凝土柱外周包裹碳纖維布，且在碳纖維布外設置表面防護層。本實用新型將角鋼加固法、增大截面法及碳纖維加固法組合應用，同時后澆混凝土柱四個角部采用弧形倒角，可有效避免應力集中而導致碳纖維布的破壞等，具有較好的經(jīng)濟技術效益。
文檔編號E04G23/02GK202945818SQ20122063345
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者黃勝芬, 黃建光, 程千文, 楊潔, 林祖客, 朱雷, 麻建勇, 沈金樑, 林田夫, 王純 申請人:方泰建設集團有限公司