专利名称：钢筋混凝土矩形柱加固方法
技术领域：
本发明涉及一种钢筋混凝土矩形柱的加固方法，是在原有钢筋混凝土柱矩形柱上进行施工，改善钢筋混凝土柱在地震荷载作用下的延性性能。
背景技术：
钢筋混凝土结构是目前工程实践中应用最为广泛的结构形式。混凝土柱作为混凝土结构中的主要受力构件，其安全性往往决定了整个结构的安全性能。由于施工质量差、设计规范等级提高、暴露于恶劣环境、结构超载、自然灾害(地震、飓风等)等原因，在中、大地震中很容易遭到破坏，因此，有许多钢筋混凝土柱需要进行加固补强。钢板、加大混凝土截面等传统的钢筋混凝土(RC)柱加固方法，在工程使用中存在一定的问题，如钢材易腐蚀，加大截面法施工复杂，并会影响建筑物的使用等。粘贴纤维增强复合(FRP)材料的加固技术具有轻质高强、施工速度快、维护费用低、耐腐蚀、耐疲劳、可监测性、不明显增加混凝土柱截面等优点，近年来在混凝土结构加固中得到了广泛应用。FRP材料对圆形截面柱核心区混凝土约束比较均匀，加固效果很好，可以直接使用；对于矩形柱，由于在截面角部区域，FRP材料会产生很强的应力集中现象，影响材料性能的发挥，通常要对柱进行“倒角”处理或改变截面形状。但由于柱内原有纵向钢筋及箍筋的影响，柱截面的倒角半径往往较小；而改变截面形状，将会影响建筑物的美观或使用功能。因此，如何在不(明显)改变截面形状的前提下，对混凝土矩形柱进行加固以提高其延性能力，仍是工程实践中需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种钢筋混凝土矩形柱加固方法，能够提高钢筋混凝土矩形柱的抗弯和抗剪承载力，提高对矩形柱内混凝土的约束作用，从而增强抗震延性。
为达到上述目的，本发明的构思是本发明针对的是钢筋混凝土矩形柱，在其加固区域钻小孔植筋对混凝土进行锚固，然后在柱的外侧包裹一定层数的FRP材料，根据工程加固的具体需要，可以采用(或不采用)FRP材料与筋材间进行拉结处理。拉结处理时，筋材不仅起到了对混凝土的锚固作用，而且限制了FRP材料在矩形截面直边部分的膨胀变形，从而增大了对核心区混凝土的约束作用；不进行拉结处理时，筋材仅起到了对混凝土的锚固作用，FRP材料对截面角部混凝土有很好的约束作用，二者共同作用，也可以增强对柱混凝土的抗震延性性能。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案一种钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于对钢筋混凝土矩形柱的加固区域植入筋材进行锚固，然后在钢筋混凝土矩形柱外侧包裹纤维增强复合材料布形成对钢筋混凝土的横向约束，从而提高钢筋混凝土矩形柱的抗震延性。
上述的钢筋混凝土矩形柱加固方法的操作步骤如下a.对钢筋混凝土矩形柱加固区域表面打磨清理平整；b.在钢筋混凝土矩形柱加固区域的两相对侧面对应均布占与侧面相垂直的小孔；c.在小孔内植入涂有粘结树脂的筋材；d.在筋材的粘结树脂硬化后，对钢筋混凝土矩形柱表面再次打磨清理，保持其表面平整；e.然后沿钢筋混凝土矩形柱加固区域缠绕并以粘结树脂粘贴纤维增强复合材料布，纤维增强材料布缠绕时连接处进行搭接连接，保证粘结的可靠性。
在上述的钢筋混凝土矩形柱加固方法中，所述的筋材外端与钢筋混凝土矩形柱表面齐平，所述的纤维增强复合材料布缠绕粘贴时完全包裹筋材的外端。
在上述的钢筋混凝土矩形柱加固方法中，所述的筋材的外端从钢筋混凝土矩形柱表面露出一段有效长度，对筋材的露出段用纤维增强复合材料布条或线材缠绕拉接而形成连接头，保证筋材间和筋材与纤维增强复合材料布间的拉接连接，从而限制纤维增强材料布的侧向膨胀变形，增大对柱内混凝土的约束作用。
上述的筋材为变形钢筋、或光圆钢筋、或纤维增强复合材料筋材。
上述的纤维增强材料布为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中任一种或多种纤维编织而成的单向、或双向、或具有多角度方向的纤维增强复合材料布。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点；本发明中采用纤维增强复合材料布缠绕粘贴和植入筋材的组合加固方法，可以解决截面尺寸较大钢筋混凝土矩形柱的抗震延性加固问题；本发明提供的方法，施工速度快，不会对柱的截面尺寸及建筑物的使用要求造成较大的影响，是一种不明显改变混凝土柱截面形状的有效加固方法。
图1是本发明一个实施例的钢筋混凝土矩形柱加固区段结构示意图。
图2是图1中I-I处剖面图。
图3是图2中筋材与FRP材料没有拉接连接时的“A”节点局部放大图。
图4是图2中筋材与FRP材料进行拉结连接时的“A”节点局部放大图。
具体实施例方式
实施例一参见图1和图2，本钢筋混凝土矩形柱加固方法如下本例中的钢筋混凝个矩形柱1中有柱内纵向钢筋3和柱内箍筋2，对其加固区域植入筋材5进行锚固，然后在钢筋混凝土矩形柱1外侧包裹纤维增强复合材料布4形成对钢筋混凝土的横向约束，从而提高钢筋混凝土矩形柱1的抗震延性。加固的操作步骤如下(1)对钢筋混凝土矩形柱1加固区域表面打磨清理平整；(2)在钢筋混凝土矩形柱1加固区域的两相对侧面对应均布占与侧面相垂直的小孔；(3)在小孔内植入涂有粘结树脂的筋材5；(4)在筋材5的粘结树脂硬化后，对钢筋混凝土矩形柱表面再次打磨清理，保持其表面平整；(5)然后沿钢筋混凝土矩形柱加固区域缠绕并以粘结树脂粘贴纤维增强复合材料布4，纤维增强材料布4缠绕时连接处进行搭接连接，保证粘结的可靠性。
参见图3，所述的筋材5外端与钢筋混凝土矩形柱1表面齐平，所述的纤维增强复合材料布4缠绕粘贴时完全包裹筋材5的外端。
实施例二参见图4，本实施例基本上与上述实施相同，所不同之处在于所述的筋材5的外端从钢筋混凝土矩形柱1表面露出一段有效长度，对筋材5的露出段用纤维增强复合材料布条或线材缠绕拉接而形成连接头6，保证筋材5间和筋材5与纤维增强复合材料布4间的拉接连接，从而限制纤维增强材料布的侧向膨胀变形，增大对柱内混凝土的约束作用。
权利要求
1.一种钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于对钢筋混凝土矩形柱(1)的加固区域植入筋材(5)进行锚固，然后在钢筋混凝土矩形柱(1)外侧包裹纤维增强复合材料布(4)形成对钢筋混凝土的横向约束，从而提高钢筋混凝土矩形柱(1)的抗震延性。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于操作步骤如下a.对钢筋混凝土矩形柱(1)加固区域表面打磨清理平整；b.在钢筋混凝土矩形柱(1)加固区域的两相对侧面对应部位钻与侧面相垂直的小孔；c.在小孔内植入涂有粘结树脂的筋材(5)；d.在筋材(5)的粘结树脂硬化后，对钢筋混凝土矩形柱表面再次打磨清理，保持其表面平整；e.然后沿钢筋混凝土矩形柱加固区域缠绕并以粘结树脂粘贴纤维增强复合材料布(4)，纤维增强材料布(4)缠绕时连接处进行搭接连接，保证粘结的可靠性。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于所述的筋材(5)外端与钢筋混凝土矩形柱(1)表面齐平，所述的纤维增强复合材料布(4)缠绕粘贴时完全包裹筋材(5)的外端。
4.根据权利要求2所述的钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于所述的筋材(5)的外端从钢筋混凝土矩形柱(1)表面露出一段有效长度，对筋材(5)的露出段用纤维增强复合材料布条或线材缠绕拉接而形成连接头(6)，保证筋材(5)间和筋材(5)与纤维增强复合材料布(4)间的拉接连接，从而限制纤维增强材料布的侧向膨胀变形，增大对柱内混凝土的约束作用。
5.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于所述的筋材(5)为变形钢筋、或光圆钢筋、或纤维增强复合材料筋材。
6.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的钢筋混凝土矩形柱加固方法，其特征在于所述的纤维增强材料布(4)为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中任一种或多种纤维编织而成的单向、或双向、或具有多角度方向的纤维增强复合材料布。
全文摘要
本发明涉及一种钢筋混凝土矩形柱加固方法。本发明针对钢筋混凝土矩形柱，在柱的加固区钻小孔，种植筋材，采用FRP布缠绕在混凝土矩形柱的表面上，形成对混凝土柱的横向约束。筋材与FRP布之间可以设置拉结连接，从而限制FRP布的侧向膨胀变形，增大对柱内混凝土的约束作用。种植的筋材为具有一定抗拉压强度的线材，FRP布为单向、双向或多角度方向的纤维增强复合材料布。该技术主要应用于钢筋混凝土结构的加固领域，用以提高钢筋混凝土矩形柱的抗震延性。
文档编号E01D22/00GK1851202SQ20061002695
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者刘涛, 张智梅, 冯伟 申请人:上海大学