一种混凝土柱的抗震加固机构和方法
【专利摘要】本发明涉及一种混凝土柱的抗震加固机构和方法，采用碳纤维加固板条和金属加固箍联合加固实现，本发明混凝土柱的抗震加固机构不占空间，不增加结构的附加荷载，加固效果显著，有效地提高了柱子的抗弯、抗剪承载能力、延性和整体性，从而达到了提高抗震性能的目的，施工简单快捷，应用范围广泛。
【专利说明】-种混凝±柱的抗震加固机构和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于±木工程【技术领域】，涉及±木工程结构加固【技术领域】，具体涉及一种 混凝±柱的抗震加固机构和方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着碳纤维材料制造工艺的不断完善，使碳纤维材料加固工程的成本大 幅降低，基于其轻质高强的材料性能，在抗震加固领域得到了广泛的应用，主要表现在W下 几个方面：纵横向联合粘贴碳纤维布能同时实现承载力和延性的提高，从而达到抗震加固 的目，其中纵向碳纤维布用来抵抗较大的拉应力，遏制横向裂缝的发展，而横向环束碳纤维 布能有效约束核也混凝±，提高抗剪能力，保持柱身的整体性；横向或环向围束碳纤维布而 纵向粘贴角钢的方式，其特点是能有效的提高柱身的延性和抗剪能力，但对抗弯承载能力 的提高和横向裂缝发展的遏制方面效果不明显，且由于碳纤维布的应力滞后影响，使其难 W充分发挥高强性能。另外，对于截面形状不规则的柱子(如L形、T形或十字形等)，横向 粘贴纤维布无法起到有效的约束作用。
【发明内容】
[0003] 为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种混凝±柱的抗震加固机构。
[0004] 本发明的另一目的还在于提供一种混凝±柱的抗震加固方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种混凝±柱的抗震加固机构，包括矩形或圆形横截面混凝±柱，平整的环氧树脂层， 纵向和横向/环向的碳纤维板条，所述的矩形横截面混凝±柱（1)两个相对的主受力柱面 涂有平整的环氧树脂层，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤维板条（2)， 从混凝±柱顶端向下，或从混凝±柱底端向上，在每相邻两根纵向碳纤维板条间隙粘固横 向碳纤维板条（5)，横向碳纤维板条与纵向碳纤维板条上表面齐平，在横向碳纤维板条上固 定有矩形闭合金属加固缠（3);或者所述的圆形横截面混凝±柱（1)的表面涂有平整的环氧 树脂层，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤维板条（5)，从混凝±柱的表 面顶端向下，或从混凝±柱底端向上，在每相邻两根纵向碳纤维板条间隙粘固环向闭合碳 纤维板条（2)，环向闭合碳纤维板条与纵向碳纤维板条上表面齐平，在环向闭合碳纤维板条 上固定有圆形闭合金属加固缠（3)。
[0006] 根据上述的混凝±柱的抗震加固机构，所述的金属加固缠（3)为钢带缠，至少有一 个紧固端口，采用螺栓紧固端口。
[0007] 根据上述的混凝±柱的抗震加固机构，所述的环氧树脂层的厚度为1. 5 mm?2. 3 rniTi 〇
[000引根据上述的纔凝±柱的抗震加固机构，纵向碳纤维板条（2)厚度1 mm?4 mm，宽 度20 mm?100 mm,间距20 mm?200 mm巧向或横向碳纤维板条（5)厚度1 mm?4 mm， 宽度20 mm?100 mm，间距100 mm?300 mm，纔凝上柱两端部环向或横向碳纤维板条（5)间距 加密50 mm?100 mm,加密长度> 2倍柱横截面长度。
[0009] -种混凝±柱的抗震加固方法，包括W下步骤： a. 打磨混矩形横截面凝±柱（1)两个相对的主受力柱面凹凸不平处，或打磨圆形横截 面混凝±柱（1)表面，清理、修补坑洞； b. 在矩形横截面混凝±柱（1)两个相对的主受力柱面或者圆形横截面混凝±柱（1) 表面均匀涂抹环氧树脂层，找平； C.在步骤b环氧树脂干燥后，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤 维板条（2)，在相邻两纵向碳纤维加固条间隙粘固横向或环向碳纤维板板条（5)，使纵向碳 纤维板条（2)与横向或环向碳纤维板条（5)上表面齐平； d. 在所述的横向或环向碳纤维条（5)上表面固定闭合金属加固缠（3); e. 对步骤d金属加固缠（3)做防腐处理。
[0010] 根据上述的混凝±柱的抗震加固方法，步骤b所述的环氧树脂层的厚度为1.5 mm ~ 2. 3 mm〇
[0011] 根据上述的混凝±柱的抗震加固方法，步骤C所述的纵向碳纤维加固板条（2)厚 度1 mm?4 mm,宽度20 mm?100 mm,间距20 mm?200 mm ;环向或横向碳纤维条（5)厚 度1 mm?4 mm,宽度20 mm?100 mm,混凝±柱两端部环向或横向碳纤维板条（5)间距加密 50 mm?100 mm,加密长度> 2倍柱横截面长度。
[0012] 根据上述的混凝±柱的抗震加固方法，步骤C所述的碳纤维板条与柱面相接处、 纵向碳纤维板条（2)与环向或横向碳纤维板条（5)相接处采用碳纤维粘接胶粘结，碳纤维 粘接胶4(TC时下垂度《3 mm。
[0013] 根据上述的混凝±柱的抗震加固方法，步骤d所述的金属加固缠（3)为钢带缠，至 少有一个紧固端口，采用螺栓紧固端口；与碳纤维板条相接处采用粘钢胶固定。
[0014] 根据上述的混凝±柱的抗震加固方法，步骤e防腐处理包括除镑、涂刷红丹防镑 漆和醇酸磁漆步骤；所述的红丹防镑漆和醇酸磁漆分别涂刷2?3遍，每道涂层厚度25 111]1?5〇111]1，每次涂刷时间间隔>4 11。
[0015] 本发明的积极有益效果 1.本发明混凝±柱的抗震加固方法，采用碳纤维板条和金属加固缠联合加固，环向或 横向金属加固缠不仅起到了销固纵向碳纤维板条的作用，而且约束了混凝±，提高了混凝 ±承载能力，遏制了纵向裂缝的发展，从而实现了材料的多效利用；环向或横向金属加固缠 采用螺栓和粘钢胶相结合的销固方式，有效的提高了粘结强度，且在胶体固化阶段不需额 外对金属加固缠施加压力，有效的简化了施工程序。因此，环向或横向加固缠不仅能够有效 地减少柱角处集中应力的不利影响，而且通过螺栓和粘钢胶的共同作用能够避免加固材料 提早剥落，消除了金属加固缠与缠筋之间的应力滞后影响，有利于金属加固缠充分发挥性 能。
[0016] 2.本发明纵向粘贴的碳纤维板条作用相当于多层碳纤维布的加固效果，减少了 粘贴次数，提高了施工效率。
[0017] 3.本发明混凝±柱的抗震加固机构不占空间，不增加结构的附加荷载，加固效果 显著，有效的提高了柱子的抗弯、抗剪承载能力、延性和整体性，从而达到了提高抗震性能 的目的，加固方法施工简单快捷，适用于需提高承载力的钢筋混凝±柱，例如：镑蚀柱，应用 范围广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例1矩形截面柱的抗震加固机构结构示意图之一； 图2为图1的俯视结构示意图； 图3为本发明实施例1矩形截面柱的抗震加固机构结构示意图之二； 图4为图3的俯视结构示意图； 图5为本发明实施例1矩形截面柱的抗震加固机构结构示意图之H; 图6为图5的俯视结构示意图； 图7为本发明实施例2圆形截面柱的抗震加固机构结构示意图之一； 图8为图7的俯视结构示意图； 图9为本发明实施例2圆形截面柱的抗震加固机构结构示意图之二； 图10为图9的俯视结构示意图； 图11为本发明实施例2圆形截面柱的抗震加固机构结构示意图之H ; 图12为图11的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
[0020] 图中符号代表的意义；1-混凝±柱，2-纵向碳纤维板条，3-金属加固缠，4-螺栓， 5-环向或横向碳纤维板条。
[00川 实施例1 参见图1?6, 一种混凝±柱的抗震加固机构，包括矩形横截面混凝±柱，平整的环氧 树脂层，纵向和横向的碳纤维板条，矩形横截面混凝±柱1两个相对的主受力柱面涂有平 整的环氧树脂层，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤维板条2,从混凝± 柱顶端向下，或从混凝±柱底端向上，在每相邻两根纵向碳纤维板条间隙粘固横向碳纤维 板条5,横向碳纤维板条与纵向碳纤维板条上表面齐平，在横向碳纤维板条上固定有矩形闭 合金属加固缠3 ; 所述的混凝±柱尺寸为aX/?XA=200 mmX250 mmX2000 mm,主要受力面尺寸为aXA 二200 mmX2000 mm。
[002引所述的纵向碳纤维板条2厚度1.4 mm，宽度20 mm?100 mm，间距20 mm?200 mm ;横向碳纤维板条5厚度1. 4 mm，宽度20 mm?100 mm，纔凝上柱中间部分间距100 mm? 300 mm，纔凝上柱两端部横向碳纤维板条5间距缩短巧日密)50 mm?100 mm，加密长度400 mm0
[0023] 根据上述的混凝±柱的抗震加固机构，所述的金属加固缠3为钢带缠，有两个紧 固端口，端口采用螺栓固定。
[0024] 上述混凝±柱的抗震加固方法，包括W下步骤： a.打磨混凝±柱1两个相对的主受力柱面(两对面aXA=200 mmX2000 mm)凹凸不平 处，清理、修补坑洞； 将混凝±柱两个相对的主受力柱面打磨平整，除去表层松散的混凝±，直至完全露出 混凝±结构新面，若表面出现裂缝或存在较大的凹凸不平，应采用粘结能力强的修复材料 进行修补，若根部混凝±已经出现破坏，应将破坏的混凝±剔除，补上高强砂浆，W便碳纤 维板条与混凝±紧密贴合； b.在混凝±柱1两个相对的主受力柱面均匀涂抹环氧树脂层，厚度2 mm,找平； (1) 配制环氧树脂系胶结剂； (2) 刷环氧树脂系胶结剂厚度均匀，不应出现漏刷或厚度过厚的情况，反复找平多次， 防止胶体成股流下； (3) 刷胶完成后采取防护措施，保证环氧树脂胶结剂表面清洁； C.在步骤b环氧树脂干燥后，采用碳纤维粘结胶(天力信TLS-500系列碳纤维加固胶） 从两个相对的主受力柱面上端到下端纵向均布粘贴碳纤维板条2,粘贴6条，在相邻两根纵 向碳纤维板条间隙采用碳纤维粘结胶(天力信TLS-500系列碳纤维加固胶)粘贴横向碳纤维 板条5,使纵向碳纤维板条2、横向碳纤维板条5上表面齐平，纵向碳纤维板条2与横向碳纤 维板条5相接处采用碳纤维粘结胶(天力信TLS-500系列碳纤维加固胶）粘结； 所述的纵向碳纤维板条2厚度1.4 mm,宽度20 mm?100 mm,间距20 mm?200 mm;横 向碳纤维板5厚度1. 4 mm,宽度20 mm?100 mm,混凝±柱中间部分间距100 mm?300 mm, 混凝±柱两端部间距缩短巧日密）50 mm?100 mm,加密长度500 mm。
[0025] 所述的碳纤维胶结剂4(TC时下垂度《3 mm ; d. 待步骤C碳纤维粘接胶凝固后，在所述的横向碳纤维板条上表面采用粘钢胶 (TLS-401型粘钢胶）沿柱身固定一周闭合钢带缠3,钢带缠有两个紧固端口，用螺栓4紧固 端口； e. 对步骤d钢带缠3做防腐处理； 防腐处理包括除镑、涂刷红丹防镑漆和醇酸磁漆步骤，红丹防镑漆和醇酸磁漆分别涂 刷3遍，每道涂层厚度为30 y m，每次涂刷时间间隔5 h。
[0026] 根据《混凝±结构设计规范》GB50010-2010规定，未加固混凝±柱的承载最大弯矩 可采用如下公式计算：
【权利要求】
1. 一种混凝土柱的抗震加固机构，包括矩形或圆形横截面混凝土柱，平整的环氧树脂 层，纵向和横向/环向的碳纤维板条，其特征在于，所述矩形横截面混凝土柱（1)两个相对 的主受力柱面涂有平整的环氧树脂层，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳 纤维板条（2)，从混凝土柱顶端向下，或从混凝土柱底端向上，在每相邻两根纵向碳纤维板 条间隙粘固横向碳纤维板条（5 )，横向碳纤维板条与纵向碳纤维板条上表面齐平，在横向碳 纤维板条上固定有矩形闭合金属加固箍（3);或者所述圆形横截面混凝土柱（1)的表面涂有 平整的环氧树脂层，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤维板条（5)，从混 凝土柱的表面顶端向下，或从混凝土柱底端向上，在每相邻两根纵向碳纤维板条间隙粘固 环向闭合碳纤维板条（2)，环向闭合碳纤维板条与纵向碳纤维板条上表面齐平，在环向闭合 碳纤维板条上固定有圆形闭合金属加固箍（3 )。
2. 根据权利要求1所述的混凝土柱的抗震加固机构，其特征在于，所述的金属加固箍 (3)为钢带箍，至少有一个紧固端口，采用螺栓紧固端口。
3. 根据权利要求1所述的混凝土柱的抗震加固机构，其特征在于，所述的环氧树脂层 的厚度为1. 5 mm?2. 3 mm。
4. 根据权利要求1所述的混凝土柱的抗震加固机构，其特征在于，纵向碳纤维板条 (2)厚度1 mm?4 mm,宽度20 mm?100 mm,间距20 mm?200 mm ;环向或横向碳纤维板 条（5)厚度1 _?4 _，宽度20 mnTlOO _，间距100 mnT300 _，混凝土柱两端部环向或 横向碳纤维板条（5)间距加密50 mm?100 mm,加密长度> 2倍柱横截面长度。
5. -种混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，包括以下步骤： a. 打磨混矩形横截面凝土柱（1)两个相对的主受力柱面凹凸不平处，或打磨圆形横截 面混凝土柱（1)表面，清理、修补坑洞； b. 在矩形横截面混凝土柱（1)两个相对的主受力柱面或者圆形横截面混凝土柱（1) 表面均匀涂抹环氧树脂层，找平； c. 在步骤b环氧树脂干燥后，从涂有环氧树脂层柱面顶端到下端均布粘固纵向碳纤 维板条（2)，在相邻两纵向碳纤维加固条间隙粘固横向或环向碳纤维板条（5)，使纵向碳纤 维板条（2)与横向或环向碳纤维板条（5)上表面齐平； d. 在所述的横向或环向碳纤维条（5)上表面固定闭合金属加固箍（3); e. 对步骤d金属加固箍（3)做防腐处理。
6. 根据权利要求5所述的混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，步骤b所述的环氧树 脂层的厚度为1. 5 mm?2. 3 mm。
7. 根据权利要求5所述的混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，步骤c所述的纵向碳 纤维加固板条（2)厚度1 mm?4 mm,宽度20 mm?100 mm,间距20 mm?200 mm ;环向或 横向碳纤维条（5)厚度1 mm?4 mm,宽度20 mnTlOO mm,混凝土柱两端部环向或横向碳纤 维板条（5)间距加密50 mm?100 mm，加密长度> 2倍柱横截面长度。
8. 根据权利要求5所述的混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，步骤c所述的碳纤维 板条与柱面相接处、纵向碳纤维板条（2)与环向或横向碳纤维板条（5)相接处采用碳纤维 粘接胶粘结，碳纤维粘接胶40°C时下垂度< 3 mm。
9. 根据权利要求5所述的混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，步骤d所述的金属加 固箍（3)为钢带箍，至少有一个紧固端口，采用螺栓紧固端口；与碳纤维板条相接处采用粘 钢胶固定。
10.根据权利要求5所述的混凝土柱的抗震加固方法，其特征在于，步骤e防腐处理包 括除锈、涂刷红丹防锈漆和醇酸磁漆步骤；所述的红丹防锈漆和醇酸磁漆分别涂刷2?3 遍，每道涂层厚度25 um?50 um，每次涂刷时间间隔彡4 h。
【文档编号】E04C3/34GK104389438SQ201410750506
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】曲福来, 刘桂荣, 陈祥, 闫磊源, 肖飒, 赵顺波 申请人:华北水利水电大学