本實(shí)用新型涉及建筑領(lǐng)域，尤其是一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的FRP加固結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌是指結(jié)構(gòu)由于突發(fā)事件的發(fā)生造成結(jié)構(gòu)發(fā)生初始局部破壞，繼而引起與破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(fā)樓板墜落，并導(dǎo)致建筑的整個(gè)角部全部發(fā)生破壞。外國學(xué)者對此事件開始研究，并首次提出“結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌”一詞。2001年9月11日，美國世界貿(mào)易中心雙塔發(fā)生的“9·11”恐怖襲擊事件，引發(fā)了更為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌，造成約3200人死亡或失蹤。該事件后，國外學(xué)者對連續(xù)性倒塌問題研究達(dá)到了一個(gè)新的高度，然而國內(nèi)學(xué)者才開始對其進(jìn)行了廣泛的研究。2008年5月12日，四川省汶川縣發(fā)生特大地震，大量建筑物發(fā)生粉碎性坍塌，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。“5·12”汶川地震后，工程結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌問題引起我國土木工程界的廣泛關(guān)注。

工程中，結(jié)構(gòu)的“懸鏈線效應(yīng)”能夠大幅度減緩因偶然荷載導(dǎo)致主要支撐構(gòu)件失效后可能觸發(fā)的連續(xù)倒塌，并成為抗連續(xù)性倒塌的最后一道防線。所謂“懸鏈線效應(yīng)”，是處于結(jié)構(gòu)整體中的水平構(gòu)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(chǎn)生的彎矩的現(xiàn)象，如圖2所示。在偶然荷載(地震、爆炸、颶風(fēng)等)作用下，框架結(jié)構(gòu)豎向受力構(gòu)件失效后，約束梁會(huì)依次進(jìn)入彈性階段、彈塑性階段，進(jìn)而屈服產(chǎn)生塑性鉸，成為瞬變機(jī)構(gòu)，此時(shí)梁構(gòu)件的計(jì)算跨度和變形突然增大，形成懸鏈線效應(yīng)。而既有結(jié)構(gòu)框架梁支座上部負(fù)彎矩縱向受拉鋼筋一般在超過受拉區(qū)并伸出一定錨固長度后截?cái)啵辉诹喉斖ㄩL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(yán)重削弱了梁的懸鏈線效應(yīng)，不利于抗連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)。所以，如何提高結(jié)構(gòu)的懸鏈線效應(yīng)，具有重要的抗連續(xù)性倒塌意義。

目前所有現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范僅有混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2010）3.6中給出結(jié)構(gòu)的防連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)原則，并無提高既有結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的相關(guān)規(guī)定，因此有必要設(shè)計(jì)一種能提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的加固結(jié)構(gòu)，通過對現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的改造，提高結(jié)構(gòu)的懸鏈線效應(yīng)從而提升現(xiàn)有建筑的抗豎向連續(xù)倒塌能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的FRP加固結(jié)構(gòu)，通過在既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架梁上部縱向鋼筋截?cái)鄥^(qū)進(jìn)行粘貼纖維復(fù)合材（FRP）加固，梁上部縱向受拉鋼筋與FRP形成整體協(xié)同工作，可以補(bǔ)足梁大變形階段損失的拉力并增強(qiáng)懸鏈線效應(yīng)，從而提高既有結(jié)構(gòu)的抗豎向連續(xù)倒塌能力。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。

一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的FRP加固結(jié)構(gòu)，所述加固結(jié)構(gòu)包括框架梁、若干層纖維復(fù)合材片體和片體錨固結(jié)構(gòu)；所述框架梁為梁體存在上部鋼筋截?cái)嘣O(shè)計(jì)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(qū)域?yàn)榭蚣芰旱匿摻罱財(cái)鄥^(qū)；所述纖維復(fù)合材片體粘合于框架梁的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面，并以片體錨固結(jié)構(gòu)加固。

所述纖維復(fù)合材片體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(fù)合材片體的有效截面面積為纖維復(fù)合材片體寬度與厚度的乘積，纖維復(fù)合材片體寬度與框架梁的截面寬度相同。

所述纖維復(fù)合材片體設(shè)置于框架梁的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面時(shí)，所述纖維復(fù)合材片體的加固區(qū)凈長度為片體所在的鋼筋截?cái)鄥^(qū)內(nèi)鋼筋走向上的兩端截?cái)噤摻罹嚯x的最大值。

所述框架梁的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面處，纖維復(fù)合材片體的加固區(qū)兩端還設(shè)有纖維復(fù)合材片體的粘貼延伸區(qū)，當(dāng)纖維復(fù)合材片體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的截面面積為，纖維復(fù)合材片體與混凝土間的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的寬度為時(shí)，粘貼延伸區(qū)的長度毫米。

所述片體錨固結(jié)構(gòu)包括若干壓條，所述片體錨固結(jié)構(gòu)以2~3條壓條把纖維復(fù)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(shí)用新型中，所述加固結(jié)構(gòu)包括框架梁、若干層纖維復(fù)合材片體和片體錨固結(jié)構(gòu)；所述纖維復(fù)合材片體粘合于框架梁的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面，并以片體錨固結(jié)構(gòu)加固；該設(shè)計(jì)使得本實(shí)用新型所述結(jié)構(gòu)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(yīng)，提高整體結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力，而且加固的概念清晰，實(shí)施方式簡便，易在實(shí)際工程中使用。

本實(shí)用新型中，所用的加固材料纖維復(fù)合體片材（FRP）為工程中常用材料，加固的經(jīng)濟(jì)成本低。

本實(shí)用新型中，所述纖維復(fù)合材片體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以受力鋼筋的截面面積所得的乘積相同，即纖維復(fù)合材片體的加固量基于等強(qiáng)原則進(jìn)行計(jì)算，能根據(jù)施工現(xiàn)場的不同加固對象進(jìn)行調(diào)整，使得施工所用材料易于控制用量。

本實(shí)用新型中，所述框架梁的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面處，纖維復(fù)合材片體的加固區(qū)兩端還設(shè)有纖維復(fù)合材片體的粘貼延伸區(qū)，當(dāng)纖維復(fù)合材片體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的截面面積為，纖維復(fù)合材片體與混凝土間的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的寬度為時(shí)，粘貼延伸區(qū)的長度毫米；該設(shè)計(jì)使得粘貼延伸區(qū)在具體施工中的取值能直接參照混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50367-2013）10.2.5，符合國家施工規(guī)范。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

附圖1是本實(shí)用新型布署于框架梁時(shí)的俯視示意圖；

附圖2是本實(shí)用新型布署于上部僅澆鑄單排受力鋼筋的框架梁時(shí)的示意圖；

附圖3是本實(shí)用新型布署于上部澆鑄雙排受力鋼筋的框架梁時(shí)的示意圖；

圖中：1-框架柱；2-框架梁；3-纖維復(fù)合體片材；4-壓條；5-受力鋼筋。

具體實(shí)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(shè)有一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的FRP加固結(jié)構(gòu)，所述加固結(jié)構(gòu)包括框架梁2、若干層纖維復(fù)合材片體3和片體錨固結(jié)構(gòu)；所述框架梁為梁體存在上部鋼筋截?cái)嘣O(shè)計(jì)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(qū)域?yàn)榭蚣芰旱匿摻罱財(cái)鄥^(qū)；所述纖維復(fù)合材片體3粘合于框架梁2的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面，并以片體錨固結(jié)構(gòu)加固。

所述纖維復(fù)合材片體3的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與其有效截面面積的乘積，與受力鋼筋5的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(fù)合材片體3的有效截面面積為纖維復(fù)合材片體寬度與厚度的乘積，纖維復(fù)合材片體3寬度與框架梁2的截面寬度相同。

所述纖維復(fù)合材片體3設(shè)置于框架梁2的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面時(shí)，所述纖維復(fù)合材片體3的加固區(qū)凈長度為片體3所在的鋼筋截?cái)鄥^(qū)內(nèi)鋼筋走向上的兩端截?cái)噤摻罹嚯x的最大值。

所述框架梁2的鋼筋截?cái)鄥^(qū)上表面處，纖維復(fù)合材片體3的加固區(qū)兩端還設(shè)有纖維復(fù)合材片體3的粘貼延伸區(qū)，當(dāng)纖維復(fù)合材片體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的截面面積為，纖維復(fù)合材片體與混凝土間的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為，纖維復(fù)合材片體的寬度為時(shí)，粘貼延伸區(qū)的長度毫米。

所述片體錨固結(jié)構(gòu)包括若干壓條4，所述片體錨固結(jié)構(gòu)以2~3條壓條4把纖維復(fù)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(shí)施例：

粘貼纖維復(fù)合材片體前根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50367-2013）4.3中的纖維復(fù)合材片體設(shè)計(jì)值選取合適的纖維復(fù)合材種類。

粘貼纖維復(fù)合材片體前根據(jù)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(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50367-2013）4.4。

固前應(yīng)做表面處理，清除被加固構(gòu)件表面的夾渣、疏松、腐蝕等混凝土缺陷，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并修復(fù)平整。對較大的孔洞、凹陷、露筋等部位，在清理干凈后，應(yīng)采用粘結(jié)能力強(qiáng)的修復(fù)材料進(jìn)行修補(bǔ)，被粘貼的混凝土表面應(yīng)打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。

表面處理后，應(yīng)按膠粘劑生產(chǎn)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(shí)，立即進(jìn)行找平處理，對混凝土表面凹陷部位用修補(bǔ)膠填補(bǔ)平整，不應(yīng)有棱角。

粘貼纖維復(fù)合材片體，纖維復(fù)合材片體的加固凈長度取法為，當(dāng)如圖2所示，當(dāng)梁在垂直向上僅有一排上部鋼筋時(shí)，取兩鋼筋截?cái)喽说木嚯x為加固長度，當(dāng)如圖3所示，有多排上部鋼筋時(shí)，取各排兩鋼筋截?cái)喽司嚯x的最大值為加固長度。