[实用新型]一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其是一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固结构。

背景技术

结构连续性倒塌是指结构由于突发事件的发生造成结构发生初始局部破坏，继而引起与破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌。1968年，伦敦的22层Ronan Point公寓由于位于其18层角部的煤气爆炸而引发楼板坠落，并导致建筑的整个角部全部发生破坏。外国学者对此事件开始研究，并首次提出“结构连续性倒塌”一词。2001年9月11日，美国世界贸易中心双塔发生的“9·11”恐怖袭击事件，引发了更为严重的结构连续性倒塌，造成约3200人死亡或失踪。该事件后，国外学者对连续性倒塌问题研究达到了一个新的高度，然而国内学者才开始对其进行了广泛的研究。2008年5月12日，四川省汶川县发生特大地震，大量建筑物发生粉碎性坍塌，造成了巨大的人员伤亡和经济损失。“5·12”汶川地震后，工程结构的连续倒塌问题引起我国土木工程界的广泛关注。

工程中，结构的“悬链线效应”能够大幅度减缓因偶然荷载导致主要支撑构件失效后可能触发的连续倒塌，并成为抗连续性倒塌的最后一道防线。所谓“悬链线效应”，是处于结构整体中的水平构件在失去抗弯能力后，通过轴力和很大挠度形成的力矩来抵抗外载荷产生的弯矩的现象，如图2所示。在偶然荷载(地震、爆炸、飓风等)作用下，框架结构竖向受力构件失效后，约束梁会依次进入弹性阶段、弹塑性阶段，进而屈服产生塑性铰，成为瞬变机构，此时梁构件的计算跨度和变形突然增大，形成悬链线效应。而既有结构框架梁支座上部负弯矩纵向受拉钢筋一般在超过受拉区并伸出一定锚固长度后截断，不在梁顶通长布置，由于未通长的上部钢筋不能在大变形阶段传递拉力，从而严重削弱了梁的悬链线效应，不利于抗连续性倒塌设计。所以，如何提高结构的悬链线效应，具有重要的抗连续性倒塌意义。

目前所有现行设计规范仅有混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）3.6中给出结构的防连续性倒塌设计原则，并无提高既有结构抗连续倒塌能力的相关规定，因此有必要设计一种能提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的加固结构，通过对现有钢筋混凝土结构的改造，提高结构的悬链线效应从而提升现有建筑的抗竖向连续倒塌能力。

发明内容

本实用新型提出一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固结构，通过在既有钢筋混凝土结构框架梁上部纵向钢筋截断区进行粘贴纤维复合材（FRP）加固，梁上部纵向受拉钢筋与FRP形成整体协同工作，可以补足梁大变形阶段损失的拉力并增强悬链线效应，从而提高既有结构的抗竖向连续倒塌能力。

本实用新型采用以下技术方案。

一种提高既有钢筋混凝土结构悬链线效应的FRP加固结构，所述加固结构包括框架梁、若干层纤维复合材片体和片体锚固结构；所述框架梁为梁体存在上部钢筋截断设计的既有钢筋混凝土梁，所述梁上部纵向受力钢筋的钢筋走向相同且位于多条平行直线上，所述钢筋走向上的受力钢筋之间的无钢筋区域为框架梁的钢筋截断区；所述纤维复合材片体粘合于框架梁的钢筋截断区上表面，并以片体锚固结构加固。

所述纤维复合材片体的抗拉强度设计值与其有效截面面积的乘积，与受力钢筋的抗拉强度设计值乘以受力钢筋的截面面积所得的乘积相同，即。

所述纤维复合材片体的有效截面面积为纤维复合材片体宽度与厚度的乘积，纤维复合材片体宽度与框架梁的截面宽度相同。

所述纤维复合材片体设置于框架梁的钢筋截断区上表面时，所述纤维复合材片体的加固区净长度为片体所在的钢筋截断区内钢筋走向上的两端截断钢筋距离的最大值。

所述框架梁的钢筋截断区上表面处，纤维复合材片体的加固区两端还设有纤维复合材片体的粘贴延伸区，当纤维复合材片体的抗拉强度设计值为，纤维复合材片体的截面面积为，纤维复合材片体与混凝土间的粘结抗剪强度设计值为，纤维复合材片体的宽度为时，粘贴延伸区的长度毫米。

所述片体锚固结构包括若干压条，所述片体锚固结构以2~3条压条把纤维复合材片压紧锚固于框架梁上表面。

所述压条包括L形碳纤维板或L形钢板。

本实用新型中，所述加固结构包括框架梁、若干层纤维复合材片体和片体锚固结构；所述纤维复合材片体粘合于框架梁的钢筋截断区上表面，并以片体锚固结构加固；该设计使得本实用新型所述结构可用于既有钢筋混凝土框架的加固，能够有效提高梁的悬链线效应，提高整体结构的抗连续倒塌能力，而且加固的概念清晰，实施方式简便，易在实际工程中使用。