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碳纖維加固與粘鋼加固能無(wú)限的提高構(gòu)件承載力嗎？

任何一種加固方法都不是,碳纖維加固與粘鋼加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度。

A、以簡(jiǎn)支梁抗彎加固為例：

 一bxh矩形截面梁，配有受拉鋼筋A(yù)s，受壓鋼筋A(yù)s’，請(qǐng)問(wèn)用碳纖維加固，多能增加多少抗彎能力？

答：按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》，在截面和受壓鋼筋一定的情況下，隨著增加受拉鋼筋，構(gòu)件受壓區(qū)高度不斷增加，但不允許超過(guò)ξbh0（ξb：所相對(duì)界限受壓區(qū)高度）；玻璃纖維復(fù)合筋的低密度減輕了施工工程自身的重量，使運(yùn)輸、施工和安裝過(guò)程更加方便。所以該構(gòu)件能承受的計(jì)算彎矩是不大于Mb 的。[Mb=fcbξbh0（h0-0.5ξb） fy'As’(h0-as')]

  假設(shè)構(gòu)件加固前所能承受的彎矩為M0，用碳纖維加固所能補(bǔ)充的彎矩Mj是可以事先計(jì)算出的，即Mj=Mb-M0 。也就是說(shuō)如果Mb與M0差值較小，碳纖維抗彎加固的作用是有限的，粘貼更多的碳纖維也不能提高抗彎能力，而只能導(dǎo)致規(guī)范不允許的超筋截面。

B、以簡(jiǎn)支梁抗剪加固為例：

 一承受均布荷載bxh矩形截面梁，h/b<4,箍筋A(yù)sv,間距s，請(qǐng)問(wèn)碳纖維加固多能增加多少抗剪能力？

答：按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》，該梁允許承受的剪力Vmax=0.25fcbh0,該梁加固前所承受的剪力V0=0.07ftbh0 1.25fyvh0Asv/s。所以用碳纖維加固所能補(bǔ)充的剪力Vj也可以事先計(jì)算出來(lái)，即Vj=Vmax-V0 。答：按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在截面和受壓鋼筋一定的情況下，隨著增加受拉鋼筋，構(gòu)件受壓區(qū)高度不斷增加，但不允許超過(guò)ξbh0（ξb：所相對(duì)界限受壓區(qū)高度）。也就是說(shuō)如果Vmax與V0差值較小，碳纖維抗剪加固的作用也是有限的。

當(dāng)然，如果與其他加固方法結(jié)合采用，如增大截面、受壓區(qū)加固，還能在更大程度上提高承載力。

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木結(jié)構(gòu)建筑如何加固我國(guó)古代建筑，有著獨(dú)特的形式與結(jié)構(gòu)，不同時(shí)期的古建筑，不僅反映了各個(gè)時(shí)期的建筑水平，也是對(duì)應(yīng)時(shí)期的歷史縮影，是我國(guó)文化的重要組成部分。

現(xiàn)存的古建筑：如故宮、黃鶴樓、岳陽(yáng)樓、蘇州園林等，大多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。由于木材本身為有機(jī)化合物，易腐爛和蟲蛀。并且在微生物和氣候的長(zhǎng)期影響下，木質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形、彎曲、龜裂等現(xiàn)象，很難長(zhǎng)久保存。所以用碳纖維加固所能補(bǔ)充的剪力Vj也可以事先計(jì)算出來(lái)，即Vj=Vmax-V0。古建筑對(duì)于我們有著重要的意義與價(jià)值，那么如何更好的保留古建筑呢？

保護(hù)古建筑，好的方法是對(duì)其進(jìn)行加固改造。1992年9月發(fā)布的國(guó)標(biāo)《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定“古建筑的維護(hù)與加固，必須遵守不改變?cè)瓲?的原則。原狀系指古建筑個(gè)體或群體中一切有歷史意義的遺存現(xiàn)狀。若需恢復(fù)到創(chuàng)建時(shí)原狀或恢復(fù)到一定歷史時(shí)期特點(diǎn)的原狀時(shí)，必須根據(jù)需要與可能，并具備可靠的歷史考證和充分的技術(shù)論證。今天小倍就優(yōu)質(zhì)碳纖維布辨別做出以下分享：1、抗拉標(biāo)準(zhǔn)值一級(jí)纖維布抗拉強(qiáng)度≥34000，二級(jí)碳纖維布抗拉強(qiáng)度≥3000。因此可知：古建筑加固主要遵循歷史建筑保護(hù)的“原真性、必要性和可逆性”，大限度地保持古建筑的原有風(fēng)貌，滿足“修舊如舊”的修繕原則。

在使用傳統(tǒng)方法對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，有很大的局限性。首先常規(guī)方法加固時(shí)，會(huì)加設(shè)鐵材加固，鐵材易銹蝕，在使用前必須進(jìn)行除銹抗銹處理。這道工序費(fèi)力費(fèi)時(shí)，并有可能對(duì)建筑造成新的破壞。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)的大問(wèn)題是腐蝕與蟲害。傳統(tǒng)方法中，比較常用的是利用低毒的防腐防蟲藥劑，而其中的毒性成分日積月累，會(huì)影響人們健康，造成環(huán)境污染。在浸漬膠凝固后，檢查碳纖維布的粘貼質(zhì)量，在構(gòu)件上覆蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)后松開張拉機(jī)具，裁除多余的碳纖維布，將張拉機(jī)具卸除。其次，木材是一種各向異性的自然材料，其順紋抗剪強(qiáng)度和橫紋抗拉強(qiáng)度很低，且古建筑的承重結(jié)構(gòu)由于處于長(zhǎng)期荷載作用，較容易產(chǎn)生縱向的裂縫。

加固技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)形成很多成熟的傳統(tǒng)方法。然而對(duì)于古建筑來(lái)說(shuō)，常規(guī)的方法有：增設(shè)扶壁柱、增設(shè)圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土面層等，由于它們的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)擾動(dòng)較大，同時(shí)施工完畢占據(jù)空間大并且易對(duì)原結(jié)構(gòu)造成改變。芳綸纖維板耐熱性能穩(wěn)定，不論是在204℃的超高溫情況下還是-196℃的超低溫情況下，芳綸纖維板都可以不分解不熔化，其用于建筑加固都能增強(qiáng)基體的耐腐蝕性，耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，從而在一定意義上降低了工程的維護(hù)成本和保養(yǎng)費(fèi)用。因此，新材料新工藝在古建筑中，應(yīng)有更廣泛的使用。

碳纖維復(fù)合材料因其強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕及耐久性好而備受加固界青睞。碳纖維材料由于幾何可塑性強(qiáng)、自重輕，纖維布沿其紋路方向的抗拉強(qiáng)度很高，而木材的順紋抗壓強(qiáng)度較高，并且材料間具有良好的粘結(jié)性能，能夠很好地協(xié)同工作。碳纖維材料可塑性大、易裁剪成型，對(duì)各式各樣的古建筑物來(lái)說(shuō)，它都能夠隨其外形粘接牢靠。3、柔軟加工性強(qiáng)碳纖維雙向布的可塑性佳，可以任意加工成各式形狀，同時(shí)可以根據(jù)使用者的不同需求來(lái)設(shè)計(jì)加工體育器材。因此碳纖維對(duì)于古建筑的加固，有著極高的適用性。

其次，木結(jié)構(gòu)采用碳纖維材料進(jìn)行加固，還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)起到的防腐作用。碳纖維布與配套使用的環(huán)氧樹脂膠均具有耐腐性，對(duì)于木質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，防腐是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)，碳纖維布對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)既能加固又能使其長(zhǎng)期遠(yuǎn)離腐蝕，可以起到一舉兩得的作用。

另外，碳纖維加固工序簡(jiǎn)單、所需施工空間小、工期快，有效的防止施工時(shí)對(duì)古建筑物的破壞。碳纖維材料施工無(wú)需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔、釘釘?shù)雀淖儯瑫r(shí)質(zhì)輕幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，幾乎符合“保存現(xiàn)狀”的原則。

碳纖維增強(qiáng)技術(shù)與碳纖維板

1，拉伸強(qiáng)度大

其抗拉強(qiáng)度是普通鋼的數(shù)倍，彈性韌性優(yōu)于普通鋼，主要是由于其物理力學(xué)性能。

2，耐高溫耐腐蝕

碳纖維絲和樹脂可經(jīng)受高溫腐蝕，使碳纖維絲和樹脂可正常用于酸、堿、鹽等及惡劣天氣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可得到保護(hù)。

3，質(zhì)量輕，韌性好

碳纖維的質(zhì)量非常輕，則鋼的只有五分之一，但它是鋼的強(qiáng)度幾次，但也可盤繞，便于運(yùn)輸更大的長(zhǎng)度。

4，使用方便

在使用過(guò)程中，不需要大型施工設(shè)備和專業(yè)設(shè)備。碳纖維板的使用是任意的，因?yàn)樗菀浊懈?，施工?jiǎn)單，工期短。