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一、粘贴碳纤维布的安全规定如下
1) 裁剪及使用碳纤维布时应尽量远离电源,尤其是高压电线及输电线路。
2) 碳纤维布的配套用胶要远离火源,避免阳光直接照射。
3) 现场施工人员应穿工作服,同时还须佩戴口罩和手套,施工人员严禁在现场吸烟。
4) 配制及使用胶的场所必须保持良好的通风。
5) 与施工配套的脚手架要有足够的安全性。高空作业须佩戴安全带。
二、质量要求
( 1 )工程验收时必须有碳纤维布及其配套胶生产厂家所提供的材料检验证明。
( 2 )每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查,并做好相关的验收记录,如出现质量问题,应立即返工。
( 3 )施工结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主,用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面,以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象,应采用针管注胶 (FR) 的方法进行补救。粘结面积若少于 90 %则判定粘结无效,需重新施工。
( 4 )对于碳纤维布粘贴面积在 1000 m 2 以上的工程,为检验其加固效果,应与甲方协商进行荷载试验,其结构的变形等各项指标均应满足国家规范规定的设计及使用要求。
( 5 )大面积粘贴前需做样板,待有关方面验证后,再大面积施工。为确保碳纤维布与混凝土间的粘结质量,基底处理必须严格按下列要求执行:先检查要加固的部位本身是否有空鼓现象,再进行表面检查,最后对不符合要求的部位采取相应的措施。
( 6 )严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在 5 ~ 35 ℃ 范围内,相对湿度不大于 70 %。
三、碳纤维布加固应用实例
( 1 )某 8 层框架结构
某 8 层新建框架结构,建成后使用功能即发生变化:一、二层改做生产车间,布置较重的设备荷载;一、二、三层两端空调机房荷载也较原设计有所增加。按照增加后的荷载对结构整体验算结果表明:一、二、三层楼部分梁跨中受弯承载力不足,空调机房单跨梁,除跨中抗弯承载力集中放置,顶板抗弯承载力也不足,均需进行加固。由于结构加固完成后尚需进行整体装修改造,工期要求很紧。业主对建筑物的有效使用空间、施工的影响面、加固材料的耐久性及外观等均有较高的要求,综合比较多种加固方案,各方均认为采用粘贴碳纤维布加固方法最为适宜。
1) 加固方案:加固材料采用日本进口东丽 30 型碳纤维布及配套胶种,包括底层胶、不平整修补材料及粘贴树脂。
2) 梁的加固:梁跨度 9m ,截面 b × h= 30 0 ㎜× 95 0 ㎜ ,其中 20 根梁跨中抗弯强度不足, 5 根梁抗剪强度略有不足。根据计算分析,梁加固方案分为两类:
a) LG - 1 ,梁受弯承载力需提高 5 %,沿梁底面通长粘贴一层宽 250mm 的碳纤维布;
b) LG - 2 ,梁受弯承载力需提高 23 %,沿梁底通长粘贴两层宽 300mm 的碳纤维布,梁端 150 0 ㎜ 区域及次梁两侧粘贴 U 形碳纤维布箍进行抗剪加固, U 形箍两端外贴 20 0 ㎜ 宽压条进行锚固。抗剪加固设计参考日本有关设计方法,加固设计作法见图 1 。
图 1 某 8 层框架楼粱加固设计
1 -次梁; 2 - 200m 宽碳纤维压条, l = 400mm ; 3 -通长粘碳纤维二层;
4 -一层碳纤维 U 形箍; 5 - 200mm 宽碳纤维压条, l = 1050mm ; 6 -柱
3) 板的加固:地下室顶板一个开间因局部承载力要求,原跨度 6.3m 的预应力圆孔板受弯承载力需提高约 30 %。根据计算,加固方案采用每块板底面通长粘贴两条宽 20 0 ㎜ 碳纤维布 1 层 。每块板底贴两条宽 200mm 碳纤维
( 2 )北京民族文化宫
北京民族文化宫始建于 1959 年 ( 北京十大建筑之一 ) ,经 40 年的使用,大部分结构已无法满足抗震安全和使用要求,决定进行抗震加固改造,其中Ⅳ段屋架经国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心检测、评估,屋架有多根主要受力杆件 ( 如上下弦杆、端斜杆等 ) 承载力不符合国家现行规范要求,屋架支撑系统不能满足《建筑抗震鉴定标准》 (GB50023 - 95) 中结构 8 度抗震设防要求,已影响到屋架系统的安全。由于工期紧,操作空间小,节点复杂,并且要求加固后不能增加屋架自重,经过多方讨论认为粘贴碳纤维布加固方法最为适宜。
加固用材料为 FT S - C1 - 20 型碳纤维布及配套树脂。屋架下弦处用碳纤维加固一层,支座节点处用碳纤维双层缠绕,斜腹杆用碳纤维双层四面缠绕。