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芳纶碳纤维板加固原理

芳纶纤维板的加固方式主要是将芳纶纤维板使用粘钢胶后沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在梁底受拉区，使芳纶纤维板与加固基体形成一个新的复合体，以提高芳纶纤维板与原有钢筋混凝土结构共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。芳纶碳纤维板和混凝土梁通过粘结层传递剪应力和粘结正应力，以达到共同工作的目的。然而在使用过程中，芳纶碳纤维板顶部往往会产生较大的锚固剪应力和剥离正应力，因此其常见的破坏模式主要有三种：

1、受压区混凝土被压坏相当于混凝土适筋梁破坏梁体所具有的-延性

2、混凝土粘结面剪切破坏，即在芳纶纤维板端部应力下作用由于粘结层的剥离强度较低导致芳纶纤维板剥落

3、混凝土保护层剥落破坏，这是由于端部混凝土保护层被拉裂产生竖向裂缝，当裂缝延伸到纵向钢筋后，又沿钢筋产生水平向的剥离裂缝，使芳纶纤维板连同保护层发生剥离破坏。

碳纤维加固与粘钢加固能-的提高构件承载力吗？

任何一种加固方法都不是,碳纤维加固与粘钢加固是在原构件基础上进行的，原结构的截面尺寸、配筋、混凝土强度等级-了发挥作用的程度。

a、以简支梁抗弯加固为例：

 一bxh矩形截面梁，配有受拉钢筋as，受压钢筋as，请问用碳纤维加固，多能增加多少抗弯能力？

答：按照《混凝土结构设计规范 》，在截面和受压钢筋一定的情况下，随着增加受拉钢筋，构件受压区高度不断增加，但不允许超过ξbh0ξb：所相对界限受压区高度；所以该构件能承受的计算弯矩是不大于mb 的。[mb=fcbξbh0h0-0.5ξb+fyas(h0-as)]

  假设构件加固前所能承受的弯矩为m0，用碳纤维加固所能补充的弯矩mj是可以事先计算出的，即mj=mb-m0 。也就是说如果mb与m0差值较小，碳纤维抗弯加固的作用是有限的，粘贴更多的碳纤维也不能提高抗弯能力，而只能导致规范不允许的超筋截面。

b、以简支梁抗剪加固为例：

 一承受均布荷载bxh矩形截面梁，h/b<4,箍筋asv,间距s，请问碳纤维加固多能增加多少抗剪能力？

答：按照《混凝土结构设计规范 》，该梁允许承受的剪力vmax=0.25fcbh0,该梁加固前所承受的剪力v0=0.07ftbh0+1.25fyvh0asv/s。所以用碳纤维加固所能补充的剪力vj也可以事先计算出来，即vj=vmax-v0 。也就是说如果vmax与v0差值较小，碳纤维抗剪加固的作用也是有限的。

当然，如果与其他加固方法结合采用，如增大截面、受压区加固，还能在程度上提高承载力。

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木结构建筑如何加固我国古代建筑，有着-的形式与结构，不同时期的古建筑，不仅反映了各个时期的建筑水平，也是对应时期的历史缩影，是我国文化的重要组成部分。

现存的古建筑：如故宫、-、岳阳楼、苏州园林等，大多为木质结构。由于木材本身为有机化合物，易腐烂和虫蛀。并且在微生物和气候的长期影响下，木质结构会发生变形、弯曲、龟裂等现象，很难长久保存。古建筑对于我们有着重要的意义与价值，那么如何-的保留古建筑呢？

保护古建筑，好的方法是对其进行加固改造。1992年9月发布的-《古建筑木结构维护与加固技术规范》中规定“古建筑的维护与加固，必须遵守不改变原状的原则。原状系指古建筑个体或群体中一切有-的遗存现状。若需恢复到创建时原状或恢复到一定历史时期特点的原状时，必须根据需要与可能，并具备-的历史-和充分的技术论证。因此可知：古建筑加固主要遵循历史建筑保护的“原真性、-性和可逆性”，大限度地保持古建筑的原有风貌，满足“修旧如旧”的修缮原则。

在使用传统方法对木质结构进行加固时，有很大的局限性。首先常规方法加固时，会加设铁材加固，铁材易锈蚀，在使用前必须进行除锈抗锈处理。这道工序费力费时，并有可能对建筑造成新的破坏。

木质结构的大问题是腐蚀与虫害。传统方法中，比较常用的是利用低毒的防腐防虫药剂，而其中的毒性成分日积月累，会影响人们健康，造成环境污染。其次，木材是一种各向-的自然材料，其顺纹抗剪强度和横纹抗拉强度很低，且古建筑的承重结构由于处于长期荷载作用，较容易产生纵向的裂缝。

加固技术发展至今，已经形成很多成熟的传统方法。然而对于古建筑来说，常规的方法有：增设扶壁柱、增设圈梁构造柱、钢筋混凝土面层等，由于它们的湿作业时间长，现场扰动较大，同时施工完毕占据空间大并且易对原结构造成改变。因此，新材料新工艺在古建筑中，应有更广泛的使用。

碳纤维复合材料因其强度高、密度低、耐腐蚀及耐久性好而-加固界-。碳纤维材料由于几何可塑性强、自重轻，纤维布沿其纹路方向的抗拉强度-，而木材的顺纹抗压强度较高，并且材料间具有-的粘结性能，能够-地协同工作。碳纤维材料可塑性大、易裁剪成型，对各式各样的古建筑物来说，它都能够随其外形粘接牢靠。因此碳纤维对于古建筑的加固，有着-的适用性。

其次，木结构采用碳纤维材料进行加固，还会对结构起到的防腐作用。碳纤维布与配套使用的环氧树脂胶均具有耐腐性，对于木质结构来说，防腐是一项长期艰巨的任务，碳纤维布对木质结构既能加固又能使其长期远离腐蚀，可以起到一举两得的作用。

另外，碳纤维加固工序简单、所需施工空间小、工期快，有效的防止施工时对古建筑物的破坏。碳纤维材料施工无需对原结构进行钻孔、钉钉等改变，同时质轻几乎不增加结构自重，几乎符合“保存现状”的原则。

梁结构加固方法优缺点

增大截面加固法是通过增加原梁的受力钢筋，同时在外侧新浇筑混凝土以增大梁截面。

优点：是对增大梁的轻度和刚度稳定性是效果明显的和有保障的，同时可以根据受力特点个加固目的灵活设计为单侧、双侧或三面包套，这为一些位置难以施工的梁提供了灵活性的处理方式，规范没有同其他加固方法一样-只能提高40%的强度，对承载力相差较大的情况-适用，该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验，正基于这些优点，此方法为我们大部分结构设计同行的选。

缺点：设计到施工工艺相对其他加固方法较多，现场湿作业大，周期长，造价相对较大，对现场生产和生活有一定影响。新、旧混凝土结合、新旧纵筋、箍筋的焊接等节点处理比较繁琐，完成跟施工队自身素质影响较大，增加了结构本身的自重和截面大小，也有可能改变了结构本身的刚度分配，造成相邻其他构件的连锁加固。

梁粘贴纤维复合材加固技术是利用碳素纤维布和结构胶对原梁进行加固处理

优点：纤维复合材的抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍；重量轻、密度只有普通钢材的1/4；碳纤维复合材加固的耐久性好，可阻抗化学腐蚀和-环境、气候变化的坏；碳纤维加固的施工方便快捷、省力节时、施工易于-；加固后对原结构外观和原有净空无-影响，维护费用低。

缺点：完成在很大程度上依赖碳纤维布和结构胶的选取，而现在市场上纤维材料和结构胶参差不齐，价格相差比较大，这样也就有些自身要求不严格的施工单位没有严格的按照设计要求选择材料，而材料是决定此加固方法效果的关键。还有就是本身方法的缺陷，两种不同材料的共同工作问题，规范虽然作了滞后效应的考虑，但实际当中加上施工的误差，材料本身的差异，理论跟现实是有较大出入的，且加固规范要求此法在加固时不能超过原构件承载力的40%，另外现场施工时还要注意防火问题。

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