[实用新型]一种建筑物抗连续倒塌加固系统

说明书

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，具体涉及一种建筑物抗连续倒塌加固系统。

背景技术

随着我国经济水平的提高，钢筋混凝土建筑的加固技术也有了很大的发展。目前我国结构加固改造业成为土木工程领域主要行业之一。由于建筑物用途转变、地震损伤、撞击以及爆炸破坏等原因，建筑物常面临着连续倒塌的风险。当前常用的加固技术有：加筋高性能砂浆加固、粘钢加固、FRP加固、增大截面加固等，但加固目标一般限于提高梁的抗弯、抗剪承载力；提高柱的轴压、偏压性能；以及提高柱或节点的抗震能力等。而结构的抗连续倒塌加固，其重点在于重新构建结构的传力路径，提高结构的整体受力性能，从而使结构在局部承重构件破损的情况下仍然具备很好的抗倒塌能力，现有技术中的加固系统及方法不能适用于建筑物抗连续倒塌加固，具体分析如下：

(1)FRP加固

FRP加固在结构加固中具有良好的优势：纤维增强复合材料具有耐腐蚀、高强度、质量轻、厚度薄和非磁性的特点；施工操作性和施工质量好、对原结构的损伤小、对原结构净空影响小、不会改变原有结构的艺术特点、在提高承载力的同时对裂缝的抑制效果较好。因此，粘贴FRP复合材料加固的方法被广泛用于梁、板、柱等结构构件的加固。但FRP也有以下几个弱点：FRP的强度非常高，而弹性模量却相对较低，当充分利用其强度时，FRP需要相当的变形，对于刚度也要求加固的结构来说是相当不适用的；粘贴FRP材料所用环氧树脂的耐火性与耐高温性能差，遇到火灾等对加固构件受力性能影响较大；加固构件延性不足，构件变形过大时会引起碳纤维的脆性断裂，从而导致结构的脆性破坏，对于需要较大变形或对抗震要求比较高的结构来说，这一点是十分不利的；环氧树脂层传递的剪力有限，剪切变形不断增长，超过极限剪应变后界面将发生剥离破坏，使得FRP的强度无法得到充分利用；同时，连接部位也会成为整个构件的薄弱环节。由于结构发生连续倒塌常常是由于竖向承重构件，如柱等的失效导致的，常规的粘贴FRP材料加固无法穿越柱而承担起其失效传递过来的荷载，虽然在加固梁端部通过U型粘贴FRP进行锚固，但无法有效确保柱失效后的拉结力。同时，结构发生连续倒塌常常伴有火灾、爆炸等，因此FRP加固无法直接用于抗连续倒塌加固。

(2)加筋高性能砂浆加固(HPFL)

加筋高性能砂浆加固技术是在混凝土构件表面铺上钢筋网、钢丝网、钢绞线网等受力材料，然后用膨胀螺栓锚固在构件上，使其形成整体而共同工作，最后抹上高性能砂浆作为保护层，以提高结构承载力和耐久性的一种加固方法。高性能砂浆与受力筋这两类不同性质的材料在加固中起着不同的作用，钢筋网等提高结构的承载能力，砂浆层起保护和粘结作用。与传统加固修补方法如粘钢、喷射混凝土加固技术等相比，加筋高性能砂浆加固修补混凝土结构具有明显的技术优势，主要表现在如下几个方面：钢筋网等可采用高强度材料，抗拉强度高；表面经过处理后不易生锈，且与砂浆的粘结力好；高性能砂浆能够很好地与被加固构件粘结为一整体共同工作；能有效提高被加固构件的抗弯、抗剪承载力与变形能力，提高构件刚度；加固面层薄(加固层一般为15mm～25mm厚)，对净空几乎没有影响；该加固技术所采用的受力筋和无机胶凝材料与钢筋混凝土同性能、同寿命，均为传统意义上的常用建筑材料，其自身的防腐、耐高温、防火性能良好；施工周期短，不需要大型机具、设备；施工干扰小，在较小的空间中即可实施加固结构的施工，除了混凝土表面处理时的灰尘需要控制以外，对一般建筑物的正常使用几乎无干扰；技术施工操作方便，在正常施工条件下有效粘结面积基本可以达到100％，施工质量可以得到有效保证；加固后结构自重增加不大，结构外观尺寸和形状改变很小，与其它加固方法相比，节省了大量的机械台班费、人工费和检测费；适用面广，可广泛适用于各种结构类型(如桥梁、建筑物、构筑物、隧道、涵洞等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(如梁、板、柱、拱、壳等)的加固修补；维修成本低，维修费用比其它加固方法至少减少1/2以上，维修周期大幅延长，从而大幅度降低维修费用。但该加固技术也存在如下缺点：该方法需通过膨胀螺栓、抗剪销钉等固定受力筋，并提供抗剪粘结强度，施工较麻烦且对原结构构建造成一定损伤；加固层与原结构之间交易发生粘结剥离破坏，加固材料的强度不易充分利用；在结构的刚度和延性要求较高的情况下难以满足。同时，直接用于抗连续倒塌加固也需要克服穿越节点的困难。

(3)粘钢加固