碳纤维加固设计计算案例（四平市站前住宅楼加固工程为例介绍碳纤维加固技术规范解读）

碳纤维加固技术在四平市站前住宅楼的加固工程中得到了广泛应用，该案例通过计算和分析，展示了碳纤维加固技术在提高建筑结构性能方面的有效性，对四平市站前住宅楼的结构进行了详细的检查和评估，确定了需要加固的区域和程度，根据碳纤维加固技术规范，选择了适当的碳纤维材料和施工工艺，在施工过程中，严格按照规范进行操作，确保了碳纤维加固的效果和安全性，通过对加固后的住宅楼进行测试和评估，验证了碳纤维加固技术在提高建筑结构性能方面的有效性。

碳纤维加固设计计算案例

以下以四平市站前住宅楼加固工程为例进行介绍：

1. 工程概况
   • 该住宅楼建造于90年代初，为底部框架剪力墙结构，底部2层框架，上部4层住宅。原1、2层设计为餐厅和厨房（厨房在一层），后因计划重新装修开设肯德基连锁店，将厨房移到2层，原1层厨房位置设售餐台，功能改变导致荷载增大，原2层局部梁不能满足设计要求，需加固，经论证比较后决定采用碳纤维复合材料加固。
2. 材料特性
   • 碳纤维布：本工程使用德国进口的碳纤维布(C200)，单位面积质量（g/cm - 2）、设计厚度、抗拉强度fcf(Mpa)、弹性模量Ecf(Mpa)等为其主要性能指标。
   • 粘贴用树脂：采用国产JGN型建筑结构胶，其拉伸强度、修补树脂、粘结树脂等为主要性能指标。
3. 加固设计计算
   • 基本假定
     • 受拉区混凝土的作用忽略不计。
     • 梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应变符合平截面假定。
     • 碳纤维材料采用线弹性应力 - 应变关系：σcf = Ecf×εcf且εcf 。
   • 具体计算（以A轴梁跨中为例）
     • 原梁参数：梁截面b×h = 350mm×650mm，C30混凝土，原梁配有As0 = 2900mm2、As0' = 980mm2，设计弯矩Mu = 510Kn·m。按原设计计算最大弯矩设计值，根据公式x=(fyAs - fy'As')/fcb = 115mm，Mu=fcbx(h0 - x/2)+fy'As'(h0 - a’)计算得到原梁的承载弯矩。其中h0为梁的有效高度，fy、fy'为钢筋屈服强度，fcb为混凝土抗压强度设计值等参数代入计算。
     • 加固设计计算：本设计采取在梁底粘贴300mm宽碳纤维布3层(Acf = )。首先计算碳纤维片材厚度折减系数km = 1 - ncfEcftcf/420000（ncf、Ecftcf为相关系数），得到km。再计算界限相对高度ξcfb = εcu/(εcu+[εcf])（εcu为混凝土极限压应变，[εcf]为碳纤维允许拉应变）。然后根据公式fcbx = fyAs - fy'As'+EcfεcfAcf和x = εcu/εcu+εcf解得混凝土受压区高度x和受拉面上碳纤维片材的拉应变εcf。最后按公式M=fcbx(h0 - x/2)+fy'As'(h0 - a’)+EcfεcfAcf(h - h0)计算加固后的弯矩，经计算此梁的最大弯矩设计值比原来提高了13%。

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2024-12-10"