粘貼碳纖維布和粘鋼方法作為加固技術(shù)中的姊妹方法,具有相似的主要優(yōu)缺點。
堅固耐用;施工快速;簡潔輕巧,不損傷原結(jié)構(gòu),不改變結(jié)構(gòu)外觀,現(xiàn)場無濕作業(yè),結(jié)構(gòu)自重增加極微,不會導致建筑物 內(nèi)其他構(gòu)件的連鎖加固;靈活多樣;經(jīng)濟效益較高。
施工受環(huán)境條件限制,環(huán)境溫度不超過60℃,粘貼時濕度不超過70%,無化學腐蝕環(huán)境,否則應采取措施;使用過程中耐高溫和耐火性能差。
現(xiàn)代建筑中,粘鋼加固和碳纖維加固應用較多,此處將兩種加固方法進行對比:
碳纖維布輕質(zhì)高強,厚度為0.111-0.167mm,抗拉強度高,為普通鋼材的8-10倍,但各向異性,即抗拉強度高但抗剪強度低;施工更為簡便,施工速度為粘鋼的2-3倍。
鋼板的物理力學性能為各項同性,受力性能好;施工時需專用夾具和施工機具, 施工工序和施工操作性較碳纖維布復雜。
下表中,我們對碳纖維布與鋼板進行換算,通過分析得出:
對于普通小荷載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,其補強所需面積較小,粘貼碳纖維布1-2層即可滿足要求時,優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固,其經(jīng)濟性和施工操作性優(yōu)勢明顯:而當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件補強所需面積較大時,即粘貼碳纖維布超過2-3層時,優(yōu)先選用粘鋼加固方案,可大幅提高結(jié)構(gòu)的承載力或受力性能,并取得良好的經(jīng)濟性。
表1 鋼板與碳纖維布抗彎加固等強換算結(jié)果表④(單位:mm)
當結(jié)構(gòu)補強所需面積較大,4層(根據(jù)km可以得出,粘貼碳纖維布層數(shù)不宜超過4層)及4層以上碳纖維布滿足結(jié)構(gòu)承載力需要時,粘鋼加固法更具經(jīng)濟性和施工操作性,推薦選用粘鋼加固方案。
以高強度I級碳纖維布為例, 鋼板與碳纖維布按抗剪加固等強換算結(jié)果見表2。
表2鋼板與碳纖維布抗剪加固等強換算結(jié)果表(單位:mm)
數(shù)據(jù)表明,只有當抗剪加固構(gòu)件斜截面抗剪需補足的箍筋面積較小,粘貼1~2層碳纖維布即可滿足要求時,方可優(yōu)先選用粘貼碳纖維布加固方案,其使用范圍大幅受限。