框架六层宾馆工程混凝土框架梁抗剪加固设计

1、框架六层宾馆工程混凝土框架梁抗剪加固设计1、工程概况宾馆工程是由政府办公楼改变使用功能而成的商业服务楼。该建筑为 6层全现浇钢筋混 凝土框架结构，局部7层。建筑面积7113.28m2,于1999年建成，平面见图1。目前的使用 情况为：12层为餐饮，34层为桑拿，56层为卡拉OK歌舞厅。在2002年8月的质量 检查中发现部分框架梁梁端存在明显斜裂缝，造成安全隐患。图1 结构平面D-E轴梁尺寸为250mm< 600mm E-F轴梁尺寸为250mmX 900mm2、房屋的非破损检测及评定结论在2002年8月的检测基础上，于2003年3月再次对房屋外观和框架梁进行普检。2.1 检测结果房屋外观质

2、量良好，框架填充墙表面均未发现斜裂缝。采用超声-回弹综合法进行框架梁混凝土强度检测， 再采用取芯法进行修正从而确定混凝 士强度值。检测结果表明，混凝土强度均大于22Mpa经普检，发现在第2、4、6层中有16根梁，共25个梁端出现斜裂缝，斜裂缝的倾斜角 度较大（普遍大于45° ）,裂缝宽度为0.10.3mm斜裂缝范围内箍筋间距基本满足设计要 求，对梁的抗剪承载力进行计算，也均满足设计要求。2.2 裂缝成因分析和可靠性鉴定结论由于建筑物外观良好，框架填充墙表面均未发现斜裂缝，梁端斜裂缝隔层出现，由此估 计斜裂缝不是由于基础不均匀沉降造成的，又因为存在梁端斜裂缝的梁的箍筋间距和计算承 载力

3、均满足设计要求（GB50292-1999 1中4.2.5条规定，把出现梁端斜裂缝的16根梁评级为du级，应对之进行抗剪加固3、混凝土梁的抗剪加固3.1 基本设计参数由加固平面图和构件尺寸可知，D-F轴跨截面尺寸：250m由600mm E-F跨梁截面尺寸： 250mm 900mm各梁的剪跨比均大于 3,取入=3。根据检测结果可知：混凝土强度均大于22MPa取C22;箍筋为4 8mm屈服强度为210 Mpa 箍筋间距按检测结果平均值计算。碳纤维布材料参数：厚度 tcf=0.11mm宽度 wcf=200mm曰二2.1 X 105 MPa,极限应变£ cuf = 1.5%o3.2 竖直粘贴加

4、固设计按我国在编规程 .中4.4规定，采取双L型片材U型竖直粘贴的加固方式。计算公式为：Vb <Vb,rc +Vb,cf( 1).2ncfWcftcfVb,cf =1-&f ,vEcf hcf(Scf Wcf )2 %f,v = (0.2+0.12 人)fu(3)3式中，Vb为梁的剪力设计值；M,rc为未加固钢筋混凝土梁的受剪承载力，按现行国家规范的 规定计算；Ucf为碳纤维片材承担的剪力；8 cf, v为达到受剪承载力极限状态时碳纤维片材 的应变；为碳纤维片材受剪加固形式系数，对封闭粘贴取 * =1.0,对U型粘贴取4=0.85 , 对侧面粘贴取4 =0.70;人为剪跨比。应该

5、指出，上述公式国是国内外部分研究者和设计指南编写组通过碳纤维片材对混凝土 简支梁进行抗剪加固的试验研究建立起来的。而连续梁的抗剪破坏发展方式与简支梁有显著 区别，见图2。图2简支梁连续梁粘贴有效长度对比（a） -U型粘贴；（b）-简支梁;（c）- 连续梁；（d）侧面粘贴；（e）-简支梁简支梁（如图2b）在正弯矩作用下梁顶受压梁底受拉，临界斜裂缝在梁底面a处最宽，梁上部b处最小。而连续梁端的破坏发展形式相反（如图示2c）,由于负弯矩的存在，梁底受压而梁顶受拉，临界斜裂缝在梁顶面 b处最宽，梁下部a处最小。就抑制斜裂缝开展而言， 在简支梁中的AD范围粘贴效果最佳，而在 CF范围粘贴加固作用最小。这

6、是因为简支梁 中加固效果最好的AD范围的粘结锚固长度最大（见图2b中的阴影部分），这样便充分发挥 了 U形粘贴方式的优势。而抑制连续梁斜裂缝开展的最佳部位是图2c中的CF范围，但必须指出，在此范围内U形布的有效锚固长度恰好最短（见图2c阴影部分），故加固效果很小。 在BE范围粘贴，对此两种梁的加固效果则相似。 可见U形粘贴的加固效果对于连续梁而言 只相当于侧面粘贴（见图2c和图2e）0所以对于连续梁，U形粘贴应按侧面粘贴来考虑，取 *=0.700表1 加固前抗剪承载力Vb, rc和加固后抗剪承载力的提高百分比加固位置梁高h/mm箍筋间距/mm加固前承载力V>r,c /10 5N纤维承载力

7、Vb, cf/10 5N水平宽度i o/mm承载力共提高%三层5-E-F E 端9001103.1681.4580045.77三层6-E-F E 端9001252.9161.45120049.72三层8-E-F E 端9001202.9931.45100048.45三层9-E-F E 端9001852.3171.45100062.58三层9-E-F F 端9001173.0421.4580062.58五层4-E-FE端9002002.2241.45100065.21五层5-E-FE端9001542.5681.45100056.46五层5-E-FF端9001542.5681.45100056.4

8、6五层6-E-FE端9001193.0091.45100048.18五层6-E-FF端9001202.9931.4580048.45五层9-E-FF端9002002.2241.45100065.21天面4-E-FE端9002002.2241.4560065.21天面4-E-DD端6001311.8670.90680048.53天面5-E-FE端9001232.9461.45100049.22天面6-E-FF端9001212.9771.4580048.70天面6-D-EE端6002001.4610.906160062.00天面7-D-EE端6002001.4610.90660062.00天面7-

9、E-FF端9001143.0941.4580046.86天面8-E-FE端9001093.1871.4580045.49天面8-E-FF端9001672.4521.4580059.14天面8-D-EE端6001092.0940.906140043.26天面8-D-ED端6001481.7280.90660052.44天面9-E-FE端9001163.0591.4580047.39天面9-E-FF端9001033.3111.4580043.80天面9-D-EE端6002001.4610.906120062.00(1)还应指出，规程推荐公式在两处局限，在实际工程应用中容易让人产生如下误解: 式中h

10、cf表示FR刖剪承载力随梁高增高（粘结长度增加）而增加，但实际上如果粘结长度已经足够长，FRP脱胶时的应力水平不会随着粘贴长度的增加而增加；（2）式中（scf+wcf）表示只要纤维宽度和间距之和一定，承载力与粘贴纤维片数量多少无关（如图 2c中，若以相同的间距（Scf+Wf）分别粘贴两片与三片的承载力计算结果一样）。可见容易造成误导。建议将公式修正为下式:Vb, cf =2 巾 i cf ncf wcf t cf s cf, v Ef (i cf w hcf / (w；f+s cf)式中，i cf为与剪切裂缝相交的有效粘贴的纤维片材的片数。本工程中按竖直 U形方式粘贴一层碳纤维布，为了保证足够

11、的抗剪承载力，取碳纤维片材条带净间距 Scf =0 ,其承担的男力为 Vb, cf。EF跨梁：hcf =800mm, X =3.0 ,贝U Vb, cf=1.45 X 105NDE跨梁：hcf =500mm,入=3.0 ,贝U Vb, cf=0.906 X 105N3.3加固前抗剪承载力Vb,rc和加固后抗剪承载力的提高百分比加固前抗剪承载力Vb, rc按如下规范公式6计算。计算结果见表1。0.2AVb,rc = fcbho +1.25fyvjh0（5） 1.5s根据裂缝情况确定各梁端竖直粘贴碳纤维片材总宽度I o （如图2c）,为保证有足够的竖直碳纤维布与斜裂缝相交，取L o> hcf （见表1）。最后在纤维上端贴上压条，使斜裂缝末端处 有纵横纤维作用，以应对该处的复杂应力状态。可见，粘贴碳纤维布