CN101466906B - 钢筋混凝土柱状建筑物的使用碳纤维的韧性增强改建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种韧性增强改建方法，其通过将改建材料的缠绕间距最佳化，采用比常规方法更小的碳纤维消耗量以降低的成本实现满足新的抗地震标准的韧性，并且在实施作业之后能够在发生中等级别的地震的情况下容易地检查出在混凝土中裂纹等的产生，通过下列步骤进行改建：通过在离柱状建筑物1的上端部和下端部的尺寸不超过2D(D表示柱子的横截面高度)的韧性增强改建区域中，从所述柱状建筑物的所述端部将含有碳纤维的改建材料以规定的间距缠绕，使得缠绕间距(P)不小于5cm并且P/D不大于1/3。

Description

钢筋混凝土柱状建筑物的使用碳纤维的韧性增强改建方法
技术领域
本发明涉及一种通过使用碳纤维改建由混凝土制成的柱子或由钢筋混凝土制成的柱状建筑物，如桥墩和烟囱的方法，更具体地，涉及一种增强韧性的改建方法。
背景技术
尽管由混凝土制成的柱子或现有的混凝土建筑物如桥墩和烟囱的屈服强度由于老化损坏而降低，这些建筑物表现出根据建造时适用的设计标准而大大不同的强度水平。在最近的Great Hanshin-Awaji地震中，对满足日本在1981年实施的新的抗地震条例标准的建筑的破坏较轻微。由于这次的经验，进行基于新的抗地震标准的检查，并且还要求现有的建筑物符合新的抗地震标准。
在现有建筑物的情况下，如果拆除这些建筑物，而建造新的建筑物，则可以得到符合新的抗地震标准的建筑物。然而，建造需要长时间，并且成本极大。因此，只要现有的建筑物没有大的损坏，通常进行地震改建作业。
钢板接合方法(涉及将钢板缠绕在柱子周围的改建方法)作为这样的地震改建作业是已知的。然而，因为钢板的重量重，因此这种方法在用其进行建造的情况下差。另外，由于发生生锈等，这种方法造成了长期耐久性的问题。
另一方面，出于轻质和长期耐久性的观点，已知有一种涉及使用其中采用增强纤维的改建材料的改建方法。在使用增强纤维的改建作业中，首先，在矫正被改建的不规则部分等之后，根据需要形成底漆(primer)层，将增强纤维板粘住并且用冷固性树脂浸渍，使其固化，由此在要修复和改建的表面上将增强纤维板转变为纤维增强塑料(FRP)板，并且牢固地固定到该表面上。包括粘住预先固化的FRP板的方法也是已知的。
非专利文件1描述了用于将采用碳纤维板的地震改建方法的应用扩展到铁路高架桥柱子上的地震改建方法和建造指南。改建方法分为三种方法：意在提高构件的剪切屈服强度的抗剪切应力改建，意在提高构件的韧性的韧性增强改建，以及意在提高构件的抗弯强度的抗弯曲应力改建。
当通过采用碳纤维板进行地震改建时，通常的实践是通过组合柱子中部的抗剪切应力改建和柱子的上端部和下端部的韧性增强改建进行地震改建(参见图12)。抗剪切应力改建的改建区域覆盖柱子高度L的整个区域，而在柱子上端部和下端部的区域进行韧性增强改建，所述区域的高度为柱子宽度D(柱子的横截面高度)的两倍(2D)。
图13显示了在钢筋混凝土柱子的塑性铰链区域变成粒状团块的混凝土的状态。在涉及韧性增强改建的常规改建方法中，通常的实践是进行改建使得在塑性铰链区域变成粒状团块的混凝土被约束并且密封而不脱离到外面。因此，同样在通过采用碳纤维板缠绕的韧性增强改建中，通过采用没有间隙的改建材料覆盖进行改建。
在将FRP板以规定的量粘附到整个表面上的情况下，在过去的实验实例中，已知的是增强纤维由于在提供塑性铰链区域的基部中的增强件在极限行为中鼓起而断裂，结果混凝土建筑物以脆性的方式断裂。特别是在FRP的改建量小时，显著发生增强纤维的断裂。
因此，必需层叠大量的FRP板以实现满足新的抗地震标准的韧性。在成本方面，这是不实际的，迄今，这种方法仅仅在少量实例中采用。
如果通过这种方法实施地震改建作业，则在实施作业之后，采用增强纤维板覆盖混凝土表面。因此，在发生中等级别地震的情况下，很难进行检查在混凝土中是否出现裂纹等的判断。
当采用碳纤维板缠绕整个表面时，阶梯状部分、突部、不规则等的调整对于获得足够的粘附性是必不可少的，这使得作业过程变得复杂并且导致成本增加，延长的建造期限等。
例如，图14显示了当存在大的陡峭部分时进行的打基础(ground)准备。必需以这样的方式进行修复：将陡峭部分的上部削去，并且在下部填充灰浆等，使得下部与被削去的表面连续。同样对于由形状的不均匀性引起的小的阶梯状部分，要求在进行削除准备之后，通过在涂覆底漆的表面达到指触干燥(set-to-touch)的状态后使用环氧基腻子将涂覆底漆的表面变平滑，由此调整该表面以确保碳纤维板牢固地粘附到柱子表面上。
专利文件1(日本专利公开号62-244977)和专利文件2(日本专利公开号62-242058)描述了用于以螺旋方式缠绕高强度长丝线的方法作为现有的混凝土柱子的地震改建方法。专利文件3(日本专利公开号2000-73586)公开了即使当存在障碍物如翼墙时，也能通过在缠绕改建带的部分中提供翼墙的开口的缠绕FRP改建带的方法。专利文件4(日本专利公开号2002-115403)提出了类似地改建带墙壁的混凝土柱子的方法，所述方法包括在柱子的纵向上间隔地在墙壁中形成多个通孔，并且将增强纤维线束穿过每一个通孔缠绕在柱子的外围。如果通过使用线、带等以这种方式进行改建，则在实施作业之后的检查是可以的。
在专利文件1至4中描述的所有这些建造方法中，研究了混凝土建筑物的抗剪切应力改建，但是丝毫没有涉及满足新的抗地震标准的韧性。
非专利文件1：“采用碳纤维板的铁路高架桥柱子的地震改建方法-设计和建造指南(Seismic Retrofit Methods of Railroad Elevated BridgeColumns by Carbon Fiber Sheets-Design and Construction Guidelines)”第3版，由Railway Technical Institute于2003年6月4日出版
专利文件1：日本专利公开号62-244977
专利文件2：日本专利公开号62-242058
专利文件3：日本专利公开号2000-73586
专利文件4：日本专利公开号2002-115403
发明内容
本发明所要解决的问题
本发明的目的是提供一种韧性增强改建方法，所述改建方法通过将改建材料的缠绕间距最佳化，可以以与常规板粘附方法的碳纤维量相等或更小的碳纤维量实现满足新的抗地震标准的韧性，减少打基础准备的成本和时间，并且在实施作业之后能够在发生中等级别的地震的情况下容易地检查出在混凝土中裂纹等的产生。本发明还提供即使达到极限抵抗力，也防止混凝土建筑物的脆性断裂，而不使增强纤维断裂的改建方法。
解决问题的手段
作为认真研究解决上述问题的结果，本发明人发现，通过采用具有优异的环境抵抗力并且长期稳定的碳纤维作为增强纤维，并且以规定的间距缠绕碳纤维，可以提供一种改建方法，该改建方法降低增强纤维的需要量，防止在采用常规的碳纤维板的整个区域改建中所观察到的增强件在极限行为中的鼓起，并且能够容易地检查裂纹等的产生。
即，本发明涉及一种用于由钢筋混凝土制成的柱状建筑物的韧性增强改建方法，其特征在于通过在离所述柱状建筑物的上端部和下端部的尺寸不大于2D(D表示柱子的横截面高度)的韧性增强改建区域中，从所述柱状建筑物的所述端部将含有碳纤维的改建材料以规定的间距缠绕，使得缠绕间距P不小于5cm并且P/D不大于1/3，改建由钢筋混凝土制成的所述柱状建筑物。
本发明的优点
根据本发明，将碳纤维以规定的间距缠绕，并且使施加到混凝土建筑物上的应力分布在整个建筑物上，由此改建构件可以采用少量的增强纤维经得住高达规定的变形性能的应力，并且不再发生在采用碳纤维板的常规的全部区域改建中所观察到的增强件在极限行为中的鼓起，以及在改建量小时发生的增强纤维的断裂，结果可以显著提高混凝土建筑物的韧性。
因为以规定间距缠绕碳纤维，因此即使存在阶梯状部分等，也不必大范围打基础准备，并且可以降低成本和缩短建造期限。
附图说明
图1是说明如何缠绕改建构件的图：(a)显示了以条状缠绕改建构件；以及(b)显示了螺旋地缠绕改建构件；
图2是显示在改建构件的缠绕宽度W和缠绕间距P之间的关系的图：(a)显示了使用条状改建构件的情况，以及(b)显示了使用绳状改建构件的情况；
图3显示了编织的碳纤维改建构件的示意性侧视图；
图4是显示其中将本发明的韧性增强改建方法和抗剪切应力改建方法组合的改建方法的图；
图5(a)和5(b)是说明在实施例中采用的试样(混凝土柱子)的图；
图6是显示试样编号1(没有改建)的负荷-位移曲线的图；
图7是显示试样编号2(条，5cm间距)的负荷-位移曲线的图；
图8是显示试样编号3(条，10cm间距)的负荷-位移曲线的图；
图9是显示试样编号4(条，10cm间距)的负荷-位移曲线的图；
图10是显示试样编号5(编带，10cm间距)的负荷-位移曲线的图；
图11是显示在剪切强度的安全裕度和韧性比率之间的关系的图；
图12是说明柱状构件的韧性增强的改建区域和抗剪切应力改建区域的图；
图13是说明RC柱子在极限行为中的断裂状态的图；和
图14是说明在常规方法(板方法)中的打基础准备(阶梯状部分修复)的图。
符号说明
1，11 钢筋混凝土(RC)柱子
2  改建构件
12 柱墩
13 主增强件
14 环箍
P  间距
W  缠绕间距
H  缠绕高度
具体实施方式
在本发明中对韧性所用的术语是与非专利文件l的描述一致的那些术语。剪切应力的安全裕度是剪切屈服强度与弯曲屈服强度的比率，并且由(Vu·a/Mu)表示。这里，Vu是柱子构件的设计改建剪切屈服强度，a是剪切跨度，并且Mu是柱子构件的设计改建弯曲屈服强度。韧性比率μ是通过将可以保持在屈服点Py的屈服强度(在试验试样的轴向张力增强条屈服时产生的水平负荷)时的临界位移δ极限除以在屈服点δy的位移(在试验试样的轴向张力增强条屈服时产生的水平位移)而得到的值。在非专利文件1中，对于采用碳纤维板的设计改建韧性比率μ，显示了与剪切强度的安全裕度相关的计算式。
柱子构件的设计改建剪切屈服强度Vu是混凝土的份额Vcd、剪切增强条的份额Vsd和碳纤维板的份额VCFd之和，并且如果所要改建的钢筋混凝土柱子相同，则设计改建剪切屈服强度Vu根据碳纤维板的份额VCFd增加或者降低。因为在韧性增强改建中的碳纤维板对碳纤维板的弯曲屈服强度的贡献小于对剪切屈服强度的贡献，因此剪切强度的安全裕度根据碳纤维板的改建量变化。因此，如果采用相同的碳纤维板，则剪切强度的安全裕度越低，碳纤维的消耗量越小。
在包括以一定间距缠绕改建材料的韧性增强改建方法中，以小的剪切强度安全裕度获得高韧性。因此，即使以预先设定在低值的剪切强度安全裕度进行设计，也可以进行充分的韧性增强改建。即，这导致碳纤维的消耗量的降低。特别是，在本发明中，当设计韧性比率低时，可以预计碳纤维消耗量的降低。
在本发明中，通过将含有碳纤维的改建材料以规定的间距缠绕在韧性增强的改建区域进行改建。即，不是将改建材料缠绕在整个韧性增强的改建区域上，而是其中缠绕改建材料的部分和其中不缠绕改建材料的部分交替出现。作为其结果，施加到构件上的力适当地分布，并且可以防止增强件在极限行为中鼓起。据认为，采用缠绕碳纤维板的常规的全部区域改建方法对抑制主增强件的弯曲的发生几乎没有作用(参见例如论文“通过碳纤维缠绕改建的桥墩的变形性能的研究(A Study of Deformation Performanceof Bridge Pier Retrofitted by Carbon Fiber Wrapping)”Concrete TechnologyAnnual Collection of Papers，第22卷，第3期，235-240页)。由采用缠绕碳纤维板的常规的全部区域改建，丝毫不能预见本发明的方法的以下效果：可以抑制主增强件的鼓起(弯曲)。在采用缠绕碳纤维板的常规的全部区域改建中，力以大的应变形式施加，特别是施加到距基部不大于1.5D的塑性铰链区域上，并且发生增强件的鼓起，而且当改建构件的量小时，由于这种鼓起，切断了改建构件，从而导致构件的脆性断裂。由于这种原因，考虑到安全性，即使在设计韧性比率低时，也需要大量的碳纤维。然而，在本发明中，采用小的改建量获得了高的韧性，并且防止了增强件在极限行为中的鼓起，结果本发明具有还可以防止脆性断裂的优异效果。
在图1(a)和1(b)中显示了用于缠绕改建构件的方法。在与RC柱子的构件的轴向成直角的方向上，以条状形式缠绕改建构件(环箍缠绕)(图1(a))。还有相对于柱子构件的轴向倾斜地缠绕改建构件的方法，并且在这种缠绕方法中，还可以螺旋地缠绕长的改建构件(螺旋缠绕)(图1(b))。顺带提及，同样在螺旋缠绕中，如图1(b)中所示，适宜的是在与构件的轴向成直角的方向上缠绕起始端和末端以便于固定。
在由钢筋混凝土制成的柱子中，将主增强件安置在构件的轴向上，并且将环箍以规定间距安置以环绕该主增强件。同样，在以前的建筑标准法律中，规定以不大于D/2的间距安置环箍。在本发明中，必要的是采用条状的含有碳纤维的改建材料以比采用这些环箍更窄的间距改建钢筋混凝土柱子。在本发明中，缠绕改建材料使得P/D不大于1/3。如果间距P太窄，则与全部区域改建没有什么区别，并且不能获得本发明的效果。因此，改建是以不小于5cm的间距进行的。
在改建构件的缠绕宽度W和缠绕间距P之间的关系示于图2(a)和2(b)中。图2(a)显示了改建构件的宽度等于缠绕宽度W的情况，并且这里显示了碳纤维板条的一个实例。图2(b)显示了通过采用构件宽度窄于改建构件的缠绕宽度W的改建构件进行改建的情况，并且这里显示了通过采用绳状构件进行改建的情况。含有碳纤维的改建构件的缠绕宽度W是使得在改建构件之间以上述间距P形成间隙这样的宽度。例如，当采用5cm的间距，即最小间距时，缠绕宽度可以是比该间距更窄的宽度，例如3cm。如果采用宽的间距以得到规定的改建量，则必需使每一条的横截面变大。由于这种原因，必需增大缠绕宽度W或者增大横截面的高度H(增加层叠层的数量)。当横截面的高度为H并且缠绕宽度为W时，确定宽度W和高度H使得由W/H表示的高宽比不小于1，优选不小于1.5。当采用碳纤维板条时，适宜的是将其宽度在1cm至10cm的范围内并且其W/P不大于1/2的条以构件宽度、所需的板数量使用，并且在编带等的情况下，适宜的是以规定的缠绕次数缠绕改建构件，使得缠绕宽度W在1至10cm的范围内，并且W/P不大于1/2。更优选宽度W在2至5cm的范围内，并且在本发明的规定范围内采用较窄的间距。
<改建材料>
作为本发明中采用的含有碳纤维的改建材料，可以采用其中纤维在一个方向上取向的碳纤维板的条、其中使碳纤维长丝集中的线，其中将线捻在一起的索或绳，以及其中编织碳纤维长丝的编带等。
在本发明中采用的编带(＂Kumihimo＂)是通过机器生产的，并且大致分为8-线编带，16-线编带，实心绳索和更大数量的线束的编带。而且，还有其中以平面形状编织线束的平编带，以及其中以圆形编织线的绳索。图3显示了其中以圆形编织线束的编带的侧表面的示意图。特别是，当使用编带时，如在将稍后描述的实施方案中所示，可以以小的剪切强度安全裕度实现非常高的韧性比率。
使用碳纤维作为增强纤维。将玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、其它有机纤维等在不造成问题并且可以使用的范围内混合，并且可以根据用途适当地选择这些纤维。将在例如根据JIS K7073的碳纤维增强塑料的拉伸试验方法中，具有2.45×105N/mm2的拉伸模量的高强度型材料、具有4.40×105N/mm2的拉伸模量的中等弹性型材料以及具有6.40×105N/mm2的拉伸模量的高弹性型材料用作将被使用的增强纤维。
而且，在本发明中，将增强纤维如碳纤维用热固性树脂浸渍，并且用作改建材料。对于在浸渍中使用的树脂，可以使用冷固性或热固性环氧树脂、热固性树脂如聚酯基树脂、自由基反应型树脂如甲基丙烯酸甲酯等。特别是，优选使用冷固性环氧树脂，并且可以使用例如，由Konishi Co.，Ltd.生产的商品名为“Bond E2500”系列、“Bond E206”系列的那些等。
<改建方法>
在本发明中，改建是通过将含有碳纤维的改建材料以规定的间距缠绕在混凝土建筑物如柱子周围而进行的。如在非专利文件1的韧性增强的改建设计中所示，根据非专利文件1的设计改建韧性比率的计算式，通过由建筑物的屈服地震强度和等效固有周期得到设计塑性比率(设计韧性比率)，适当地设计改建量。在常规的全部区域改建中，考虑了由增强件在极限行为中的鼓起所引起的增强纤维的断裂，并且即使在允许较低的设计韧性比率的情况下，必需采用比由计算式计算的改建量略大的改建量进行改建。然而，在本发明中，采用通过计算式计算的改建量获得了比足够的效果更大的效果，并且采用比通过计算式计算的改建量更小的改建量表现出了高的韧性增强改建效果。如在稍后描述的实施方案中所示，在本发明中，可以在2.2的剪切强度安全裕度实现7的韧性比率，因此可以通过采用这些值作为指导降低改建量。
在由钢筋混凝土制成的柱子的韧性增强改建中，如非专利文件1中所述，在离柱子的上端部和下端部2D的韧性增强的改建区域进行改建。尽管在改建覆盖2D的韧性增强的改建区域以外的抗剪切应力改建区域时没有问题，但这是浪费的，原因是韧性增强改建的改建量超过了进行剪切增强改建的需要量。例如，在采用宽度为3cm的碳纤维板并且将碳纤维板的构件宽度设定为缠绕宽度W，以10cm的间距进行改建的情况下，必需将构件缠绕约5层，以实现10的韧性比率。然而，为了实现必要的剪切性能，如果以相同的间距进行缠绕，则层数是约0.2。即，改建量差别高达25倍。然而，同样在本发明中，适宜的是与常规改建一样，组合进行韧性增强改建和抗剪切应力改建。在除韧性增强的改建区域以外的抗剪切应力改建区域中的改建方法不受特别限制，并且可以将常规方法用于除韧性增强的改建区域以外的抗剪切应力改建区域。特别是，为了使应力分布在整个柱子上，优选使用包括在抗剪切应力改建区域也通过提供间距进行改建的方法。例如，如图4中所示，可以在韧性增强的改建区域通过本发明的方法进行韧性增强改建，并且在除韧性增强的改建区域以外的抗剪切应力改建区域通过降低改建量，即伴随加宽间距或者减少层叠数量，进行抗剪切应力改建。
当柱子等的横截面为矩形时，优选去角，从而形成圆形的形状。而且，为了保持表面的漂亮外观，或者进一步提高改建构件的耐久性，可以通过将修整灰浆涂覆到其上缠绕改建构件的表面上或者将油漆等喷涂到表面上进行修整。而且，还可以通过在被缠绕的柱子中钻出浅孔，缠绕改建构件以将其嵌入凹槽中，并且采用灰浆等填充改建构件，在改建部分保持柱子的外观和形状的同时进行改建。顺带提及，在本发明中，迄今在常规的板粘附方法中进行的大范围打基础准备等变得不必要，因此，对于具有这样的阶梯状部分的建筑物，可以缩短建造期限，并且显著降低成本。
优选的是，为了改善改建构件和混凝土之间的粘附，对要改建的部分进行底漆处理。与改建构件的浸渍树脂一样，可以有利地使用冷固性或热固性环氧树脂、热固性粘合剂如聚酯基树脂等作为底漆。例如，优选由Konishi Co.，Ltd.生产的商品名“Bond E800”系列的底漆等。
实施例
将在下面通过给出实施例具体描述本发明。然而，本发明不限于这些实施例。顺带提及，在下列实施例中，通过下列试验方法进行评价以确定改建效果。
<试样>
如图5(a)和5(b)中所示，使用具有由符号12表示的1200mm×1200mm×500mm的柱墩部分和300mm×300mm×100mm的柱子部分(纵向增强件13:12-D19；环箍14:6φ，200)的RC柱子11作为试样。在试样的制造中，使用钢模并且在混凝土浇铸的7天之内进行模移除。之后，在室内进行固化。以20mm的R将该试样去角，然后用碳纤维改建。
<改建构件>
在试验中使用的碳纤维是由Toray Industries，Inc.生产的商品名为“TORAYCA T700S-12K”(拉伸强度：4900MPa，拉伸模量：230GPa，TEX：800g/km)的产品。通过编织7捆制造每一个编带，每一捆由5根线束组成。编带具有15mm的宽度和30g/m的重量。对于条，使用相同的碳纤维，并且制造宽度为30mm并且重量为30kg/m的直条。
将这样制造的编带和条用环氧树脂(“Bond E2500”，商品名，由KonishiCo.，Ltd.生产)浸渍，由此制造改建构件。每一种制造的改建材料的物理性能示于下表2中。
[表1]
 
改建构件 重量(g/m) 拉伸强度(N/mm2) 拉伸模量(N/mm2) 断裂应变(×106)
CF编带 30 2,224 1.06×105 23,400
CF条 30 3,800 2.39×105 16,300
<负载试验>
将底漆(“Bond E810L”，商品名，由Konishi Co.，Ltd.生产)涂覆到试样的改建区域的整个表面上，并且以条状形式缠绕改建构件(环箍缠绕)。根据由Railway Technical Institute出版的“采用碳纤维板的铁路高架桥柱子的地震改建方法-设计和建造指南”确定改建构件的改建量(设计式：μ＝2.8+1.15×(Vu·a/Mu))。在制造CF编带和CF条之后，在室温下进行7天老化，之后进行负载试验。试验条件的组合示于表3中。
通过使用PC钢条将试样的柱墩部分固定到反作用底板上，将与1N/mm2的压缩应力对应的恒定轴向力的垂直负荷施加到试样的顶部，并且将正负重复负荷交替地水平施加在柱子高度为800mm的位置。
[表2]
 
样品 改建构件 构件宽度(mm) 缠绕间距(P) P/D 缠绕宽度W(mm) 层叠的改建构件的数量
编号1 没有改建 - 没有改建 - - -
编号2 CF条 30 50-mm间距 1/6 30 3
编号3 CF条 30 100-mm间距 1/3 30 5
编号4 CF条 30 100-mm间距 1/3 30 1
编号5 CF编带 15 100-mm间距 1/3 30 5次缠绕
通过测压仪测量所施加的负荷，并且通过位移计测量试样在柱子的各个位置的位移。通过施加负荷进行测量，直至试样达到断裂或者试验机达到其变形性能的极限(15δ)。在试验结束时试样的性能示于表3中。显示在位移和负荷之间的关系的负荷-位移曲线示于图6至10中。
[表3]
 
样品 剪切强度的安全裕度 设计的最大韧性 最大韧性的实验值 设计的水平屈服强度(kN) 水平屈服强度的实验值(kN) 断裂类型 图
编号1 0.5 - - 120 131 剪切断裂 6
编号2 10.1 14.4 15以上 174 195 弯曲，在CF中没有断裂 7
编号3 8.5 12.6 11 174 198 弯曲，在CF中没有断裂 8
编号4 2.2 5.4 7 174 210 弯曲，在CF中没有断裂 9
编号5 5 8.5 15以上 174 193 弯曲，在CF中没有断裂 10
图11显示了在剪切强度的安全裕度和最大韧性的实验值之间的关系。在图11中，还显示了非专利文件1的设计改建韧性比率的计算式。如从图11中明显看出，在其中采用CF条的试样(编号2至编号4)中，获得了基本上相当于通过使用碳纤维板所设计的最大韧性的结果。在其中采用编织的CF的试样(编号5)中，获得了比通过使用碳纤维板所设计的最大韧性好得多的结果。在使用本发明的任何试样(编号2至编号5)中，没有观察到主增强件在极限行为中的鼓起，并且没有发生CF改建材料的破裂和脆性断裂。在所有情况下，容易检查试验后的表面状态。
满足韧性比率的实验值所必需的碳纤维的量由说明书中的计算式计算。结果示于下表中。由编号4的结果，能够在允许低的最大韧性的情况下证实碳纤维的量的降低效果。顺带提及，在采用碳纤维板的整个表面改建作业的实际实施中，可以由本发明的方法预计大于该值的降低效果，原因是考虑到由增强件在极限行为中的鼓起所引起的纤维板破裂，采用更大量的碳纤维。同样在使用编织的CF的编号5中，证实了碳纤维的量的降低效果。
[表4]
 
试样 最大韧性的实验值 每m2的碳纤维量(g/m2) 满足实验值的碳纤维的设计量(g/m2)
编号1 - - -
编号2 15以上 1800 1890
编号3 11 1500 1230
编号4 7 300 570
编号5 15以上 1500 1890

Claims (3)

1.一种由钢筋混凝土制成的柱状建筑物的韧性增强改建方法，其特征在于通过在离所述柱状建筑物的上端部和下端部不超过2D的韧性增强改建区域中，从所述柱状建筑物的所述端部将含有碳纤维的改建材料以规定的间距缠绕，使得缠绕间距P不小于5cm并且P/D不大于1/3，改建所述由钢筋混凝土制成的所述柱状建筑物，其中D表示柱子的横截面高度。
2.根据权利要求1所述的由钢筋混凝土制成的柱状建筑物的韧性增强改建方法，其特征在于采用碳纤维板条作为所述含有碳纤维的改建材料，所述碳纤维板条的宽度W在1cm至10cm的范围内，并且其中W/P不大于1/2的碳纤维在一个方向上取向，并且在于将所述碳纤维板条以规定数量的具有构件宽度的板的形式缠绕。
3.根据权利要求1所述的由钢筋混凝土制成的柱状建筑物的韧性增强改建方法，其特征在于使用编织的含有碳纤维的改建材料作为所述含有碳纤维的改建材料，并且在于将所述编织的含有碳纤维的改建材料以规定的缠绕次数缠绕，使得宽度W在1cm至10cm的范围内，并且W/P不大于1/2。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672110B (zh) * 2009-09-18 2011-08-10 北京筑福建筑事务有限责任公司 采用碳纤维加固砌体结构提高结构抗震性能的方法和结构
JP5428899B2 (ja) * 2010-01-27 2014-02-26 Ｊｆｅスチール株式会社 塔状構造物の補強方法
JP5467950B2 (ja) * 2010-07-02 2014-04-09 三井住友建設株式会社 構造物の補強工法
TWI596264B (zh) * 2011-06-02 2017-08-21 Formosa Taffeta Co Ltd Reinforcement jacket and concrete columns of the reinforcement method
KR101086853B1 (ko) * 2011-09-02 2011-11-25 계명대학교 산학협력단 건물기둥 구조물 내진 보강 구조체
KR101499820B1 (ko) * 2013-09-09 2015-03-12 (주)아리터 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법
JP2015178765A (ja) * 2014-02-27 2015-10-08 電源開発株式会社 鋼製中空円筒構造物の補強構造
JP6326000B2 (ja) * 2014-06-10 2018-05-16 株式会社熊谷組 鉄筋コンクリート柱補強用鋼板の変形抑制方法及び締付用帯状部材
CN104481082B (zh) * 2014-12-08 2016-02-24 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 碳纤维复合钢管混凝土柱及其建造方法
KR101641657B1 (ko) * 2015-06-29 2016-07-21 김경욱 노후 구조물의 보수 보강 구조체 시공 방법
CN105781143A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 华北水利水电大学 一种利用frp加固混凝土剪力墙的装置及方法
JP6386616B1 (ja) * 2017-04-14 2018-09-05 川田工業株式会社 鋼構造物における垂直接合部の補修補強方法、及び、垂直接合部用補強材
JP7199859B2 (ja) * 2018-07-13 2023-01-06 清水建設株式会社 コンクリート柱
WO2020106405A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Ocv Intellectual Capital, Llc Composite rebar
FR3144172A1 (fr) * 2022-12-21 2024-06-28 Soletanche Freyssinet Procédé de réparation d’un ouvrage de construction, et élément porteur de charge résultant du procédé

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4786341A (en) * 1986-04-15 1988-11-22 Mitsubishi Chemical Industries Limited Method for manufacturing concrete structure

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151371A (ja) * 1984-12-26 1986-07-10 株式会社大林組 既存柱の補強方法
JPH04360944A (ja) * 1991-06-07 1992-12-14 Mitsui Constr Co Ltd 柱部材の補強材
JPH06288099A (ja) * 1993-04-02 1994-10-11 Mitsui Constr Co Ltd コンクリート構造物の補修方法
JP3768349B2 (ja) * 1998-03-30 2006-04-19 戸田建設株式会社 壁付き柱の補強工法
JP3497113B2 (ja) * 2000-03-15 2004-02-16 横浜ゴム株式会社 コンクリート構造物の耐震補強方法
JP2002106176A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Toho Tenax Co Ltd コンクリート補強・補修用一方向強化繊維シート
JP4087827B2 (ja) * 2004-09-16 2008-05-21 三井住友建設株式会社 橋脚の補強工法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4786341A (en) * 1986-04-15 1988-11-22 Mitsubishi Chemical Industries Limited Method for manufacturing concrete structure

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭62-244977A 1987.10.26
JP特开2006-83612A 2006.03.30
JP特开平11-280268A 1999.10.12
JP特开平4-360944A 1992.12.14
JP特开平6-288099A 1994.10.11

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