CN109838037A - 一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造 - Google Patents

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黄镇
李潇
赵英凯
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Abstract

本发明公开了一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,包括混凝土板和抗冲切三维纤维增强复合材料网格筋。将抗冲切三维纤维网格筋布置在易发生冲切破坏的板柱节点区域,可以提高混凝土板的抗冲切性能。纤维网格筋具有质量轻、强度高、耐腐蚀、无磁性等优点,因此可以用于海洋、港口等有腐蚀性的环境以及雷达设施、医疗核磁共振设备、地磁观测站等对磁性要求较高的结构中。

Description

一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造
技术领域
本发明属于混凝土结构技术领域,特别涉及一种配置新型三维纤维增强复合材料网格筋的混凝土结构。
背景技术
冲切破坏是突然发生的脆性破坏,破坏之前没有明显的征兆。结构在局部节点发生冲切破坏后为达到新的平衡状态将发生内力重分布,之前由失效节点承担的荷载将分配至相邻板柱节点,当结构不具有足够的强度储备时,相邻节点也会相继发生破坏,最终导致结构的整体倒塌。近年来,国内外由冲切破坏所引起的建筑物倒塌事故造成了大量的人员伤亡和经济损失。
传统的钢筋混凝土结构在开裂后,钢筋容易锈蚀,尤其是在海洋、港口等腐蚀性环境中,钢筋锈蚀后会导致结构的承载力降低,进而影响结构的正常使用甚至发生安全事故。钢筋混凝土结构会对电磁信号产生影响,因此无法应用于雷达设施、医疗核磁共振设备、地磁观测站等对磁性要求较高的结构中。
纤维材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、无磁性等优点,能够克服传统钢筋混凝土结构钢筋锈蚀和防电磁干扰差的缺点。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种新型三维纤维网格筋抗冲切构造,该构造形式能够有效提高混凝土结构的抗冲切性能。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
新型三维纤维网格筋抗冲切构造,包括混凝土板和抗冲切三维纤维网格筋,所述抗冲切三维纤维网格筋布置在板柱节点区域;抗冲切三维纤维网格筋由若干环向纤维和若干径向纤维垂直交叉组成;其中,所述若干径向纤维在两个方向分别平行设置且与环向纤维互相垂直,两个方向的径向纤维在所述环向纤维的顶部中心位置互相垂直。
进一步的,所述抗冲切三维纤维网格筋的高度等于混凝土板的高度减去混凝土保护层厚度。
进一步的,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维的弯起角度α为30°-60°。
进一步的,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维应与混凝土板的冲切破坏锥面相交,其交点在板与柱相交外边缘以外1/2-2/3h的范围内,h为混凝土板的高度。
进一步的,所述的抗冲切三维纤维网格筋的环向纤维在板的中上部环向封闭,在混凝土板的下部不用环向封闭,大于径向纤维10-50mm。
进一步的,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维间距和环向纤维间距的比例为1:0.5-2。
进一步的,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维截面面积和环向纤维截面面积的比例为1:0.5-2。
有益效果:本发明通过在混凝土结构中布置抗冲切三维纤维网格筋,能有效提高混凝土板的抗冲切性能。根据板的冲切破坏机理,裂缝首先会出现在板中部的剪拉区,三维抗冲切纤维网格筋的径向纤维与裂缝出现的位置垂直,会承担一部分拉力,控制混凝土裂缝的开展,减小裂缝宽度。抗冲切三维网格筋增加了其与混凝土之间的锚固长度,保证其不会发生粘结滑移破坏,并可以发挥材料强度高的特点。
附图说明
图1为新型三维纤维网格筋抗冲切构造示意图;
图2为图1中A-A的剖面图;
图3为抗冲切三维纤维网格筋示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,包括混凝土板和抗冲切三维纤维增强复合材料网格筋。将抗冲切三维纤维网格筋布置在易发生冲切破坏的板柱节点区域,可以提高混凝土板的抗冲切性能。纤维网格筋具有质量轻、强度高、耐腐蚀、无磁性等优点,因此可以用于海洋、港口等有腐蚀性的环境以及雷达设施、医疗核磁共振设备、地磁观测站等对磁性要求较高的结构中。
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-图3所示,一种新型三维纤维网格筋抗冲切构造,包括混凝土板1和抗冲切三维纤维网格筋2,混凝土板的厚度为h,抗冲切三维纤维网格筋由环向纤维a和径向纤维b组成,其中,所述若干径向纤维在两个方向分别平行设置且与环向纤维互相垂直,两个方向的径向纤维在所述环向纤维的顶部中心位置互相垂直。抗冲切三维纤维网格筋布置在易发生冲切破坏的板柱节点区域。
作为优选实施例,所述抗冲切三维纤维网格筋的高度等于混凝土板的高度减去混凝土保护层厚度。
作为优选实施例,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维的弯起角度α为30°-60°。
作为优选实施例,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维应与混凝土板的冲切破坏锥面相交,其交点在板与柱相交外边缘以外1/2-2/3h的范围内,h为混凝土板的高度。
作为优选实施例,所述的抗冲切三维纤维网格筋的环向纤维在板的中上部环向封闭,在混凝土板的下部不用环向封闭,大于径向纤维10-50mm。
作为优选实施例,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维间距和环向纤维间距的比例为1:0.5-2。
作为优选实施例,所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维截面面积和环向纤维截面面积的比例为1:0.5-2。
实施例
如图1-图3所示,一种新型三维纤维网格筋抗冲切构造,包括混凝土板1和抗冲切三维纤维网格筋2。抗冲切三维纤维网格筋由环向纤维a和径向纤维b组成。混凝土板的厚度为h,抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维和环向纤维的间距及截面面积可根据板的抗冲切要求确定。三维纤维网格筋发生弯曲的地方,其弯曲半径均大于10倍的网格筋的厚度。径向纤维的弯起角度α可根据板厚在30°-60°之间选择,径向纤维与冲切破坏锥面(假设为45°)的交点应在柱截面边缘以外1/2-2/3h的范围内。抗冲切三维纤维网格筋的纤维种类为弹性模量较高的碳纤维。
通过在混凝土板中布置抗冲切三维纤维网格筋,能有效提高混凝土板的抗冲切性能。根据板的冲切破坏机理,裂缝首先会出现在板中部的剪拉区,三维抗冲切纤维网格筋的径向纤维与裂缝出现的位置垂直,会承担一部分拉力,控制混凝土裂缝的开展,减小裂缝宽度。抗冲切三维网格筋增加了其与混凝土之间的锚固长度,保证其不会发生粘结滑移破坏,并可以发挥材料强度高的特点。纤维网格筋具有质量轻、强度高、耐腐蚀、无磁性等优点,因此可以用于海洋、港口等有腐蚀性的环境以及雷达设施、医疗核磁共振设备、地磁观测站等对磁性要求较高的结构中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:包括混凝土板和抗冲切三维纤维网格筋,所述抗冲切三维纤维网格筋布置在板柱节点区域;抗冲切三维纤维网格筋由若干环向纤维和若干径向纤维垂直交叉组成;其中,所述若干径向纤维在两个方向分别平行设置且与环向纤维互相垂直,两个方向的径向纤维在所述环向纤维的顶部中心位置互相垂直。
2.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述抗冲切三维纤维网格筋的高度等于混凝土板的高度减去混凝土保护层厚度。
3.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维的弯起角度α为30°-60°。
4.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维应与混凝土板的冲切破坏锥面相交,其交点在板与柱相交外边缘以外1/2-2/3h的范围内,h为混凝土板的高度。
5.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述的抗冲切三维纤维网格筋的环向纤维在板的中上部环向封闭,在混凝土板的下部不用环向封闭,大于径向纤维10-50mm。
6.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维间距和环向纤维间距的比例为1∶0.5-2。
7.根据权利1所述的一种新型三维纤维增强复合材料网格筋抗冲切构造,其特征在于:所述的抗冲切三维纤维网格筋的径向纤维截面面积和环向纤维截面面积的比例为1∶0.5-2。
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