CN112431436A - 一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法包括以下步骤：a、在楼板上表面划定若干FRP片安装位；b、于各FRP片安装位钻好螺栓安装孔；c、对FRP片安装位进行研磨清洁处理；d、在FRP片安装位施加环氧树脂粘结剂并粘贴FRP片；e、将FRP螺栓插入螺栓安装孔位置；f、施加环氧树脂粘结剂来进行灌浆；g、于FRP杆件上锚固端现场锚固上端套筒。本发明的抗冲切加固施工方法能有效对无梁楼盖的板柱节点位置进行加工，同时能提高无梁楼盖抗弯能力与抗剪能力，并能有效避免锚固失效、腐蚀以及脆性破坏，还能最大化充分利用加固材料。

Description

一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法

技术领域

本发明涉及无梁楼盖加固技术领域，尤其涉及一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法。

背景技术

无梁楼盖是一种不设梁、楼板直接支承在柱上、楼面荷载直接通过柱子传至基础的板柱结构体系；其中，无梁楼盖通常用于多层的工业与民用建筑中，如商场、冷藏库、仓库等；无梁楼盖与一般肋梁楼盖的主要区别是楼面荷载由板通过柱直接传给基础。这种结构传力简捷，而且增大了楼层净空。但是，由于没有主梁和次梁，钢筋混凝土板直接支承在柱上，因而楼板的厚度较大。

需指出的是，无梁楼盖中的楼板是一种双向钢筋混凝土结构单元，它承受垂直、水平两个方向的荷载，并将上述载荷直接转移到柱子上。然而，无梁楼盖在柱子附近存在很大的剪应力以及弯曲应力，它们会导致板和柱发生相互错动，进而导致无梁楼盖板柱节点的冲切破坏，冲切破坏带有锥体破坏和脆性破坏的性质。

针对无梁楼盖所存在的冲切破坏现象，传统无梁楼盖加固方法包括钢片外贴法、增大柱截面法、附加混凝土层法、FRP片外贴法、普通螺栓加固法等；对于上述传统无梁楼盖加固方法，在实际无梁楼盖加固过程中，存在以下问题，具体的：

1、钢片外贴法与FRP片外贴法虽然能够起到抗弯加固的作用，但反而会使板柱节点变成更脆性的结构；

2、FRP片的界面边缘存在高应力，使得剥离破坏模式依然是这类技术的本质缺陷之一，这也使得FPP片不能充分发挥其抗拉强度，存在过早的FRP剥离现象，影响加固效率；

3、钢片外贴法加固还存在钢片腐蚀的问题，影响加固效率；

4、增大柱截面法与附加混凝土层法会明显加大混凝土板的自重，对结构不利；

5、普通螺栓加固法虽然能避免无梁楼盖的脆性破坏，但也存在螺栓腐蚀，螺栓与混凝土之间粘结力的问题，影响加固效率；

6、GB50010和ACI混凝土结构设计规范在计算板抗冲切强度时，假定板受到冲切破坏时会形成45°的理想破坏锥体，因此目前加固方法多采用45度的理想锥体来进行加固，并且其抗力计算截面取破坏锥体的中断面周长，该中断面距离荷载施加位置0.5倍的板有效高度。但经过大量的实验发现，无论是在单轴竖向加载，还是在单调偏心加载，以及在抗震试验中，其锥体破坏倾角在20°-30°范围波动。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法能够有效地对无梁楼盖的板柱节点位置进行加工，同时能够提高无梁楼盖抗弯能力与抗剪能力，并能够有效地避免锚固失效、腐蚀以及脆性破坏，还能最大化充分利用加固材料。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖板包括有柱子、支承于柱子上的楼板，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法包括有以下步骤，具体的：

a、在楼板的上表面划定若干呈圆周环状均匀间隔排布的FRP片安装位，所有FRP片安装位呈放射状分布；

b、于各FRP片安装位的内端部、外端部分别钻好螺栓安装孔，各螺栓安装孔分别上下完全贯穿楼板；

c、对楼板的各FRP片安装位分别进行研磨清洁处理；

d、在楼板的各FRP片安装位分别施加环氧树脂粘结剂，而后于各FRP片安装位的环氧树脂粘结剂上粘贴FRP片；其中，各FRP片的内端部、外端部分别开设有与相应FRP片安装位的螺栓安装孔对齐布置的锚固孔，各锚固孔分别上下完全贯穿相应的FRP片；

e、待FRP片通过环氧树脂粘接剂粘贴好后，将FRP螺栓立即从下往上插入对应的螺栓安装孔位置；其中，FRP螺栓包括有呈直杆形状且竖向布置的FRP杆件，FRP杆件的上端部为上锚固端，FRP杆件的下端部为下锚固端，FRP杆件的下锚固端锚固有下端套筒；在将FRP螺栓立即从下往上插入对应的螺栓安装孔位置时，FRP杆件从下往上插入至螺栓安装孔内，FRP杆件的上端部延伸至楼板的上端侧且FRP杆件的上端部从下往上穿过FRP片相应的锚固孔，下端套筒抵靠于螺丝安装孔下端开口的边缘部且对FRP杆件进行限位；

f、待FRP螺栓插入至螺栓安装孔到位后，施加环氧树脂粘结剂来进行灌浆，环氧树脂粘结剂灌入至FRP螺栓与楼板之间并会在FRP螺栓与楼板之间形成环氧树脂灌浆层；

g、于各FRP杆件的上锚固端分别现场锚固上端套筒，FRP片通过上端套筒锚固压紧。

其中，所述FRP螺栓的下端套筒在工厂加工时进行锚固，在工厂锚固时，先用千斤顶将所述FRP杆件拉紧，然后再用夹钳将下端套筒压紧在FRP杆件上，以完成工厂预制锚固下端套筒。

其中，所述FRP杆件的下端部套装有下端FRP垫圈，下端FRP垫圈卡紧于所述下端套筒与所述楼板下表面之间。

其中，所述FRP杆件的上端部套装有上端FRP垫圈，上端FRP垫圈卡紧于所述上端套筒与所述FRP片上表面之间。

其中，所述上端套筒、所述下端套筒分别为不锈钢套筒。

其中，所述上端套筒、所述下端套筒的内壁分别为带肋表面，所述FRP杆件的上锚固端、下锚固端的锚固接触面也分别为带肋表面。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖板包括有柱子、支承于柱子上的楼板，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法包括有以下步骤，具体的：a、在楼板的上表面划定若干呈圆周环状均匀间隔排布的FRP片安装位，所有FRP片安装位呈放射状分布；b、于各FRP片安装位的内端部、外端部分别钻好螺栓安装孔，各螺栓安装孔分别上下完全贯穿楼板；c、对楼板的各FRP片安装位分别进行研磨清洁处理；d、在楼板的各FRP片安装位分别施加环氧树脂粘结剂，而后于各FRP片安装位的环氧树脂粘结剂上粘贴FRP片；其中，各FRP片的内端部、外端部分别开设有与相应FRP片安装位的螺栓安装孔对齐布置的锚固孔，各锚固孔分别上下完全贯穿相应的FRP片；e、待FRP片通过环氧树脂粘接剂粘贴好后，将FRP螺栓立即从下往上插入对应的螺栓安装孔位置；其中，FRP螺栓包括有呈直杆形状且竖向布置的FRP杆件，FRP杆件的上端部为上锚固端，FRP杆件的下端部为下锚固端，FRP杆件的下锚固端锚固有下端套筒；在将FRP螺栓立即从下往上插入对应的螺栓安装孔位置时，FRP杆件从下往上插入至螺栓安装孔内，FRP杆件的上端部延伸至楼板的上端侧且FRP杆件的上端部从下往上穿过FRP片相应的锚固孔，下端套筒抵靠于螺丝安装孔下端开口的边缘部且对FRP杆件进行限位；f、待FRP螺栓插入至螺栓安装孔到位后，施加环氧树脂粘结剂来进行灌浆，环氧树脂粘结剂灌入至FRP螺栓与楼板之间并会在FRP螺栓与楼板之间形成环氧树脂灌浆层；g、于各FRP杆件的上锚固端分别现场锚固上端套筒，FRP片通过上端套筒锚固压紧。通过上述步骤设计，本发明的无梁楼盖抗冲切加固施工方法能够有效地对无梁楼盖的板柱节点位置进行加工，同时能够提高无梁楼盖抗弯能力与抗剪能力，并能够有效地避免锚固失效、腐蚀以及脆性破坏，还能最大化充分利用加固材料。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明加固施工后的结构示意图。

图2为本发明加固施工后的的剖面示意图。

图3为本发明的FRP螺栓的分解示意图。

图4为无梁楼盖加固后产生的抗力图。

在图1至图4中包括有：

1——柱子 2——楼板

21——螺栓安装孔 3——FRP片

4——FRP螺栓 41——FRP杆件

411——上锚固端 412——下锚固端

421——上端套筒 422——下端套筒

431——上端FRP垫圈 432——下端FRP垫圈

44——带肋表面。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖板包括有柱子1、支承于柱子1上的楼板2，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法包括有以下步骤，具体的：

a、在楼板2的上表面划定若干呈圆周环状均匀间隔排布的FRP片3安装位，所有FRP片3安装位呈放射状分布；

b、于各FRP片3安装位的内端部、外端部分别钻好螺栓安装孔21，各螺栓安装孔21分别上下完全贯穿楼板2；

c、对楼板2的各FRP片3安装位分别进行研磨清洁处理，以清除FRP条带安装区域所有的污垢、油污、油脂或者其他粘结抑制材料；

d、在楼板2的各FRP片3安装位分别施加环氧树脂粘结剂，而后于各FRP片3安装位的环氧树脂粘结剂上粘贴FRP片3（如图1所示）；其中，各FRP片3的内端部、外端部分别开设有与相应FRP片3安装位的螺栓安装孔21对齐布置的锚固孔，各锚固孔分别上下完全贯穿相应的FRP片3；

e、待FRP片3通过环氧树脂粘接剂粘贴好后，将FRP螺栓4立即从下往上插入对应的螺栓安装孔21位置；其中，FRP螺栓4包括有呈直杆形状且竖向布置的FRP杆件41，FRP杆件41的上端部为上锚固端411，FRP杆件41的下端部为下锚固端412，FRP杆件41的下锚固端412锚固有下端套筒422；在将FRP螺栓4立即从下往上插入对应的螺栓安装孔21位置时，FRP杆件41从下往上插入至螺栓安装孔21内，FRP杆件41的上端部延伸至楼板2的上端侧且FRP杆件41的上端部从下往上穿过FRP片3相应的锚固孔，下端套筒422抵靠于螺丝安装孔下端开口的边缘部且对FRP杆件41进行限位；

f、待FRP螺栓4插入至螺栓安装孔21到位后，施加环氧树脂粘结剂来进行灌浆，环氧树脂粘结剂灌入至FRP螺栓4与楼板2之间并会在FRP螺栓4与楼板2之间形成环氧树脂灌浆层，该环氧树脂灌浆层能够保证FRP螺栓4与混凝土楼板2的协同工作，且环氧树脂灌浆层形成的粘结力能够保证FRP螺栓4的强度得到充分发挥；

g、于各FRP杆件41的上锚固端411分别现场锚固上端套筒421，FRP片3通过上端套筒421锚固压紧。

对于本发明的FRP螺栓4而言，FRP螺栓4的下端套筒422在工厂加工时进行锚固，在工厂锚固时，先用千斤顶将FRP杆件41拉紧，然后再用夹钳将下端套筒422压紧在FRP杆件41上，以完成工厂预制锚固下端套筒422。

另外，如图1至图4所示，FRP杆件41的下端部套装有下端FRP垫圈432，下端FRP垫圈432卡紧于下端套筒422与楼板2下表面之间；FRP杆件41的上端部套装有上端FRP垫圈431，上端FRP垫圈431卡紧于上端套筒421与FRP片3上表面之间。

优选的，上端套筒421、下端套筒422分别为不锈钢套筒；相对于传统的铝质套筒，不锈钢套筒的抗腐蚀性更好且硬度更大。

作为优选的实施方式，如图3所示，上端套筒421、下端套筒422的内壁分别为带肋表面44，FRP杆件41的上锚固端411、下锚固端412的锚固接触面也分别为带肋表面44。需解释的是，FRP杆件41的上锚固端411的锚固接触面为上锚固端411与上端套管锚固时接触面，FRP杆件41的下锚固端412的锚固接触面为下锚固端412与下端套管锚固时接触面。

在将下端套筒422锚固于FRP杆件41的下锚固端412时，分别采用带肋表面44设计的下端套筒422、下锚固端412412能够有效地加大锚固力；同样的，在将上端套筒421锚固于FRP杆件41的上锚固端411时，分别采用带肋表面4444设计的上端套筒421、上锚固端411能够有效地加大锚固力。

相对于传统无梁楼盖加固方法而言，本发明的抗冲切加固施工方法具有以下优势，具体的：

1、耐久性提高：本发明是基于FRP材料，而FRP材料能够抵抗腐蚀，这样就能增加结构的耐久性；

2、本发明的抗冲切加固结构将FRP片3外贴法、螺栓加固法有效地结合，通过多个呈圆周环状均匀间隔分布的FRP片3能够通过增加板柱节点的等效配筋率，以提高板柱节点的抗弯刚度，进而提高楼板2的抗弯承载能力；FRP片3的高抗拉强度能够减少楼板2裂缝宽度，进而减缓了冲切裂缝的形成，间接提高了楼板2抗冲切承载能力；

通过在FRP片33两端打入FRP螺栓4，两端的FRP螺栓4都能起到锚固的作用，而靠近柱端的FRP螺栓4则还能起到抗剪的作用；传统的无腹筋板柱节点在抗剪受力时，主要依靠受压区混凝土，纵筋销栓作用和骨料咬合进行受力。本发明通过于楼板2嵌入FRP螺栓4，即能使FRP螺栓4与其他抗剪作用一起直接抵抗剪力，从而直接提高了抗冲切承载力。

3、弥补变形能力，增加结构延性，使结构破坏变成延性破坏，FRP螺栓4能弥补单独使用FRP片3外贴法造成的结构变形能力降低的问题，因此这个加固结构不但能提高结构抗冲切承载力，同时能使结构的延性大大提高，避免了单纯使用FRP片3抗弯加固会造成结构破坏变得更加脆性的后果；

4、FRP螺栓4的锚固性能得到加强，避免锚固失效，使FRP片3的强度得到充分利用；对于传统的单独使用FRP外贴法进行加固时，FRP片3仅利用环氧树脂等粘结剂与混凝土楼板2产生粘结锚固，这样产生的锚固力是不够的，会在末端产生剥离破坏。而在本发明的加固结构中，结合了FRP螺栓4锚固，这样FRP片3的加固性能就能充分发挥，使板柱节点的抗冲切承载力进一步提高。

5、能够最大化充分利用加固材料：

51、冲切破坏角的重新选定：

按照以往的45度冲切破坏角进行加固时，会过低地得出板的抗冲切承载力，原因是当选取的冲切破坏角比较大时，所假定的名义剪切面周长相对来说就会变得更小，以致于分布在剪切面上的剪应力会变大，因此得出来的抗冲切承载力也会过低，这样在加固时就会使用更多的加固材料进行加固，导致材料的浪费，比如在柱端采用两排螺栓或者多排螺栓进行加固。为了更好地利用加固材料，本发明的加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度；

52、灌入环氧树脂粘结剂保证FRP螺栓4与FRP片3的粘结力，使FRP螺栓4的强度得到充分利用；本发明的加固施工方法在贯入FRP螺栓4后，马上使用环氧树脂进行灌浆封闭；于该加固施工方法中，所采用的FRP弹性模量与混凝土楼板2的弹性模量相差甚远，其抗拉弹性模量为414000Mpa；而以往螺栓加固中，是直接贯入螺栓而不加入环氧树脂粘结剂，这样可能就会出现螺栓脱锚的问题；因此，为了保证FRP螺栓4与混凝土楼板2的协同工作，需要添加环氧树脂作为粘结剂，用粘结力保证FRP螺栓4的强度得到充分发挥。

综合上述情况可知，本发明的无梁楼盖抗冲切加固施工方法能够有效地对无梁楼盖的板柱节点位置进行加工，同时能够提高无梁楼盖抗弯能力与抗剪能力，并能够有效地避免锚固失效、腐蚀以及脆性破坏，还能最大化充分利用加固材料。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，该无梁楼盖板包括有柱子（1）、支承于柱子（1）上的楼板（2），该无梁楼盖抗冲切加固施工方法中使用的冲切破坏角为30度，其特征在于，该无梁楼盖抗冲切加固施工方法包括有以下步骤，具体的：

a、在楼板（2）的上表面划定若干呈圆周环状均匀间隔排布的FRP片（3）安装位，所有FRP片（3）安装位呈放射状分布；

b、于各FRP片（3）安装位的内端部、外端部分别钻好螺栓安装孔（21），各螺栓安装孔（21）分别上下完全贯穿楼板（2）；

c、对楼板（2）的各FRP片（3）安装位分别进行研磨清洁处理；

d、在楼板（2）的各FRP片（3）安装位分别施加环氧树脂粘结剂，而后于各FRP片（3）安装位的环氧树脂粘结剂上粘贴FRP片（3）；其中，各FRP片（3）的内端部、外端部分别开设有与相应FRP片（3）安装位的螺栓安装孔（21）对齐布置的锚固孔，各锚固孔分别上下完全贯穿相应的FRP片（3）；

e、待FRP片（3）通过环氧树脂粘接剂粘贴好后，将FRP螺栓（4）立即从下往上插入对应的螺栓安装孔（21）位置；其中，FRP螺栓（4）包括有呈直杆形状且竖向布置的FRP杆件（41），FRP杆件（41）的上端部为上锚固端（411），FRP杆件（41）的下端部为下锚固端（412），FRP杆件（41）的下锚固端（412）锚固有下端套筒（422）；在将FRP螺栓（4）立即从下往上插入对应的螺栓安装孔（21）位置时，FRP杆件（41）从下往上插入至螺栓安装孔（21）内，FRP杆件（41）的上端部延伸至楼板（2）的上端侧且FRP杆件（41）的上端部从下往上穿过FRP片（3）相应的锚固孔，下端套筒（422）抵靠于螺丝安装孔下端开口的边缘部且对FRP杆件（41）进行限位；

f、待FRP螺栓（4）插入至螺栓安装孔（21）到位后，施加环氧树脂粘结剂来进行灌浆，环氧树脂粘结剂灌入至FRP螺栓（4）与楼板（2）之间并会在FRP螺栓（4）与楼板（2）之间形成环氧树脂灌浆层；

g、于各FRP杆件（41）的上锚固端（411）分别现场锚固上端套筒（421），FRP片（3）通过上端套筒（421）锚固压紧。

2.根据权利要求1所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，其特征在于：所述FRP螺栓（4）的下端套筒（422）在工厂加工时进行锚固，在工厂锚固时，先用千斤顶将所述FRP杆件（41）拉紧，然后再用夹钳将下端套筒（422）压紧在FRP杆件（41）上，以完成工厂预制锚固下端套筒（422）。

3.根据权利要求1所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，其特征在于：所述FRP杆件（41）的下端部套装有下端FRP垫圈（432），下端FRP垫圈（432）卡紧于所述下端套筒（422）与所述楼板（2）下表面之间。

4.根据权利要求3所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，其特征在于：所述FRP杆件（41）的上端部套装有上端FRP垫圈（431），上端FRP垫圈（431）卡紧于所述上端套筒（421）与所述FRP片（3）上表面之间。

5.根据权利要求1所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，其特征在于：所述上端套筒（421）、所述下端套筒（422）分别为不锈钢套筒。

6.根据权利要求1所述的一种无梁楼盖抗冲切加固施工方法，其特征在于：所述上端套筒（421）、所述下端套筒（422）的内壁分别为带肋表面（44），所述FRP杆件（41）的上锚固端（411）、下锚固端（412）的锚固接触面也分别为带肋表面（44）。

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