CN208267409U - 轻钢受弯构件加固组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轻钢受弯构件加固组件。该轻钢受弯构件加固组件包括：轻钢受弯构件；CFRP板；以及预制的CFRP预应力施加组件；该预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和至少一个中部张拉组件。该轻钢受弯构件加固组件，简单便捷，工程实用性强，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且该预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。

Description

轻钢受弯构件加固组件

技术领域

本实用新型涉及钢材结构技术领域，具体地，本实用新型涉及轻钢受弯构件加固组件。

背景技术

轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域。轻钢结构是指《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙(也可以有条件地采用砌体外墙)的单层实腹门式刚架结构。轻钢，或轻钢构件，则指代轻钢结构上的构件，如轻型屋盖上的C型檩条等。

预应力加固钢结构的有效性在很多工程中得到了证明，在实际的工程应用中，可以将预应力施加在某一或某些构件上，也可以施加在整个结构上。在钢结构中施加预应力，可以提高构件或结构的承载能力，减小变形，达到节约钢材、降低工程造价的目的。

然而，工艺简单、工程实用性强的预应力加固方法还需进一步研究。

实用新型内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

对于轻钢受弯构件，通过对其施加预应力可以使结构在使用荷载下不产生裂缝或裂缝宽度减小。施加预应力的方法很多，有反拱法、直接张拉法、波纹锚具张拉法等。然而这些方法大多使用千斤顶进行张拉，工艺复杂，在工程上实用性不强。基于上述问题的发现，发明人将预制的CFRP预应力施加组件与CFRP板相结合，实现了对轻钢受弯构件的下翼缘的预应力加固。该加固工艺简单便捷，工程实用性强，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且该预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。

为此，在本实用新型的第一方面，本实用新型提出了一种轻钢受弯构件加固组件。根据本实用新型的实施例，所述轻钢受弯构件加固组件包括：轻钢受弯构件；CFRP板，所述CFRP板平行设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的正下方，并且与所述轻钢受弯构件相接，连接点位于所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及预制的CFRP预应力施加组件，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和至少一个中部张拉组件，所述两端锚固组件设置在所述连接点处，用于将所述CFRP板的两端固定在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端，所述至少一个中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间，并且位于所述轻钢受弯构件和所述CFRP板之间，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。

根据本实用新型实施例的轻钢受弯构件加固组件，简单便捷，工程实用性强，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且该预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。需要说明的是，该加固组件降低了受弯构件的竖向相对变形，减小了剥离剪应力，从而避免了粘结剥离破坏，相对地提高了其极限承载力。另外，加固组件的使用提高了CFRP板的利用率，这是因为CFRP板的强度高、弹性模量小，需要很大的变形才能发挥纤维的高强作用，对CFRP通过该加固组件施加预拉力，可以使CFRP在结构破坏前充分发挥其强度。

根据本实用新型的实施例，上述轻钢受弯构件加固组件还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：

根据本实用新型的实施例，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和一个中部张拉组件，所述中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的跨中。根据本实用新型实施例的轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。

根据本实用新型的实施例，所述中部张拉组件包括：钢U型箍固定板，所述钢U型箍固定板设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板；调整螺杆，所述调整螺杆可转动地依次贯穿连接所述钢U型箍固定板以及所述轻钢受弯构件；以及支撑面，所述支撑面与所述调整螺杆垂直相连，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。需要说明的是，支撑面支撑在CFRP板上，支撑面与调整螺杆螺纹相互配合。支撑面与轻钢受弯构件之间的距离可以通过转动调整螺杆来调节，当距离增大时，支撑面顶起CFRP板朝向远离轻钢受弯构件的方向产生变形，从而产生预拉应力。根据本实用新型实施例的轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍固定板包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

根据本实用新型的实施例，所述两端锚固组件包括：钢U型箍，所述钢U型箍设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板，用于将所述CFRP板的两端压制在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及高强螺栓，所述高强螺栓依次贯穿连接所述钢U型箍、所述CFRP板以及所述轻钢受弯构件。根据本实用新型实施例的轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轻钢受弯构件加固组件的结构的正面立体示意图；

图2是根据本发明实施例的轻钢受弯构件加固组件的应用的整体结构正面立体示意图；

图3是根据本发明实施例的轻钢受弯构件加固组件的结构的反面立体示意图；

图4是根据本发明实施例的轻钢受弯构件加固组件的应用的整体结构反面立体示意图；

图5是根据本发明实施例的应用体系整体示意图；以及

图6是根据本发明实施例的中部张拉组件及两端锚固组件的细节示意图，

其中，(a)为中部张拉组件的细节示意图，(b)为两端锚固组件的细节示意图。

附图标记：

100：轻钢受弯构件

200：CFRP板

310：两端锚固组件

311：钢U型箍

312：高强螺栓

320：中部张拉组件

321：钢U型箍固定板

322：调整螺杆

323：支撑面

400：屋面板

500：屋脊

600：屋面檩条

700：檐口檩条

800：钢梁

900：墙面板

1000：墙面檩条

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

轻钢受弯构件加固组件

在本实用新型的第一方面，本实用新型提出了一种轻钢受弯构件加固组件。参考图5，所述轻钢受弯构件加固组件可以应用于屋面檩条600或檐口檩条700。根据本实用新型的实施例，参考图1、图2、图3以及图4，所述轻钢受弯构件加固组件包括：轻钢受弯构件100；CFRP板200，所述CFRP板200平行设置在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的正下方，并且与所述轻钢受弯构件100相接，连接点位于所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及预制的CFRP预应力施加组件，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件310和至少一个中部张拉组件320，所述两端锚固组件310设置在所述连接点处，用于将所述CFRP板200的两端固定在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的两端，所述至少一个中部张拉组件320设置在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的两端之间，并且位于所述轻钢受弯构件100和所述CFRP板200之间，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。

该轻钢受弯构件加固组件，简单便捷，工程实用性强，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。需要说明的是，该加固组件降低了受弯构件的竖向相对变形，减小了剥离剪应力，从而避免了粘结剥离破坏，相对地提高了其极限承载力。另外，加固组件的使用提高了CFRP板的利用率，这是因为CFRP板的强度高、弹性模量小，需要很大的变形才能发挥纤维的高强作用，对CFRP通过该加固组件施加预拉力，可以使CFRP在结构破坏前充分发挥其强度。

根据本实用新型的再一实施例，参考图1、图2、图3以及图4，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件310和一个中部张拉组件320，所述中部张拉组件320设置在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的跨中。该轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且预制的CFRP预应力施加组件的使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。

根据本实用新型的再一实施例，参考图6中的(a)，所述中部张拉组件320包括：钢U型箍固定板321，所述钢U型箍固定板321设置在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的两端之间并包裹住所述轻钢受弯构件100的腹板；调整螺杆322，所述调整螺杆322可转动地依次贯穿连接所述钢U型箍固定板321以及所述轻钢受弯构件100；以及支撑面323，所述支撑面323与所述调整螺杆322垂直相连，用于支撑所述CFRP板200朝远离所述轻钢受弯构件100的方向产生变形。需要说明的是，支撑面支撑在CFRP板上，支撑面与调整螺杆螺纹相互配合。支撑面与轻钢受弯构件之间的距离可以通过转动调整螺杆来调节，当距离增大时，支撑面顶起CFRP板朝向远离轻钢受弯构件的方向产生变形，从而产生预拉应力。该轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍固定板包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

根据本实用新型的再一实施例，参考图6中的(b)，所述两端锚固组件310包括：钢U型箍311，所述钢U型箍311设置在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的两端并包裹住所述轻钢受弯构件100的腹板，用于将所述CFRP板200的两端压制在所述轻钢受弯构件100的下翼缘的两端；以及高强螺栓312，所述高强螺栓312依次贯穿连接所述钢U型箍311、所述CFRP板200以及所述轻钢受弯构件100。该轻钢受弯构件加固组件更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

轻钢受弯构件的加固方法

为了便于理解，在本实用新型的第二方面，本实用新型提出了一种轻钢受弯构件的加固方法。根据本实用新型的实施例，所述加固方法包括：将至少一个中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间；将CFRP板通过两端锚固组件平行固定在所述轻钢受弯构件的下翼缘的下表面；以及调整所述中部张拉组件，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形；其中，所述两端锚固组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端，所述中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件和所述CFRP板之间。

该加固方法，简单便捷，工程实用性强，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且两端锚固组件及中部张拉组件的配合使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。需要说明的是，该加固方法降低了受弯构件的竖向相对变形，减小了剥离剪应力，从而避免了粘结剥离破坏，相对地提高了其极限承载力。另外，加固方法的使用提高了CFRP板的利用率，这是因为CFRP板的强度高、弹性模量小，需要很大的变形才能发挥纤维的高强作用，对CFRP通过该加固方法施加预拉力，可以使CFRP在结构破坏前充分发挥其强度。

根据本实用新型的再一实施例，所述中部张拉组件只有一个，并且设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的跨中。该加固方法更加简捷，工程实用性更强，成本更低，有效提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命；并且两端锚固组件及中部张拉组件的配合使用提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏。

根据本实用新型的再一实施例，所述中部张拉组件包括：钢U型箍固定板，所述钢U型箍固定板设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板；调整螺杆，所述调整螺杆可转动地依次贯穿连接所述钢U型箍固定板以及所述轻钢受弯构件；以及支撑面，所述支撑面与所述调整螺杆垂直相连，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。需要说明的是，支撑面支撑在CFRP板上，支撑面与调整螺杆螺纹相互配合。支撑面与轻钢受弯构件之间的距离可以通过转动调整螺杆来调节，当距离增大时，支撑面顶起CFRP板朝向远离轻钢受弯构件的方向产生变形，从而产生预拉应力。该加固方法更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍固定板包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

根据本实用新型的再一实施例，所述两端锚固组件包括：钢U型箍，所述钢U型箍设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板，用于将所述CFRP板的两端压制在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及高强螺栓，所述高强螺栓依次贯穿连接所述钢U型箍、所述CFRP板以及所述轻钢受弯构件。该加固方法更加简捷，工程实用性更强，成本更低，进一步提高了轻钢受弯构件的抗弯承载力、抗弯刚度以及疲劳寿命，提高了CFRP板的利用率，避免了CFRP板的剥离破坏；同时由于钢U型箍包裹住了轻钢受弯构件的腹板，从而进一步提高了轻钢受弯构件腹板的局部稳定性。

实施例

一种轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固组件，加固组件包括：

轻钢受弯构件，轻钢受弯构件为适于承受载荷的轻钢构件，参考图5，如轻型屋顶的C型檩条600或700；CFRP板，CFRP板设在轻钢受弯构件上，CFRP板上具有两个连接在轻钢受弯构件上的连接点；以及预制的CFRP预应力施加组件。

一种轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固组件，预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和中部张拉组件：两端锚固组件为包括打孔的钢U型箍和高强螺栓，钢U型箍将CFRP板压制在轻钢受弯构件上，并包裹住轻钢受弯构件的腹板，高强螺栓连接在轻钢受弯构件和钢U型箍之间，CFRP板被钢U型箍压制而与轻钢受弯构件相连的部分构成上述连接点。中部张拉组件设在轻钢受弯构件下翼缘的跨中，中部张拉组件包括钢U型箍固定板、调整螺杆和支撑面，钢U型箍固定板固定于轻钢受弯构件下翼缘的跨中并包裹住其腹板，调整螺杆可转动地设在轻钢受弯构件上，支撑面与调整螺杆螺纹配合，调整螺杆转动时支撑面与轻钢受弯构件之间的距离可调，支撑面支撑在CFRP板上，支撑面在与所轻钢受弯构件之间的距离增大时可顶起CFRP板朝向远离轻钢受弯构件的方向变形。

一种轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固方法，包括如下步骤：步骤1：将中部张拉组件的钢U型固定板焊接连接在轻钢受弯构件下翼缘的跨中，其中，中部张拉组件还包括调整螺杆和支撑面，调整螺杆可转动地设在钢U型固定板上，支撑面与调整螺杆螺纹配合，中部张拉组件保持在支撑面贴合钢U型固定板的闭合状态；步骤2：将轻钢受弯构件下翼缘的两端打出相应的螺栓孔，并将相应区域抛丸或喷砂，将未张拉的CFRP板置于中部张拉组件上，将两端锚固组件的钢U型箍压紧于CFRP板上，然后上紧螺栓，从而将CFRP板的两端固定于轻钢受弯构件下翼缘的两端；步骤3：旋转中部张拉组件上的调整螺杆，使得CFRP板被撑起来以产生预拉应力。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种轻钢受弯构件加固组件，其特征在于，包括：

轻钢受弯构件；

CFRP板，所述CFRP板平行设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的正下方，并且与所述轻钢受弯构件相接，连接点位于所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及

预制的CFRP预应力施加组件，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和至少一个中部张拉组件，

所述两端锚固组件设置在所述连接点处，用于将所述CFRP板的两端固定在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端，

所述至少一个中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间，并且位于所述轻钢受弯构件和所述CFRP板之间，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。

2.根据权利要求1所述的轻钢受弯构件加固组件，其特征在于，所述预制的CFRP预应力施加组件包括两端锚固组件和一个中部张拉组件，所述中部张拉组件设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的跨中。

3.根据权利要求1或2所述的轻钢受弯构件加固组件，其特征在于，所述中部张拉组件包括：

钢U型箍固定板，所述钢U型箍固定板设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端之间并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板；

调整螺杆，所述调整螺杆可转动地依次贯穿连接所述钢U型箍固定板以及所述轻钢受弯构件；以及

支撑面，所述支撑面与所述调整螺杆垂直相连，用于支撑所述CFRP板朝远离所述轻钢受弯构件的方向产生变形。

4.根据权利要求1或2所述的轻钢受弯构件加固组件，其特征在于，所述两端锚固组件包括：

钢U型箍，所述钢U型箍设置在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端并包裹住所述轻钢受弯构件的腹板，用于将所述CFRP板的两端压制在所述轻钢受弯构件的下翼缘的两端；以及

高强螺栓，所述高强螺栓依次贯穿连接所述钢U型箍、所述CFRP板以及所述轻钢受弯构件。