护套
护套由安装新型钢筋(横向和竖向)组成是为了增加现有混凝土构件的强度和延展性(通常是柱),如图68和69所示。护套也导致柱的横截面增大。当新的连接是安装在梁柱连接区域时,现有的混凝土构件必须小心移动。图70显示了哥伦比亚钢筋混凝土框架结构的护套。
另外,护套可以用钢带和角钢来完成,如图71所示。在这种情况下,钢带作为横向钢筋(连接),而角钢起竖向钢筋作用。这些组件的焊接以确保改造方案的完整性。
钢筋混凝土护套用来改造钢筋混凝土框架结构建筑在印度2001年普杰地震后,和以前在罗马尼亚1977年弗朗恰(Bostenaru
2004)。一些观测到的实施缺陷是:
• 在某些情况下,改造仅限于地面上的柱,这可能还不够;某些情况,纵向钢筋增加在混凝土的部分往往是伸出没有任何连接到现有的钢筋混凝土柱和梁构件上,基础以下也一样(见图72)。
• 在大多数情况下,柱紧贴着钢带和角钢绑(见图72)在混凝土浇筑前。并且在许多情况下,护套的执行是在混凝土表面没有准备的情况下(盖着的柱应该会有缺口)。
• 在大多数情况下,柱护套的大小甚至对重力都是充分的,某些情况下,柱变得可笑的大在加强后(见图73)。
• 某些情况下,柱的加强在地面就中止了而没有延伸到基础。
近年来,利用复合纤维材料包裹钢筋混凝土柱的局限越来越普遍。因为那样比使用钢筋更简单更便宜。纤维增强复合材料(FRP)薄板可应用于钢筋混凝土柱周围,这样被证明可以增加柱的强度和韧性。这项技术在过去十年被全球广泛用于地
震区的钢筋混凝土桥墩和柱。详细的设计概述由加拿大于2001.、2003/2004年由ISIS出版。
图68、现有的钢筋混凝土柱护套使用的是新的钢筋混凝土装箱(源于:NRC1995)(右图1)护套被证明有效用必须连续的通过楼板
图69、钢筋混凝土护套的安装要从基础到梁腹板;来自哥伦比亚的实例。(源于:梅西亚2002)
图70、梁柱交接区域的加强;哥伦比亚的实例。(源于:梅西亚2002)
图71、现有的钢筋混凝土柱钢护套(源于:NRC1995)
图72、钢基护套的一个不适当例子:垂直与横向钢筋用一根角钢,其次是混凝土的浇筑;板条没有从基础水平开始也没有连续到地板横梁。这样的护套只限于地下一层(照片:C.V.R.穆尔蒂)
图73、不适当的改造实践例子:钢筋混凝土柱护套造成非常大的柱(注意缺乏上层和基础的连续性)(照片:C.V.R.穆尔蒂)
加强现有砌体填充物
新的钢筋混凝土剪力墙是一项费时费力的楼宇安装。应用这种方法是可行的在地震灾害的情况下,当建筑物受损时需要空出。然而,腾出一个损坏的建筑可能是不可行的。按一种快和有效的方式在被占据的建设中实行改型的需要促使了研究侧重于被加强的纤维的使用聚合体 (FRP) 覆盖加强现有石工填实。这项新兴的技术正在越来越多的用于建筑物和桥梁地震前后的情况。FPRS是明显有更高的抗张强度的轻质材料与增强钢筋相比。几种类型的纤维(包括那些由玻璃和碳制造的)嵌入在环氧基树脂用来形成片或杆。纤维的另外一个特点是脆性;一旦他们的极限到达,这些材料就会破坏(和玻璃相似)。
该改造方案的一个主要优势是能快速实现,他可以在几天甚至是几个小时内完成(取决于工作范围)并且不需要居民搬迁建筑。然而,应当指出,对于碳纤维的材料成本,可能一些建筑物业主会望而止步。土耳其中东技术大学对这一问题进行了广泛的研究(metu)(埃德姆等人于2004年)。碳纤维增强复合材料以斜条形式单子用于加强粘土空心砖制成的现有砌体填充物。改型的目标是将这些非结构板转成剪力墙有能力向侧面的地震力提供抵抗。该带时通过特殊的碳纤维连接到钢筋混凝土框架。研究结果表明,该方法可以有效的用于钢筋混凝土钢架结构以增强强度和刚度。有效性强烈依赖于条和框架之间的锚固强度。还应指出,由于脆性碳纤维材料和无筋砌体填充物,这种改型解决方案在现有结构的柔软性上仅有边缘影响。图74显示了中东技术大学的研究测试装置。
加强钢筋混凝土框架结构建筑物的公开地事故
现有的钢筋混凝土框架结构建筑物,在世界各地大量开放,正如前面文本讨论,灵活或软弱地基事故,建筑物是极其脆弱的对与地震来说。由于这个脆弱的建筑系统任在兴建,这里讨论实际的改造计划。一般来说,这类建筑物应确保刚度或者强度的突然变小,消除建筑物的所有事故。这里有一些选项给改造的现有公开性事故的建筑物,如图75所示。他往往可能保留原有功能的地面(即停车场),同时降低了建筑物灵活性或柔弱性。制造详细的改造方案是一项费时的任务,这需要一个先进的专业知识水平。由于一些制约因素,包跨人力和经济资源,是不可能改造所有位于高地震区域的脆性建筑物。因此,提出以下两种策略处理这个问题:短期目标(防止倒塌),长期目标(确保提高抗震性能作为改造结果)。
短期目标=防止倒塌
一旦脆弱的建筑物公开性事故被确定,首要责任是继续改造公开性楼房的安全,未来地震放生前就把事故处理。一个快速的解决方案是在砌体填充墙与事故空地之间尽可能多的安装柱(见图75和76)。
长期目标=改善抗震性能
选择性的减少现有建筑物和所有新建筑物刚度和强度不均匀在地面上的公开性事故,如果没有消除。在地面上的事故,混凝土墙可以选择建在柱间间隔处,但连续性沿着全高的建
筑物(如图75和77);其他间隔尅有填满砌石墙或者敞开。当然在上层的事故,其他间隔将被填满砌石墙。使用这种类型的解决方案(由合格的建筑师为每一个特定的建筑设计),将确保良好的抗震性能。
如何影响抗震加固结构特征
以上的改造方法,如果正确实施,影响一个或者多个一下结构特征:
• 强度-这是可取的改造以提高现有结构的强度,即在结构的一级或者其组成部分开始损坏。
• 刚度-大多数改造方法也影响了结构的刚度,也就是说,他的变形(晃动)时受到地震力(受到僵硬的摇动小于柔性结构相同的侧向力时)。
• 延性-这是非常可取的方法来提高现有结构的延性,也就是说,在故障发生前有大幅度的变形能力。
图76、2001年普杰地震后的一个开放建筑的抗震弱点的短期的解决方案:注意开放事故里开槽要填满新的砌石墙(照片:CVRMurty)