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摘要：本文研究背景以广东日化立成工厂C区厂房升级改造工程为实例，对被改造结构进行安全鉴定，基于对结构的整体分析，找出局部承载力不足的危险构件，确定加固的范围。对于安全性能不足的构件，采取粘贴包裹CFRP法加固。

关键字：加固改造;钢筋混凝土结构施工;碳纤维加固;PKPM;

1.引言

我国建筑结构的主要形式为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构随着时间的增长结构本身在质量上就会出现问题。我国成立初期兴建的大量工业和民用建筑大都服务了50多年，现存在各种安全隐患：例如混凝土强度等级降低，钢筋锈蚀严重，配筋不符合当前要求等。对于这些建筑物，如果没有采取有效的强化措施，潜伏的隐患必将导致安全事故的发生。

对已有建筑进行加固，既能延长建筑寿命，又能保留其原有的特色，节约推到重建的时间和资金的投入。对建筑的改造加固往往比重新建造更能节约投资成本，同时还省去了繁琐的规划报建审批手续，缓解城市用地压力。同时也响应时代号召，符合“可持续发展”的理念。

2.工程背景

广东日立化成工业有限公司C区厂房（以下简称该建筑）位于东莞市茶山镇。该建筑结构主体为五层框架结构，屋面为上人屋面。建筑首层层高为5.0m，二层至5层层高为3.3mm。建筑面积3752m2。该地区设防烈度7度，基本地震加速度值0.10g，抗震等级为三级。该建筑建造于2004年，目前仍处于正常使用状态。因厂方车间升级改造，在楼面增加相应冷水机组及中央空调系统，加设悬挂空调设备的钢梁及冷冻机设备共计167t，许多原始设计内容现在都不符合当前的法规要求。

3.结构鉴定及分析

选用PKPM结构分析软件，模拟新增荷载下建筑结构的受力形式。验算表明该建筑框架柱：A×1/5，A×1/9，B×7，B×8，B×9，1/B×1/5的实际配筋不满足承载力要求;以上不满足承载力要求的框架柱等承重构件需进行加固处理。

4.结构加固设计

加固采用碳纤维布加固法，当采用环向约束法加固轴心受压构件时，其正截面承载力计算公式如下规定：

式中：N—加固后轴向压力设计值;f'y0—钢筋抗压强度设计值;A'S0—全部纵向受压钢筋截面面积;Acor—环向围束内混凝土面积;正方形和矩形截Acor=bh–（4–π）r2;fc0—混凝土轴心抗压强度设计值;σι—有效约束应力。βc—混凝土强度影响系数，本次取1.0;kc—环向围束有效约束系数，本次取0.546;ρf—环向围束体积比;Ef—纤维复合材料弹性模量;εfe—纤维复合材料的有效拉应变设计值。

其中环向围束的计算参数kc和ρf按下列规定计算：

式中：ρs—柱中纵向钢筋配筋率。

环向围束体积比ρf按下式计算：

式中：nf—纤维复合材料层数;tf—纤维复合材料单层厚度（mm）;

选取B×7轴线位置的框架柱，以此柱为例介绍碳纤维布加固设计。截面尺寸b×h=500×500mm混凝土等级C30，抗压强度设计值fc0=14.3N/mm2，A's0=2000mm2，l0=5000mm，fy0=300N/mm2，N=3992.48kN。

由于l0/b=5000/500=10，且h/b=500/500=1，h=500mm，满足FPR围约混凝土柱的尺寸适用情况。本工程选用碳纤维布（C200）其主要材料参数见下表4.1所示。设计厚度tf=0.111mm，εfe=0.0035，棱角倒角半径r=25mm，粘贴层数nf =2，βc=1。

将以上参数代入公示计算，得出混凝土有效约束面积;环向围束体积比;有效约束系数;

有效约束应力为：

σι=0.5βckcρcEcεfe=0.5×1×0.546×0.001779×2.3×105N/mm2×0.0035=0.39N/mm2

加固后柱正截面承载力：

故采用此型号碳纤维布围束加固2层可以满足要求。

其余柱均可按此方法设计并施工。

5.结语

通过广东日化立成工厂C区厂房升级改造工程为实例，利用PKPM结构分析软件SATWE模块对改造后的结构进行计算分析，找出了承载力不足的构件，确定出需要加固的区域，为加固设计方案的提出奠定了基础。针对存在安全性不足的构件，对框架柱梁采用碳纤维加固。对受力最大的构件框架柱B×7通过理论计算，得出碳纤维布围束加固2层可以满足改造后的受力要求，其余构件均可按此结论设计施工。

参考文献

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