轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固方法及加固组件技术

本发明专利技术涉及轻钢受弯构件的加固方法。该方法包括：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。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。

CFRP prestressed prefabricated reinforcement method and reinforcement component for light steel bending members

The invention relates to a reinforcing method for light steel bending members. The method comprises: setting at least one middle tensioning assembly between two ends of the lower flange of the light steel bending member; fixing the CFRP plate parallel to the lower surface of the lower flange of the light steel bending member through the anchoring assembly at both ends; and adjusting the middle tensioning assembly for supporting the CFRP plate toward the light steel far away from the light steel. The direction of the bending member is deformed. The reinforcement method is simple, convenient and practical, which effectively improves the bending capacity, bending stiffness and fatigue life of the light steel bending members, and the local stability of the web of the light steel bending members is improved, the utilization ratio of the CFRP plate is increased, and the CFRP is avoided. The peel failure of the plate.

【技术实现步骤摘要】
轻钢受弯构件的CFRP预应力装配式加固方法及加固组件
本专利技术涉及钢材结构
，具体地，本专利技术涉及轻钢受弯构件的加固方法，更具体地，本专利技术涉及轻钢受弯构件的加固方法及加固组件。
技术介绍
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。
技术实现思路
本申请是基于专利技术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，专利技术人将预制的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，在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种轻钢受弯构件的加固方法。根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术实施例的加固方法，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。根据本专利技术的实施例，上述加固方法还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术实施例的加固方法更加简捷，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。根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术实施例的加固方法更加简捷，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。根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术实施例的加固方法更加简捷，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。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种轻钢受弯构件加固组件。根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术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。根据本专利技术的实施例，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：根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术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。根据本专利技术的实施例，所述中部张拉组件包括：钢U型箍固定板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻钢受弯构件的加固方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种轻钢受弯构件的加固方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1或2所述的加固方法，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所述的加固方法，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。5.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏，胡黎俐，强翰霖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11