建筑防灾 绷带也能用来抗震加固?
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目前,在日本钢筋混凝土支柱的补强工法还有碳素纤维材料和铁板包裹等方式,而绷带式补强工法的最大特点是:柔韧性好,耐拉伸强度更高。
材料该工法使用的材料只有聚酯纤维绷带和粘着剂两种,其中宽度约10厘米的绷带纵向由2000根聚酯纤维构成。绷带加固使用的材料仅有加固带和粘合剂,施工时仅需将加固带螺旋状地缠绕在柱子上即可,因此无须特殊的技术及施工器材。
这种材料应用于汽车保险带、船帆、绳索等各种领域,并非什么特殊材料。而粘着剂的成分也只有聚氨基甲酸酯一种,不含有毒甲醛溶剂,所以闻起来也没有刺鼻味道,对人体和环境都无害。
原理地震时的震动和摇摆会造成钢筋混凝土的变形,而碳素纤维和铁板补强的原理都是努力阻止这种变形,因而有可能增加混凝土表面裂纹,另外,由于前两种材料的抗拉伸强度较低,可能在大地摇摆时从建筑物表层脱落。
至于其他抗震加固方法,比如在建筑物对角线增加钢筋拉杆的做法,可能导致其他部位受力加大出现裂缝,加速建筑物的变形。经过绷带式补强工法加固后,由于柔韧度增大,可以有效避免支柱变形。
为了确认这种绷带式补强工艺的抗震性能,日本科技厅防灾科研所,东京大学地震研究所,横滨国立大学等多家单位利用大型模拟地震试验装置,反复进行了抗震性能检测,使用的钢筋混凝土模型超过50个。
结果表明,经过绷带式补强的钢筋混凝土支柱,在震级为7度的强烈震动下,将上面承载的重量压力加大2倍也不会损坏,而且不仅仅是支柱,用于钢筋混凝土墙壁的补强效果也很好。因此,该工艺作为抗震补强工法正式通过了日本建筑防灾协会的技术评价,取得土木工程研究中心的建设技术审查证明。
施工成本碳素纤维材料的价格较高;而铁板既重又需要焊接作业,施工很不方便。与这两种工法相比,绷带式补强的成本降低到原先的50%到80%,施工期节省到原先的1/10。另外还有施工期间不影响办公或营业,大大节省空间等优点。
适用范围这种工法不但适用于钢筋混凝土建筑物,还可以适用于木结构建筑物,比如京都东本愿寺大殿内使用一棵树龄达1200年榉树的大梁就采用该工法加以补强。
绷带式补强工法不仅仅是抗震,还可以应用在建筑物的耐久性改造领域,比如前不久日本发生过高速公路隧道顶板崩落事故,这预示着数十年前日本经济高速发展时期建造的隧道,桥梁和建筑物开始相继进入老朽化阶段,需要及时进行检修作业,从而需要政府投入巨大的资金,施工也需要花费很长的时间,而该工法恰恰能有助于这项工作的开展。
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