申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2018-12-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109653524B

主分类号：E04G23/02

分类号：E04G23/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.05.14#实质审查的生效;2019.04.19#公开

摘要：本发明公开了一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁，所述开圆形孔蜂窝梁为具有若干加劲肋的工字型钢梁，在每两片加劲肋中间开一个圆形孔，在所有圆形孔边缘的腹板两侧均粘贴圆环形碳纤维增强复合材料，且分别在圆形孔左上、左下、右上、右下四个区域，与所述圆形孔相切的方式粘贴条形碳纤维增强复合材料。本发明可以很好地解决蜂窝梁孔洞边缘容易局部失稳的问题并提高蜂窝梁的承载力，同时一定程度上提高了其抗冲击性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性。这种加强方式施工工艺简单，施工工期短，并且受力清晰明确，且增强性能良好。

主权项：1.一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于，所述开圆形孔蜂窝梁为具有若干加劲肋的工字型钢梁，在每两片加劲肋中间开一个圆形孔，在所有圆形孔边缘的腹板两侧均粘贴圆环形碳纤维增强复合材料，圆环形碳纤维增强复合材料的内圆直径为圆形孔的直径，且分别在圆形孔左上、左下、右上、右下四个区域，与所述圆形孔相切的方式粘贴条形碳纤维增强复合材料，其中，所述条形碳纤维增强复合材料均与蜂窝梁成45°夹角，所述条形碳纤维增强复合材料和圆环形碳纤维增强复合材料均为碳纤维布，以改善孔洞周围局部屈曲的现象并充分利用碳纤维布的材料性能。

全文数据：一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁技术领域本发明属于建筑结构加固技术领域，具体涉及一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁。背景技术蜂窝梁是根据钢梁受力特性提出的一种钢构件，是指腹板带有一系列规则孔洞的工字型钢梁。蜂窝梁作为一种结构新颖、独特的钢结构梁，本身也具有众多优点。首先，蜂窝梁上的孔洞可以穿越管道及电线，有效的增加了层间的空间，提高了截面的利用效率。其次，蜂窝梁比实腹梁节约钢材25%-30%，节约油漆和安装费用15%-35%，有效地降低了建筑成本，是解决我国钢结构建筑造价高的重要途径之一。同时，蜂窝梁还具有提高截面力学性能、美观以及制作简易等优点。但是，由于蜂窝梁在腹板上的开孔改变了力在钢梁腹板中的传递，导致了蜂窝梁在受载时，腹板开孔边缘容易应力集中而发生屈曲而导致局部失稳，最终导致整体丧失承载力，如何解决蜂窝梁孔洞边缘容易局部失稳的问题并提高蜂窝梁的承载力，是目前很多学者在研究的热点。发明内容本发明的目的是，提供一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁，解决了蜂窝梁孔洞边缘容易局部失稳的问题并提高蜂窝梁的承载力，同时一定程度上提高了其抗冲击性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性。本发明所采用的技术方案：一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁，所述开圆形孔蜂窝梁为具有若干加劲肋的工字型钢梁，在每两片加劲肋中间开一个圆形孔，在所有圆形孔边缘的腹板两侧均粘贴圆环形碳纤维增强复合材料，且分别在圆形孔左上、左下、右上、右下四个区域，与所述圆形孔相切的方式粘贴条形碳纤维增强复合材料。优选的，所述条形碳纤维增强复合材料均与蜂窝梁成45°夹角。所述的圆环形碳纤维复合材料要经大片的碳纤维复合材料裁剪而成，圆环内圆直径为圆形开孔直径，圆环宽度为15-13圆形孔直径。所述条形碳纤维复合材料每片长12-34圆形孔直径，宽15-13圆形孔直径。粘贴所用的胶粘剂为与碳纤维增强复合材料配套使用的环氧树脂胶粘剂。所述碳纤维复合材料是碳纤维布。本发明的有益效果是：采用的碳纤维布强度高、耐腐蚀、自重轻、体积小，受力清晰和明确且加强效果好，同时施工简易方便，施工工期短等一般优点。本发明巧妙地在蜂窝梁的孔洞左上、左下、右上、右下四个角通过碳纤维增强复合材料进行加固，能很好地解决蜂窝梁孔洞边缘容易局部失稳的问题并提高蜂窝梁的承载力，同时一定程度上提高了其抗冲击性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性。与传统钢结构补强方法如通过螺栓或焊接等方法相比，本发明加强方法不需要额外钻孔，避免了端部焊缝疲劳破坏、钻孔导致构件截面削弱，产生新的应力集中的可能等。附图说明图1a是本发明的碳纤维增强复合材料图及其尺寸；图1b是本发明的碳纤维增强复合材料的示意图；图2是本发明中实现粘贴加固后的左视图；图3是本发明中实现粘贴加固后的右视图；图4是本发明中实现粘贴加固后的示意图；其中，1-1开圆形孔蜂窝梁、1-2条形碳纤维布、1-3圆环形碳纤维布。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。如图1所示的碳纤维布，应先按要求的尺寸制作好。本发明的碳纤维复合材料加固的蜂窝钢梁包括开圆形孔蜂窝梁1-1、条形碳纤维布1-2和圆环形碳纤维布1-3。所述开圆形孔蜂窝梁，其为工字型钢梁，在每两片加劲肋中间开一个圆孔。两种碳纤维布应在一片大的碳纤维布中经图1所述方式裁剪得到，这样能节省碳纤维布材料。如图1所示，圆环内圆直径为圆形开孔的直径，圆环宽度为15-13圆形孔直径。所述条形碳纤维复合材料每片长12-34圆形孔直径，宽15-13圆形孔直径。如图2-4所示，先将圆环形碳纤维布1-3用碳纤维胶水粘贴在蜂窝梁1-1每一个开孔的边缘，腹板两边各一片。这样能增加孔洞周围钢材受力的整体性，改善局部应力集中的问题；再在每片圆环形碳纤维布1-3左上、左下、右上、右下四个角以与圆孔相切的方式再各贴一片条形碳纤维布1-2进一步加固，这样能针对性地改善孔洞周围局部屈曲的现象并充分利用碳纤维布的材料性能。加固后的钢梁承载力明显提升，并且抗疲劳性能、抗冲击性能都得到了不同程度的改善，实验表明蜂窝梁局部屈曲现象往往发生在孔洞左上、左下、右上、右下四个角（具体位置参考图2、3、4）。如上所述，便可较好地实现本发明。本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于，所述开圆形孔蜂窝梁为具有若干加劲肋的工字型钢梁，在每两片加劲肋中间开一个圆形孔，在所有圆形孔边缘的腹板两侧均粘贴圆环形碳纤维增强复合材料，且分别在圆形孔左上、左下、右上、右下四个区域，与所述圆形孔相切的方式粘贴条形碳纤维增强复合材料。2.根据权利要求1所述的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于，所述条形碳纤维增强复合材料均与蜂窝梁成45°夹角。3.根据权利要求1所述的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于，所述圆环形碳纤维增强复合材料内圆直径为所述圆形孔直径，圆环宽度为15-13圆形孔直径。4.根据权利要求1所述的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于：所述条形碳纤维增强复合材料长12-34圆形孔直径，宽15-13圆形孔直径。5.根据权利要求1所述的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于：所述条形碳纤维增强复合材料和圆环形碳纤维增强复合材料均为碳纤维布。6.根据权利要求1所述的开圆形孔蜂窝梁，其特征在于：粘贴所用的胶粘剂为与碳纤维增强复合材料配套使用的环氧树脂胶粘剂。

百度查询： 华南理工大学 一种用碳纤维增强复合材料加固的开圆形孔蜂窝梁

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