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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 碳纖維材料在古建筑維護(hù)方面的研究和應(yīng)用
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 碳纖維這種新型材料，有很多異于其他材料的優(yōu)秀特性，而它的這些特性在加強(qiáng)維護(hù)建筑上有很多的發(fā)揮空間，所以我們提出采用碳纖維材料加固維護(hù)古建筑物，這樣對(duì)古建筑的維護(hù)、保護(hù)有很好的效果。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)加固維護(hù)古建筑的方法很多如鋼板條包箍節(jié)點(diǎn)法、斗拱加固法，嵌補(bǔ)法等，這些方法施工很不方便，加固過(guò)程對(duì)古建筑周圍的環(huán)境會(huì)造成損壞，而且一些加固手段會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定的損壞，同時(shí)也影響了古建筑原有的結(jié)構(gòu)外觀。這些方法已經(jīng)逐漸退出建筑的領(lǐng)域。碳纖維是一種對(duì)古建筑加固維護(hù)方面有著很大應(yīng)用潛力的新型材料。目前國(guó)內(nèi)對(duì)古建筑的維護(hù)方法大部分還停留在傳統(tǒng)的加固基礎(chǔ)上，這無(wú)疑對(duì)古建筑的壽命會(huì)產(chǎn)生影響，所以采用新型材料加固維護(hù)古建筑是很必要的。碳纖維是一種新型的高清加固材料。碳纖維紡織成布，可粘貼在建筑物表面，與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，共同承擔(dān)外荷載，同時(shí)對(duì)被破壞的結(jié)構(gòu)也有一定的約束作用，具有高強(qiáng)、高效、施工便捷、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，因此在對(duì)結(jié)構(gòu)受損壞的古建筑加固維護(hù)中碳纖維的這些特性得到了廣泛的應(yīng)用。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品撰寫目的：碳纖維材料在古建筑維護(hù)方面的研究和應(yīng)用 基本思路：觀察了解到古建筑受損情況及傳統(tǒng)加固維護(hù)手段，提出采用新型材料碳纖維對(duì)古建筑進(jìn)行加固維護(hù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 傳統(tǒng)對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)加固的方法有著各方面的缺陷和不足，碳纖維在彌補(bǔ)這些不足方面的同時(shí)還用它特有的力學(xué)性能、超穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等特性，代替甚至取代傳統(tǒng)加固維護(hù)方法，這就是碳纖維在古建筑維護(hù)方面起到的舉足輕重的作用。碳纖維在加固維護(hù)古建筑受損的梁構(gòu)件上，其抗拉性能比鋼筋抗拉性能強(qiáng)十幾倍，而且它質(zhì)量輕，易操作，這是建筑物加固維護(hù)領(lǐng)域的具有科學(xué)性、先進(jìn)性、獨(dú)特的研究。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 古建筑常常受損壞的就是梁結(jié)構(gòu)，普通的加固法要達(dá)到加固穩(wěn)定的效果就會(huì)破壞原建筑物的外形和增加原構(gòu)件的質(zhì)量，碳纖維超強(qiáng)的抗拉性能很夠很好的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)受損的梁構(gòu)件，而且紡織成布后的碳纖維質(zhì)量輕、易操作，不會(huì)增加原構(gòu)件的載荷更不會(huì)影響原結(jié)構(gòu)的外貌，采用碳纖維加固維護(hù)古建筑即達(dá)到了加固維護(hù)的效果又不影響古建筑的美觀。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 古建筑具有悠久的歷史和文化價(jià)值，保護(hù)意義重大。本文根據(jù)古建筑受損情況及受損的特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)加固維護(hù)方法的不足，提出采用新型材料碳纖維來(lái)加固維護(hù)古建筑。碳纖維具有高強(qiáng)性、高模量特點(diǎn)，可以提升古建筑結(jié)構(gòu)的承載力和延性，改善原破壞結(jié)構(gòu)的受力性能，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)目的。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 周乾，閆維明，李振寶，紀(jì)金豹.古建筑結(jié)構(gòu)加固方法研究[J].工程抗震與加固改造,2009，31(1):84-90. [2] 滕文川，錢銘，安炳.碳纖維加固鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù)，2006,10（5）:91-92. [3] 清華建筑系.中國(guó)古代建筑[M].北京：清華大學(xué)出版社，1989.
同類課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)加固維護(hù)古建筑方法如用鋼板條包箍節(jié)點(diǎn)法，斗拱加固法，嵌補(bǔ)法等，這些方法施工起來(lái)很不方便，加固過(guò)程對(duì)古建筑周圍的環(huán)境會(huì)造成損壞，而且加固的一些手段會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定的損壞，同時(shí)也影響了古建筑原有的結(jié)構(gòu)外觀。這些方法已經(jīng)逐漸的退出建筑的行當(dāng)。碳纖維是一種對(duì)古建筑加固維護(hù)方面有著很大應(yīng)用潛力的新型材料。目前國(guó)內(nèi)對(duì)古建筑的維護(hù)方法大部分還停留在傳統(tǒng)加固的基礎(chǔ)上，這樣對(duì)古建筑的壽命無(wú)疑不是一種威脅，所以采用新型材料加固維護(hù)古建筑是很必要的。 國(guó)內(nèi)外的古建筑的結(jié)構(gòu)因?yàn)橥獠凯h(huán)境的影響都會(huì)在不同程度上受到一定的損壞。例如，古建筑大多都是木結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期受風(fēng)雪吹打等自然界的磨損，某些結(jié)構(gòu)就不能承受原有的荷載；還有些古建筑是混凝土結(jié)構(gòu)或是鋼結(jié)構(gòu)的，這些結(jié)構(gòu)受酸雨等化學(xué)腐蝕，原結(jié)構(gòu)也不能很好的發(fā)揮原來(lái)的力學(xué)效果。古建筑物主要有石結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)的獨(dú)立結(jié)構(gòu)的體系，作為東方古建筑的代表，有著重要的歷史、藝術(shù)、科學(xué)和文化價(jià)值。隨著時(shí)間的流逝，結(jié)構(gòu)抗力日益衰減，保護(hù)已刻不容緩。 木結(jié)構(gòu)古建筑可視為一種梁柱結(jié)構(gòu)體系。因此，梁和柱在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中抗力占有相當(dāng)大的比重。然而，由于木材徐變量大、彈性模量低、易老化變形等缺點(diǎn)，在外力（地震和臺(tái)風(fēng)）作用或自然作用（雨、雪侵蝕或微生物破壞）下容易產(chǎn)生各種破壞，如梁架變形、梁柱開(kāi)裂、梁柱槽朽等嚴(yán)重問(wèn)題。如不及時(shí)進(jìn)行改善、加固、維護(hù)等處理，會(huì)威脅古建筑物的穩(wěn)定。碳纖維在建筑構(gòu)件加固中顯示了它優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑鋼材的幾十倍，但碳纖維紡織成布后，其中的各纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度而退出工作狀態(tài)，就此現(xiàn)象，碳纖維在紡織成布后要配合使用粘結(jié)劑，這樣碳纖維的效果才會(huì)明顯有效。而古建筑受破壞的構(gòu)件是梁結(jié)構(gòu)，而碳纖維優(yōu)越的抗拉性能恰恰能夠修復(fù)斷梁，裂梁中的承載能力。 所以碳纖維這種新型材料應(yīng)用到古建筑物的維護(hù)上是非常有前景的。
