專利名稱：用于加固結(jié)構(gòu)的方法、材料和構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加固結(jié)構(gòu)的方法、構(gòu)造和材料，以防止由于結(jié)構(gòu)倒塌，甚至是在建筑和基礎(chǔ)(此后總稱為“結(jié)構(gòu)”)的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件，例如梁、桁、板、壁和柱)由于諸如地震力或風(fēng)力或伴隨破壞而產(chǎn)生的外部載荷等突然施加的外力使其破裂，或由于品質(zhì)惡化所引起的屈服強(qiáng)度不足而明顯變形后的倒塌，造成該結(jié)構(gòu)內(nèi)和周圍的人員和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p害。
背景技術(shù)：
由于地震或類似事件所突然施加的外力，或由于品質(zhì)惡化所引起的屈服強(qiáng)度不足經(jīng)常會(huì)造成結(jié)構(gòu)的突然倒塌，導(dǎo)致生命和財(cái)產(chǎn)的損失。
結(jié)構(gòu)的倒塌方式如下。結(jié)構(gòu)的部件由于過(guò)載或屈服強(qiáng)度不足而破裂。所造成的結(jié)構(gòu)整個(gè)構(gòu)造穩(wěn)定性的破壞使該結(jié)構(gòu)的形狀明顯變形，從而造成結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間的縮小，即，結(jié)構(gòu)塌陷。許多種建筑物在倒塌時(shí)，地板象烙餅一樣成堆落下或塌下。許多高架橋在倒塌時(shí)，橋樁破裂，導(dǎo)致橋的倒塌。因此，如果能夠通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件(例如結(jié)構(gòu)部件)進(jìn)行加固，甚至是在該構(gòu)件破裂后仍避免整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性遭到破壞來(lái)控制破裂，則可以減少可能造成的結(jié)構(gòu)內(nèi)部和周圍的生命和財(cái)產(chǎn)的損失。
在傳統(tǒng)情況下，為了通過(guò)避免結(jié)構(gòu)倒塌而達(dá)到安全的目的，已經(jīng)采取了下列措施。
①確定結(jié)構(gòu)件的橫截面或類似參數(shù)是使該結(jié)構(gòu)件在施加了所需載荷的狀態(tài)下不破裂，載荷的確定考慮了結(jié)構(gòu)件自身的重量和突然施加的外力。
②當(dāng)結(jié)構(gòu)的建成后所設(shè)想的要突然施加的外力增大時(shí)或當(dāng)由于品質(zhì)惡化或類似原因結(jié)構(gòu)件的屈服強(qiáng)度降低時(shí)，提高結(jié)構(gòu)件橫截面的面積或材料的強(qiáng)度?；蛘?，在結(jié)構(gòu)件的周圍布置諸如鐵板或碳纖維的高強(qiáng)度構(gòu)件，從而加強(qiáng)在達(dá)到屈服強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)件的斷裂之前的能量吸收能力(韌性)。
③為結(jié)構(gòu)安裝地震隔絕裝置，從而減小施加到該結(jié)構(gòu)上的地震力。
當(dāng)一結(jié)構(gòu)由于地震或類似事件而突然施加的外力而已遭破壞時(shí)，要對(duì)該結(jié)構(gòu)的損壞程度做出臨時(shí)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估的損壞程度可能禁止靠近該結(jié)構(gòu)。當(dāng)由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的修訂而提高了假設(shè)地震載荷時(shí)，要對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震診斷，而且當(dāng)某結(jié)構(gòu)被判定為存在較高的地震倒塌危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)建議進(jìn)行抗震維修或加固。
然而，傳統(tǒng)措施①-③是基于預(yù)先假設(shè)的由于地震或類似原因而突然施加的外力的大小(設(shè)計(jì)值)。當(dāng)超過(guò)該假設(shè)水平的外力施加到構(gòu)件上時(shí)，該構(gòu)件破裂，導(dǎo)致保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性的失效。
自然，采取上述傳統(tǒng)措施所需要的花費(fèi)、時(shí)間和材料雖然不足建造一個(gè)新結(jié)構(gòu)所需的水平，但是也占其幾成。因此，在許多情況下，傳統(tǒng)措施牽扯過(guò)高的成本。另外，在許多情況下，傳統(tǒng)措施需要焊接、加強(qiáng)鋼筋安裝、精整和類似作業(yè)的技術(shù)工人。目前雇傭這類技術(shù)工人有難度。因此，即使已知現(xiàn)有結(jié)構(gòu)由于品質(zhì)惡化存在很大的倒塌危險(xiǎn)，或因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)是根據(jù)舊標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，或由于地震或類似原因而突然施加的外力已經(jīng)損壞時(shí)，在許多情況下，出于經(jīng)濟(jì)和實(shí)際的原因，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固也是不可能的。在許多情況下，災(zāi)難，如地震發(fā)生后，當(dāng)檢查鑒定人員進(jìn)入已損壞的結(jié)構(gòu)對(duì)倒塌的危險(xiǎn)程度進(jìn)行臨時(shí)評(píng)估時(shí)，如果該結(jié)構(gòu)在余震時(shí)倒塌，則可能造成檢查鑒定人員的死亡或使其受到傷害。在另一種情況下，當(dāng)居住者和使用者進(jìn)入鑒于損壞較小已判定為安全的結(jié)構(gòu)時(shí)，余震造成該結(jié)構(gòu)倒塌，導(dǎo)致嚴(yán)重的傷亡。
圖21給出了施加在作為一種典型結(jié)構(gòu)件的柱1上的典型載荷和相應(yīng)的位移。載荷施加在構(gòu)件的一端，或以集中或分布的狀態(tài)施加在構(gòu)件上。載荷呈力或力矩的形式。圖21所示為所施加的典型載荷。圖22所示為如圖21所示的施加到構(gòu)件上的載荷和相應(yīng)位移的關(guān)系，以及與前面所述傳統(tǒng)措施的對(duì)比。如圖22所示，加固提高了強(qiáng)度和/或韌性；但是無(wú)論如何，不能保證構(gòu)件在超過(guò)韌性極限后能夠承受更高的載荷。
具體地講，在變形范圍小的情況下(2％-3％之內(nèi))，上述傳統(tǒng)措施能夠保證構(gòu)件承受載荷，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。但是，在變形超過(guò)這個(gè)范圍的情況下，承受載荷的機(jī)構(gòu)喪失了，會(huì)導(dǎo)致加速變形的過(guò)程。結(jié)果，結(jié)構(gòu)的倒塌變得不可避免。例如，在圖24(a)中所示柱1的例子里，布置在鋼筋混凝土柱1內(nèi)的系箍可以承受由處于公差范圍內(nèi)且僅產(chǎn)生小范圍變形(百分之幾之內(nèi))的軸向力(豎直力)P產(chǎn)生的周向張力T和剪應(yīng)力S。但是，剪應(yīng)力S造成柱1的剪切斷裂導(dǎo)致剛性的破壞，或者過(guò)大的軸向力造成系箍的破裂或脫離原來(lái)位置導(dǎo)致不能承受周向張力T。結(jié)果，如圖24(b)所示，變形加速進(jìn)行，隨后是如圖24(c)所示的完全倒塌。在這種方式下，上述烙餅狀毀壞現(xiàn)象就不可避免地發(fā)生了。另外，當(dāng)構(gòu)件15呈如圖25所示的梁16的形式時(shí)，加強(qiáng)鋼筋的裂紋20和屈服造成圖25中虛線所圍繞部位的壓縮破裂。
在發(fā)生了諸如地震的突發(fā)災(zāi)難或由于抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂后，大量結(jié)構(gòu)必須立即進(jìn)行加固的情況下，上述傳統(tǒng)措施不適于妥善地應(yīng)對(duì)這種情況以達(dá)到保證安全的目的。
鑒于傳統(tǒng)措施所牽扯的上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種加固方法和構(gòu)造，它們自始就應(yīng)用于包括新建結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件的各種構(gòu)件，或應(yīng)用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件，延緩破裂的發(fā)展和延緩空間破裂區(qū)的擴(kuò)展，以控制破裂，從而避免構(gòu)件完全失去載荷分擔(dān)能力，造成構(gòu)件的局部破裂；即，因此使構(gòu)件之間彼此能夠共同分擔(dān)載荷，達(dá)到即使在構(gòu)件發(fā)生明顯變形后也能避免結(jié)構(gòu)倒塌的程度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是同傳統(tǒng)措施相比使加固工作的費(fèi)用、時(shí)間和所用材料具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)性，從而能夠使大量結(jié)構(gòu)迅速得到強(qiáng)化。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在構(gòu)造上的特征在于，利用了部分構(gòu)成各種構(gòu)件，包括結(jié)構(gòu)部件的諸如混凝土、木材、土和磚等材料在破裂時(shí)表觀體積增大的現(xiàn)象。具體地講，通過(guò)設(shè)置在相應(yīng)構(gòu)件，包括結(jié)構(gòu)部件周圍的高延展性材料(高延展性覆蓋材料)，彈性地限制了表觀體積的增大，從而延緩了破裂的進(jìn)程，并且在突然施加的外力終止后，能夠使構(gòu)件彼此相互共同分擔(dān)結(jié)構(gòu)的重量和大體保持其形狀。本文所用的表觀體積指的是平滑包圍構(gòu)件的端面和側(cè)面的表面(包絡(luò)表面)所包圍的體積。破裂所造成的表觀體積的增大指的是下列現(xiàn)象。如圖23(a)所示，破裂前，構(gòu)件15包括兩端面2和側(cè)面3。如圖23(b)所示，構(gòu)件15沿破裂面4破裂成兩個(gè)破裂件9。由于兩破裂件9之間滑動(dòng)的結(jié)果，包絡(luò)表面10增大，即表觀體積增大。如圖23(b)所示，在包絡(luò)表面10和破裂構(gòu)件15之間出現(xiàn)空腔t。本發(fā)明的構(gòu)造特點(diǎn)在于，構(gòu)件15被一層高延展性材料(高延展性覆蓋材料)所覆蓋，從而，在構(gòu)件15和高延展性材料之間提供有一薄弱層(包括空腔t)，使該高延展性材料(高延展性覆蓋材料)即使在構(gòu)件15破裂之后也能夠沿包絡(luò)表面變形。
第一發(fā)明(方法)的構(gòu)造特點(diǎn)在于，在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面設(shè)置一層高延展性材料，以限制伴隨構(gòu)件的破裂而出現(xiàn)的表觀體積的增大，從而控制構(gòu)件的破裂。
第二發(fā)明(結(jié)構(gòu))的構(gòu)造特點(diǎn)在于，在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面設(shè)置一層高延展性材料，以彈性地限制伴隨構(gòu)件的破裂而出現(xiàn)的表觀體積的增大，從而控制構(gòu)件的破裂。
在第一和第二發(fā)明中，該高延展性材料最好是纖維或橡膠薄片材料(包括帶狀薄片材料)。在這種情況下，高延展性材料可以卷繞在一內(nèi)芯上，從而形成一帶內(nèi)芯的高延展性材料卷(第三發(fā)明)。在第三發(fā)明中，在高延展性材料的一側(cè)沿高延展性材料的長(zhǎng)度方向繪制有多個(gè)相互之間可以用視覺(jué)或觸覺(jué)辨別的分隔線。分隔線能夠以兩個(gè)或多個(gè)不同節(jié)距的任一種等分高延展性材料的寬度，從而便于在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的區(qū)分中辨別，因此有助于提高加固工作的效率。在第一或第二發(fā)明中，考慮到所覆蓋的構(gòu)件的安裝條件和作業(yè)條件限制，高延展性材料可以以圍繞該構(gòu)件或螺旋纏繞或卷繞在該構(gòu)件上的方式設(shè)置。另一種方案，高延展性材料可以通過(guò)借助于合適的施加方式，例如噴射將橡膠或粘性樹(shù)脂材料施加到構(gòu)件上來(lái)設(shè)置。在第一和第二發(fā)明中，高延展性材料(高延展性覆蓋材料)可以設(shè)置為使空腔或薄弱層夾置在高延展性材料(高延展性覆蓋材料)和構(gòu)件中間，從而避免高延展性材料(高延展性覆蓋材料)由于構(gòu)件而直接破裂，并因此使高延展性材料(高延展性覆蓋材料)能更可靠地產(chǎn)生彈性的限制效果。由于中間介入空腔或薄弱層的結(jié)果，高延展性材料(高延展性覆蓋材料)能夠以更可靠的方式彈性地限制構(gòu)件的表觀體積的增大，同時(shí)保持包絡(luò)表面，抵制構(gòu)件的各種形式的破裂(見(jiàn)圖23(b)，在構(gòu)件15和包絡(luò)表面10之間存在空腔t)。
第四發(fā)明(方法)的構(gòu)造特點(diǎn)在于，固定地附接上由彈性模量小于支撐一個(gè)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱的外周向表面上的系箍的原料制成的高延展性覆蓋材料，從而在柱變形后使該高延展性覆蓋材料承受施加在柱上的載荷。在這種情況下，該高延展性覆蓋材料可以包括多個(gè)以沿豎直方向按預(yù)定間隔布置的方式圍繞該柱布置的環(huán)繞芯，且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向連接相鄰的環(huán)繞芯，因此呈整體風(fēng)箱狀加固。
第五發(fā)明(方法)的構(gòu)造特點(diǎn)在于，由其彈性模量小于系箍的原料制成的高延展性覆蓋材料設(shè)置在置于支撐一結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱周圍的飾面環(huán)繞壁材料的內(nèi)側(cè)，空腔處在飾面環(huán)繞壁材料和柱之間，由此，使高延展性覆蓋材料在柱變形后承受施加在該柱上的載荷。在這種情況下，該高延展性覆蓋材料可以包括設(shè)置在柱周圍的多個(gè)沿豎直方向以預(yù)定間隔布置在其間帶有空腔的環(huán)繞芯，纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向?qū)⑾噜彽沫h(huán)繞芯連接起來(lái)，從而呈整體風(fēng)箱式加固。
第六發(fā)明(結(jié)構(gòu))的構(gòu)造特點(diǎn)在于，固定地附接上由其彈性模量小于支撐一個(gè)結(jié)構(gòu)的柱的外周向表面上的系箍的原料制成的高延展性覆蓋材料。在這種情況下，該高延展性覆蓋材料最好包括多個(gè)以沿豎直方向按預(yù)定間隔布置的方式圍繞該柱設(shè)置的環(huán)繞芯，且纖維或橡膠的薄片材料沿豎直方向連接相鄰的環(huán)繞芯，從而呈整體的風(fēng)箱狀加固。
第七發(fā)明(結(jié)構(gòu))的構(gòu)造特點(diǎn)在于，由其彈性模量小于系箍的原料制成的高延展性覆蓋材料設(shè)置在置于支撐一結(jié)構(gòu)的柱周圍的飾面環(huán)繞框架材料的內(nèi)側(cè)，空腔處在飾面風(fēng)箱環(huán)繞框架和柱之間。在這種情況下，該高延展性覆蓋材料最好可以包括多個(gè)設(shè)置在柱周圍的沿豎直方向以預(yù)定間隔布置在其間帶有空腔的環(huán)繞芯，纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向?qū)⑾噜彽沫h(huán)繞芯連接起來(lái)，從而呈整體風(fēng)箱式加固。


圖1為一總體透視圖，表示一個(gè)本發(fā)明用于某結(jié)構(gòu)的、主要由混凝土制成的新構(gòu)件或現(xiàn)有構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)時(shí)所用高延展性材料的結(jié)構(gòu)例子；圖2是表示本發(fā)明的一應(yīng)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)部件的主要部分的一系列截面圖，其中該構(gòu)件為一主要由混凝土制成并起結(jié)構(gòu)件作用的現(xiàn)有的壁，其中(a)表示的狀態(tài)是高延展性材料布置為使壁夾置在其間；(b)表示的狀態(tài)是在壁上形成有通孔，用于供連接索從中穿過(guò)，以將高延展性材料連接在一起；和(c)表示的狀態(tài)是高延展性材料為從該通孔中穿過(guò)的連接索所連接；圖3是表示本發(fā)明另一應(yīng)用實(shí)例的一系列視圖，其中結(jié)構(gòu)部件為主要由混凝土制成的現(xiàn)有柱，其中(a)表示的狀態(tài)是帶狀的高延展性材料螺旋纏繞在該柱的外周向表面；和(b)為表示該高延展性材料處于貯存狀態(tài)的視圖；圖4為一總體透視圖，表示高延展性材料呈螺旋纏繞狀態(tài)的另一個(gè)實(shí)例；圖5為一示意圖，示意性地表示圖4所示實(shí)例中高延展性材料的纏繞狀態(tài)；圖6為一示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明的高延展性材料的芯軸的例子；圖7為一示意圖，表示高延展性材料在構(gòu)件上卷繞三匝的狀態(tài)，其中(a)是加固件的主要部分的透視圖，和(b)是(a)的截面圖；圖8為一總體透視圖，表示圖7所示實(shí)例應(yīng)用在構(gòu)件的三個(gè)部分的每一個(gè)上的狀態(tài)；圖9是表示本發(fā)明又一實(shí)施例的一系列示意性透視圖，其中(a)表示現(xiàn)有柱和高延展性材料之間的構(gòu)造關(guān)系；和(b)為高延展性材料卷繞在該柱上之后所見(jiàn)的狀態(tài)；圖10是表示本發(fā)明又一實(shí)施例的示意圖，其中(a)為一示意性透視圖；和(b)為一沿(a)中Y-Y線所取的截面圖；圖11是一風(fēng)箱狀加固件的主要部分的透視圖，其為圖10所示高延展性覆蓋材料的改進(jìn)實(shí)施例；圖12是表示采用了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)(建筑物)的狀態(tài)的一系列示意圖，其中(a)表示倒塌前的狀態(tài)；和(b)表示倒塌后的狀態(tài)；圖13是表示采用了本發(fā)明的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的狀態(tài)的一系列示意圖，(a)表示倒塌前的狀態(tài)；和(b)表示倒塌后的狀態(tài)；圖14是表示采用了本發(fā)明的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的狀態(tài)的一系列示意圖，其中(a)表示作為構(gòu)件的梁在該梁由于受到載荷而變形后的狀態(tài)；(b)表示作為構(gòu)件的地板在該地板由于受到載荷而變形后的狀態(tài)；和(c)表示作為構(gòu)件的壁在該壁由于受到載荷而變形后的狀態(tài)；圖15是表示采用了本發(fā)明的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)為柱的情況下從變形至破裂之間變形行為的曲線圖；圖16是表示采用了本發(fā)明的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)為柱的情況下從變形至破裂之間變形行為的曲線圖，同時(shí)將傳統(tǒng)加固和本發(fā)明加固進(jìn)行了對(duì)比；
圖17是表示采用了本發(fā)明的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)為柱的情況下變形行為的一系列示意圖，其中(a)表示正常狀態(tài)；(b)表示變形后的狀態(tài)；和(c)表示破裂后的情況；圖18是表示土壤機(jī)械學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的三軸試驗(yàn)裝置的示意圖；圖19(a)和19(b)是表示發(fā)生地震時(shí)施加在結(jié)構(gòu)和作為該結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的柱上的力以及該結(jié)構(gòu)和柱上所產(chǎn)生的位移之間的關(guān)系；圖20是一系列曲線圖，表示針對(duì)柱作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)時(shí)每周期吸收能量的狀態(tài)，其中(a)表示傳統(tǒng)柱情況下的狀態(tài)；和(b)表示柱根據(jù)本發(fā)明加固后的狀態(tài)；圖21是表示一些方向的示意圖，載荷沿該方向施加到作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的柱上，且柱沿該方向產(chǎn)生位移；圖22是一曲線圖，表示針對(duì)柱作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)，載荷如圖21所示施加在其上且在其上產(chǎn)生如圖21所示變形時(shí)，應(yīng)用傳統(tǒng)加固之前和之后的變形行為；圖23是一系列表示伴隨構(gòu)件的破裂表觀體積增大現(xiàn)象的視圖，其中(a)表示破裂前的狀態(tài)；和(b)表示破裂后的狀態(tài)；圖24是一系列表示對(duì)應(yīng)于圖17所示的作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的柱的變形行為的示意圖，其中(a)表示正常狀態(tài)；(b)表示變形開(kāi)始后的狀態(tài)；和(c)表示破裂的狀態(tài)；和圖25是表示未采用本發(fā)明的作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)部件)的梁的狀態(tài)的示意圖，圖為變形后的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
圖1是一總體透視圖，表示本發(fā)明應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件，例如結(jié)構(gòu)部件，通過(guò)限制伴隨該構(gòu)件的破裂而產(chǎn)生的構(gòu)件體積增大來(lái)控制該構(gòu)件的破裂的高延展性材料的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
如圖1所示，高延展性材料21包括具有合適的縱向長(zhǎng)度和合適的寬度并用作主體的薄板部分22、一端部23和另一端部24，端部23和24在圓周方向上相互對(duì)接。
芯索25以沿縱向長(zhǎng)度方向穿過(guò)端部23和24的方式分別設(shè)置在薄板部分22的一端部23和另一端部24。該芯索25加強(qiáng)一端部23和另一端部24，因此加強(qiáng)張力方向上的耐久性。
在一端部23和另一端部24附近設(shè)置有沿端部的長(zhǎng)度方向以預(yù)定間隔布置，系索30能夠穿過(guò)的通孔26。在相應(yīng)的通孔26上設(shè)置有適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)件27，如眼孔28。該加強(qiáng)件27加強(qiáng)相應(yīng)通孔26的周向邊緣部分，因此系索30可以呈張緊狀態(tài)可靠地固定住。
再者，在薄片部分22的一端部分23或另一端部分24至少其中之一的背側(cè)(在圖示例子中處于一端部分23的背側(cè))，沿一端部分23的長(zhǎng)度方向，縫有縱向長(zhǎng)度大體等于薄片部分22寬度的舌狀補(bǔ)片29，從而使得一端部分23和另一端部分24之間的界面可以為補(bǔ)片29所覆蓋。值得注意的是，可以為一端部分23和另一端部分24各自分別提供未示出的補(bǔ)片29，從而使一端部分23和另一端部分24的界面為兩層補(bǔ)片29所覆蓋。
部分構(gòu)成高延展性覆蓋材料21的薄片部分22和補(bǔ)片29是由一種周向和豎直方向均質(zhì)的材料制成的。具體地講，最好采用延展性高且初始彈性模量比鐵和混凝土低的纖維材料或橡膠材料。具體地講，最好采用具有高延展性且具備能夠承受載荷的強(qiáng)度的由合成纖維材料(例如TORAYSHEET，Toray Industries，Inc.產(chǎn)品的商標(biāo)名)或橡膠材料(例如CEOLINER，Bridgestone Corp.產(chǎn)品的商標(biāo)名)制成的薄片材料。
這樣，如圖13(a)所示，高延展性材料21可以纏繞在作為結(jié)構(gòu)部件15的柱13的外周向表面14上，該柱13直立支撐例如示意性地示于圖12(a)中的結(jié)構(gòu)(建筑物)11的地板12，而補(bǔ)片29位于柱13和薄片22之間，且一端部分23和另一端部分24相互對(duì)接。
通過(guò)系索30將在一端部分23形成的通孔26和在另一端部分24形成的通孔26交叉連接，使纏繞在作為結(jié)構(gòu)部件15的柱13上的高延展性材料21可容易地保持固定和包繞狀態(tài)，從而使端部23和24聯(lián)成一體，而端部23和24襯有補(bǔ)片29。以這種方式，通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)完成的簡(jiǎn)單安裝，高延展性材料21可以保持完全纏繞在柱13的狀態(tài)。
圖1給出了本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例，其中構(gòu)件15是用混凝土、木材、土、磚或類似材料制成的柱13。無(wú)論如何，在結(jié)構(gòu)11處在建造中的情況下，也同樣可使用高延展性材料21；具體地講，高延展性材料21可以纏繞在例如圖12(a)的梁(桁)16或圖2(a)的壁17上，以包圍該構(gòu)件。
上述連接結(jié)構(gòu)不局限于此圖示實(shí)例?？梢赃m當(dāng)?shù)夭捎靡环N已知的單元聯(lián)接結(jié)構(gòu)，如縫接或粘接，只要能夠?qū)⒁欢瞬糠?3和另一端部分24聯(lián)接在一起，使其在受到載荷時(shí)不相互分離即可。
圖2(a)至2(c)是表示本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)11的構(gòu)件15主要部分的截面圖，其中構(gòu)件15是主要由混凝土制成并作為結(jié)構(gòu)部件的現(xiàn)有壁17。
如圖2(a)所示，高延展性材料21分別設(shè)置在壁17的一側(cè)表面15a和另一側(cè)表面15b，該壁是橫過(guò)圖12(a)中所示結(jié)構(gòu)(建筑物)11的空間19安裝的隔板，(在壁17處于建造中的情況下，高延展性材料21可以如圖1所示以包繞壁17的方式進(jìn)行布置)。
如圖2(b)所示，在壁17上形成有在一側(cè)表面15a和另一側(cè)表面15b之間水平延伸，且按預(yù)定間隔排列的通孔18。各通孔18的直徑能夠允許系索30穿過(guò)，以便連接高延展性材料21。雖然在圖示實(shí)例中并未專門表示，但是通孔18不僅可以水平布置，而且可以按預(yù)定的間隔，以大體平行的狀態(tài)豎直布置。各通孔18的周向邊緣部分最好借助加強(qiáng)件來(lái)加固，例如用如圖1所示的眼孔28。
如圖2(c)所示，系索30穿過(guò)通孔18，并固定到高延展性材料21上，從而能夠可靠地連接高延展性材料21。值得注意的是，多個(gè)系索30可以穿過(guò)相應(yīng)的通孔18，單個(gè)地連接高延展性材料21。另一方案是，在如所示實(shí)例的情況下，單獨(dú)一根系索30順序通過(guò)通孔18，從而以縫接狀態(tài)連接高延展性材料。
圖2給出一個(gè)例子，其中構(gòu)件15是主要由混凝土、木材、土、磚或類似材料制成并作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的壁17。然而，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)11的情況下，高延展性材料21也可以用于圖12(a)所示的梁(桁)16，且可以用類似的方式穩(wěn)固地連接。
圖3(a)給出了一個(gè)例子，其中彈性帶狀高延展性材料21螺旋纏繞在一結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(在圖示實(shí)例中為柱13)15上，同時(shí)在搭接部分21(a)搭接，即如網(wǎng)球拍的手柄上的纏繞帶。在這種情況下，為了防止纏繞的高延展性材料21錯(cuò)位，最好采用以下安裝方法。
①纏繞的同時(shí)施加適當(dāng)?shù)膹埩Α?br> ②通過(guò)采用粘接劑將彈性高延展性材料21和構(gòu)件15粘結(jié)在一起，或借助粘接劑將螺旋纏繞的高延展性材料21的搭接部分21a粘結(jié)在一起或?qū)⑵浜附釉谝黄稹?br> ③通過(guò)采用諸如釘子的固定件，使高延展性材料21與構(gòu)件15固定連接。
在構(gòu)件15的端部，高延展性材料21借助上述方法②或③固定。根據(jù)一種替代方法，即如固定醫(yī)用彈性繃帶的端部的情況，在高延展性材料21上形成有如圖1所示的眼孔，而一根纜索穿過(guò)該眼孔，將高延展性材料21固定在構(gòu)件15的端部。
通過(guò)采用如圖3(a)所示的方法，高延展性材料21可以螺旋纏繞在已部分損壞的、主要由混凝土、木材、土、磚或類似材料制成的構(gòu)件15的外表面。高延展性材料21制備成如圖3(b)所示的成卷狀態(tài)，因此在諸如地震的災(zāi)難發(fā)生時(shí)迅即可用。人們希望應(yīng)對(duì)災(zāi)難的緊急措施能夠用人力可靠地實(shí)施，而不依賴機(jī)械力量。按照此觀點(diǎn)，采用如圖3所示的方法是有利的。例如，當(dāng)采用TORAYSHEET 800T(厚1.26mm，重量930g/m2)制成的高延展性材料卷21時(shí)，使用寬約50cm、長(zhǎng)約20m的材料，總重量約10kg，因此此卷可用人力搬運(yùn)，應(yīng)用于上述緊急措施。
圖4是表示圖3中所示螺旋纏繞形式的另一個(gè)例子的示意圖。在此例中，如圖5所示，高延展性材料21首先在構(gòu)件15的上端部32纏繞一圈(圖5的①)，然后在搭接圈數(shù)連續(xù)增加的同時(shí)繼續(xù)纏繞，直至達(dá)到預(yù)定的最大搭接圈數(shù)；具體地講，高延展性材料21連續(xù)纏繞兩搭接圈(圖5中的②)、三搭接圈(圖5中③)、四搭接圈(圖5中④)，這是預(yù)定的搭接圈的最大數(shù)目。隨后，高延展性材料21在沿構(gòu)件15的預(yù)定長(zhǎng)度上保持搭接圈的最大數(shù)目的同時(shí)螺旋纏繞。隨后，高延展性材料螺旋纏繞，同時(shí)搭接圈數(shù)的數(shù)目連續(xù)減少；具體地講，在構(gòu)件15的下端部33高延展性材料21連續(xù)纏繞三搭接圈(圖5中③)、兩搭接圈(圖5中②)和一搭接圈(圖5中①)。在圖5中，為使纏繞狀態(tài)清楚，高延展性材料21位于遠(yuǎn)離構(gòu)件15處。實(shí)際中，高延展性材料21是緊密纏繞在構(gòu)件15上的。再者，在構(gòu)件15的一端部(上端部32和下端部33)可卷繞數(shù)圈高延展性材料21，此圈數(shù)比螺旋纏繞的最大搭接圈數(shù)N少一圈。在圖5的例子中，高延展性材料21卷繞三圈，即由螺旋纏繞的最大搭接圈數(shù)4減去1得出的。相應(yīng)地，端部(上端部32和下端部33)用高延展性材料21纏繞最大搭接圈數(shù)N至(2N-1)搭接圈。由于應(yīng)力集中于構(gòu)件15的端部(上端部32和下端部33)，所以這樣的纏繞可以給構(gòu)件15以安全余量。螺旋纏繞的各圈高延展性材料21借助粘接劑相互粘結(jié)，例如LUBIRON(Toyo Polymer Co.，Ltd.的商標(biāo))，粘接劑涂在構(gòu)件15的一側(cè)表面和相反的側(cè)表面，沿構(gòu)件15的長(zhǎng)度方 向延伸，同時(shí)具有合適的寬度，能夠產(chǎn)生不低于所需水平的張力(強(qiáng)度)T。這樣，高延展性材料21就粘結(jié)在構(gòu)件15上。
圖6給出了卷繞在如木材或樹(shù)脂等適用材料制成的芯軸49上的高延展性材料21的例子，以便在如圖4所示的螺旋纏繞形式中的最大搭接圈數(shù)(最大層數(shù))為如圖5所示的N的情況下使用。在這種情況下，在高延展性材料21上沿高延展性材料21長(zhǎng)度方向于中心線和一側(cè)邊緣21b之間延伸的區(qū)域繪制出多條等距離分隔高延展性材料21的寬度W的分隔線50，從而指示(最大寬度的)1/2、1/3、1/4、…、1/N、…、1/10(當(dāng)將寬度W等分以得到預(yù)定的最大搭接圈數(shù)時(shí)的最小寬度)的分區(qū)。例如，當(dāng)最大搭接圈數(shù)為N時(shí)，在第一圈，高延展性材料21錯(cuò)動(dòng)1/N(圖4中的w1)。隨后，該高延展性材料21沿該1/N線以搭接形式纏繞，從而得到如圖4所示的纏繞形式。為了易于辨別各條分隔線50，分隔線50最好用不同顏色或不同線型繪制、形成用于觸覺(jué)辨別的脊(凸起)、或用熒光油漆繪制。
圖6中所示的一卷高延展性材料21自上端部分32(或自下端部分33)沿構(gòu)件15的長(zhǎng)度方向螺旋纏繞在構(gòu)件15上，同時(shí)每圈錯(cuò)移寬度W(w1)的四分之一。余下的未用部分小于四分之一寬度或更小的寬度，同時(shí)高延展性材料21在纏繞一圈至四圈的情況下終止纏繞。
圖4和圖5給出一個(gè)高延展性材料21纏繞達(dá)四搭接圈的例子。當(dāng)字母N表示最大搭接圈數(shù)(最大層數(shù))時(shí)，圖4中所示的高延展性材料21在每圈錯(cuò)位1/N的同時(shí)螺旋纏繞。注意，最佳搭接圈數(shù)N是根據(jù)下述計(jì)算公式中出現(xiàn)的所需強(qiáng)度T和允許應(yīng)力X0確定的。
圖7為表示這樣一種狀態(tài)的示意圖，高延展性材料21在構(gòu)件15，例如現(xiàn)有的柱13或新柱13上卷繞三圈，其中(a)是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的主要部分的透視圖，而(b)是(a)的截面圖。
在圖7中，高延展性材料21由帶狀纖維或橡膠薄片材料制成。高延展性材料21的至少周向卷繞開(kāi)始端部分42借助粘接劑35a粘結(jié)在構(gòu)件15的外表面上。卷繞開(kāi)始端部分42和搭接的高延展性材料21的相應(yīng)部分44借助粘接劑35a粘結(jié)在一起。在高延展性材料21的卷繞終止端部分43、搭接部分45和46借助粘接劑35粘結(jié)在一起。這樣，高延展性材料21緊密地在構(gòu)件15上卷繞三層。值得注意的是，在卷繞開(kāi)始端部分42所用的粘接劑35a適于將卷繞開(kāi)始端部分42暫時(shí)地粘結(jié)到構(gòu)件15，這樣，不必與粘結(jié)高延展性材料21的粘結(jié)層所用的粘接劑35相同。當(dāng)粘接劑35作為粘接劑35a使用，必須采取避免構(gòu)件15和高延展性材料21之間粘結(jié)過(guò)強(qiáng)的措施；例如，粘結(jié)區(qū)必須變窄。
在這種情況下，高延展性材料21卷繞在構(gòu)件15的外周向表面，這樣使高延展性材料21的中間層相對(duì)于構(gòu)件15粘結(jié)在處于卷繞開(kāi)始端部分42和卷繞終止端部分43相反的位置處；具體地講，高延展性材料21的第一層和第二層的搭接部分47和48在沿構(gòu)件15的長(zhǎng)度方向延伸的單獨(dú)一條帶狀區(qū)借助粘接劑35粘結(jié)在一起。
圖7給出了一個(gè)高延展性材料21卷繞三層的例子。但是，為得到所要求強(qiáng)度而需要的纏繞圈數(shù)并不局限于此。最佳圈數(shù)N根據(jù)下述計(jì)算公式中出現(xiàn)的所需強(qiáng)度T和允許應(yīng)變X0確定。
特別是，為了得到所需強(qiáng)度所要求的圈數(shù)N1用下式表示，其中T1是高延展性材料21的強(qiáng)度，而S1是當(dāng)高延展性材料21產(chǎn)生該強(qiáng)度時(shí)所觀測(cè)到的應(yīng)變。
N1＝T/T11)用于使周向變形等于或小于允許應(yīng)變X0所需的圈數(shù)N2用下式計(jì)算N2＝(TS1)/(T1X0) 2)值得注意的是，假設(shè)薄片狀高延展性材料21在應(yīng)變和張力之間表現(xiàn)為成正比的關(guān)系，直至高延展性材料21產(chǎn)生該材料強(qiáng)度。合成纖維材料大體表現(xiàn)出成正比的關(guān)系。當(dāng)高延展性材料21用橡膠材料或粘接劑材料通過(guò)例如噴射方法制成時(shí)，上述計(jì)算可以根據(jù)這類材料的特殊張力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行。
特別地，當(dāng)某種材料的張力y和應(yīng)變x的關(guān)系用數(shù)字函數(shù)y＝f(x)或圖形表示時(shí)，在N2圈的情況下每層的張力y表示為y＝T/N23)既然允許應(yīng)變是X0，因此所需的圈數(shù)N2可以從公式T/N2＝f(X0)得出，即N2如下得到。
N2＝T/f(X0) 4)注意，最佳圈數(shù)N是如上得出的N1或N2中較大者。
圖8給出了一個(gè)例子，其中一卷如圖6所示的薄片狀高延展性材料21施加到其內(nèi)高度大于高延展性材料21的寬度的構(gòu)件15上。高延展性材料21卷繞在構(gòu)件15上，同時(shí)借助于沿構(gòu)件15的長(zhǎng)度方向帶狀延伸的粘接劑35粘結(jié)在構(gòu)件15上，其方式類似于圖7中所示。
具體地講，首先，高延展性材料21以類似于圖7中所示的方式卷繞在構(gòu)件15的中心部分34。另一高延展性材料21卷繞在構(gòu)件15的上端部分32，同時(shí)其下邊緣部分52借助粘接劑35粘結(jié)在位于中心部分34的高延展性材料21的上邊緣部分51。再一高延展性材料21卷繞在構(gòu)件15的下端部分33，同時(shí)其上邊緣部分51借助于粘接劑35粘結(jié)在位于中心部分34的高延展性材料21的下邊緣部分52。
這樣，張力在卷繞在構(gòu)件15的相應(yīng)部分的三部分高延展性材料21中傳遞。確定粘結(jié)表面的寬度，從而使粘結(jié)部分的粘接強(qiáng)度不小于所需的周向方向的張力T。在這種情況下，除了用粘接劑35進(jìn)行粘結(jié)，還可以采用任何其它適用的連接方式，如縫接或焊接。在這種情況下，所要求的高延展性材料21的圈數(shù)N以類似于圖7所示例子中的方式確定。
考慮到所覆蓋的構(gòu)件15的安裝和作業(yè)限制條件，高延展性材料21可以以環(huán)繞構(gòu)件15或螺旋纏繞在構(gòu)件15上的方式設(shè)置。另一方案是，高延展性材料21可以通過(guò)適用的施加方式，例如噴射將粘性橡膠材料，諸如硅酮橡膠、或粘性樹(shù)脂材料，諸如氯乙烯施加到構(gòu)件15上(粘性橡膠材料和樹(shù)脂材料包括那些含有各種材料的短纖維)。在這種情況下，如果高延展性材料21能夠在構(gòu)造上環(huán)繞構(gòu)件15或螺旋纏繞在構(gòu)件15上，粘接劑層可以在高延展性材料21的至少一側(cè)預(yù)先準(zhǔn)備好，從而可以方便涉及粘結(jié)的環(huán)繞或纏繞工作。如果需要，粘接劑層可以在高延展性材料21的兩側(cè)預(yù)先形成。在高延展性材料21是通過(guò)將粘性橡膠或樹(shù)脂材料施加到構(gòu)件15上而形成的覆蓋材料的情況下，該粘性橡膠或樹(shù)脂材料可以手工施加，但考慮到工作效率，最好利用某種適用的噴射裝置通過(guò)噴射來(lái)涂敷。當(dāng)構(gòu)件15部分損壞或預(yù)計(jì)由于應(yīng)力集中構(gòu)件15部分破裂時(shí)，高延展性材料21可以部分地設(shè)置在構(gòu)件15上的一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包括損壞部分或有可能破裂的部分。在這種情況下，最好采用具有粘接劑層的纖維高延展性材料21或通過(guò)將粘性橡膠或樹(shù)脂材料涂敷到構(gòu)件15而形成的高延展性材料21。
為了通過(guò)限制伴隨破裂所產(chǎn)生的表觀體積的增大來(lái)控制構(gòu)件15的破裂，高延展性材料21必須能夠保證破裂的構(gòu)件15甚至在構(gòu)件15已經(jīng)破裂之后也能保持包絡(luò)表面10的形式。如圖23(b)所示，這一特點(diǎn)能夠通過(guò)在包絡(luò)表面10和破裂件9之間形成空腔t來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)高延展性材料21用圖1、2或3中所示的方法相互間無(wú)粘結(jié)地設(shè)置在構(gòu)件15的外周向表面上時(shí)，在其間形成一空腔(弱化層)，從而光滑地形成包絡(luò)表面10。
必須記住，除了圖4至圖8中例舉的方法和構(gòu)造，通過(guò)諸如噴射的施加方式形成高延展性材料21的方法涉及以下問(wèn)題。當(dāng)高延展性材料21直接粘結(jié)到構(gòu)件15上而在其間未介入空腔時(shí)，即使在構(gòu)件15破裂后，粘接劑層也使高延展性材料21保持完全粘結(jié)到圖23(b)所示的破裂件9的外周向表面上。結(jié)果，由于產(chǎn)生銳角或應(yīng)力集中，破裂件9很可能造成高延展性材料21的破裂。
解決上述問(wèn)題的可能的方法包括使用使粘接劑層的粘結(jié)強(qiáng)度充分低于高延展性材料21的粘接劑，和使用使粘接劑層的彈性模量充分低于高延展性材料21的粘接劑，從而在構(gòu)件15和高延展性材料21之間介入一層薄弱層。
構(gòu)件15的破裂帶來(lái)表觀體積的增大，因此造成構(gòu)件15和高延展性材料21之間壓力的增加。這樣，盡管構(gòu)件15和高延展性材料21不粘結(jié)在一起，在構(gòu)件15破裂后，由于壓力的承受作用，破裂的構(gòu)件15和高延展性材料21彼此不相對(duì)滑動(dòng)。因此，在構(gòu)件15和高延展性材料21之間進(jìn)行粘結(jié)僅僅是為了在構(gòu)件15錯(cuò)位和構(gòu)件15破裂之間的期間中防止高延展性材料21脫離構(gòu)件15。因此，通過(guò)粘結(jié)產(chǎn)生的粘結(jié)強(qiáng)度可能是能夠支撐構(gòu)件15的外周向表面上的高延展性材料21的重量的程度，即所謂的暫時(shí)粘結(jié)將足以。
圖9(a)和9(b)為表示第三發(fā)明的例子的示意性透視圖，其中(a)表示用鋼筋混凝土或類似材料制成并適于支撐示意性地示于圖12(a)中的結(jié)構(gòu)(建筑物)11的地板12和類似構(gòu)件的現(xiàn)有柱13和用彈性模量低于系箍的原材料制成的高延展性覆蓋材料121之間的構(gòu)造關(guān)系；而(b)表示高延展性覆蓋材料121卷繞在柱13的外周向表面14上之后所見(jiàn)的狀態(tài)。
最好采用用具有高延展性且其強(qiáng)度能夠承受載荷的合成纖維材料(例如TORAYSHEET，Toray Industries，Inc.產(chǎn)品的商標(biāo)名)或橡膠材料(例如GEOLINER，Bridgestone Corp.產(chǎn)品的商標(biāo)名)制造的薄片材料122所制成的高延展性覆蓋材料121。高延展性覆蓋材料121必須保持完全環(huán)繞柱13的外周向表面14的狀態(tài)。因此，在高延展性覆蓋材料121卷繞在柱13上之后，對(duì)接端部分121a和121b必須連接在一起防止在受到載荷時(shí)相互分離，并直接或利用粘接劑或類似物質(zhì)通過(guò)中介層粘結(jié)到柱13的外周向表面14。具體地講，在薄片材料122為合成纖維材料的情況下，對(duì)接端部分121a和121b利用從后面施加在其上的補(bǔ)片縫制在一起。在薄片材料122為橡膠材料的情況下，對(duì)接端部分121a和121b利用從后面施加在其上的橡膠補(bǔ)片粘結(jié)或熱熔封接在一起。高延展性覆蓋材料121最好卷繞在柱13上，覆蓋柱13的整個(gè)長(zhǎng)度。但是，高延展性覆蓋材料121也可以根據(jù)需要固定卷繞在除其上部外的整個(gè)柱13上。高延展性覆蓋材料121采用周向和豎直向均一的材料。具體地，最好采用延展性高于且其彈性模量低于鐵和混凝土的纖維材料或橡膠材料。
為了防止卷繞在柱13上的高延展性覆蓋材料121沿柱13的外周向表面14滑動(dòng)，高延展性覆蓋材料121最好利用粘接劑或適用的固定裝置，例如釘子或螺釘可靠地固定在柱13上。
圖10(a)和10(b)是一系列示意圖，表示第四發(fā)明的例子，其中(a)是示意性透視圖；而(b)是沿(a)的Y-Y線所取的截面圖。
如圖10(a)和10(b)所示，呈大理石狀花紋的飾面環(huán)繞壁材料115以這樣的方式設(shè)置，它環(huán)繞支撐圖12(a)中所示支撐結(jié)構(gòu)(建筑物)11的地板12或類似構(gòu)件的柱13，同時(shí)空腔117介于其間，從而將柱13隱藏在內(nèi)。再者，高延展性覆蓋材料131以環(huán)繞柱13的方式設(shè)置在飾面環(huán)繞壁材料115的內(nèi)周向表面上。高延展性覆蓋材料131用具有彈性模量低于系箍的原材料制成；例如，周向和豎直向均一且其初始彈性模量不特別低的合成纖維材料(例如TORAYSHEET，TorayIndustries，Inc.產(chǎn)品的商標(biāo)名)或橡膠材料(例如GEOLINER，Bridgestone Corp.產(chǎn)品的商標(biāo)名)。
圖11給出了本發(fā)明所用高延展性覆蓋材料131的另一個(gè)例子。高延展性覆蓋材料131包括多個(gè)各自由加強(qiáng)鋼筋或環(huán)形彈性材料制成的并具有合適外徑的環(huán)繞芯133，以沿豎直方向按預(yù)定間隔布置的方式圍繞柱13設(shè)置且有空腔117介于其間，用適合的合成纖維材料(例如TORAYSHEET，Toray Industries，Inc.產(chǎn)品的商標(biāo)名)或橡膠材料(例如GEOLINER，Bridgestone Corp.產(chǎn)品的商標(biāo)名)制造的薄片材料134，且沿豎直方向連接相鄰的環(huán)繞芯，從而構(gòu)成整體風(fēng)箱狀的加固結(jié)構(gòu)132的形式。
在這種情況下，豎直布置的環(huán)繞芯133的數(shù)量取決于柱13的長(zhǎng)度決定。薄片材料134連接到環(huán)繞芯133的方式可以是沿整個(gè)周邊環(huán)繞該環(huán)繞芯。另一方案是，如圖11所示，可以用豎直延伸的薄片材料134的條在周向布置的同時(shí)連接環(huán)繞芯133。值得注意的是，第三發(fā)明也可以采用高延展性覆蓋材料131代替高延展性覆蓋材料121。
下面將就本發(fā)明的作用和效果進(jìn)行說(shuō)明。
根據(jù)圖15所示的在將根據(jù)如圖1所示的本發(fā)明應(yīng)用于現(xiàn)有的構(gòu)件15，即支撐圖12(a)中所示結(jié)構(gòu)(建筑物)11的起結(jié)構(gòu)件作用的柱12之前和之后所觀察到的變形行為，即使在超出韌性極限的載荷下，起加強(qiáng)作用的高延展性材料21可以使其具有能夠支撐所需載荷的載荷上限的支撐功能。因此，如圖12(b)所示，即使在結(jié)構(gòu)(建筑物)11由于后面示于圖17(a)至圖17(c)的柱13斷裂而破裂之后，也可以保持地板12之間的空間19。這樣，無(wú)論施加到結(jié)構(gòu)件15上的外力如何，通過(guò)使其具有讓空間19保持足夠大而防止人被碾壓致死的能力的實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明可以用大大降低了的材料費(fèi)用和作業(yè)成本，產(chǎn)生安全性極高的失效保護(hù)效果。
這種保持一定空間19的能力可以通過(guò)控制以下這類現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，當(dāng)由于受到壓力或剪力而遭受變形時(shí)，混凝土、砂礫、土、磚或類似材料，廣泛用作部分構(gòu)成結(jié)構(gòu)11的諸如結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件15的成分，且起壓力承載部分要素作用表現(xiàn)出表觀體積的增大。當(dāng)諸如結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件15一部分或全部破裂和變形很大時(shí)，這種現(xiàn)象明顯出現(xiàn)。諸如結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件15的表觀體積增大的可能性可以通過(guò)高延展性覆蓋材料21加以限制。結(jié)果，即使當(dāng)部分構(gòu)成諸如結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件15材料破裂后，高延展性材料21也使構(gòu)件15能夠承受外力，從而有效地防止大的變形的發(fā)生和導(dǎo)致結(jié)構(gòu)11的倒塌。
這種作用將參照?qǐng)D14(a)進(jìn)行說(shuō)明，該圖給出一個(gè)將本發(fā)明應(yīng)用于作為圖12(a)所示構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15之一的梁(桁)16的例子。當(dāng)由于地震或類似原因所引發(fā)的外力造成受到壓縮的梁(桁)16的一部分壓縮破裂時(shí)，與圖25所示的傳統(tǒng)加固時(shí)不同，在該部分如一團(tuán)塊狀增大的同時(shí)，高延展性材料21可以分擔(dān)承受該外力。這樣，該梁(桁)16可以保持承受彎曲力矩的能力。圖14(b)給出了一個(gè)本發(fā)明應(yīng)用于地板12的例子，地板也是圖12(a)中所示構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15之一。同樣，圖14(c)給出了本發(fā)明應(yīng)用于壁17的例子。如圖14(b)和14(c)所示，由于加固件27將高延展性材料21連接在一起，所以當(dāng)?shù)匕?2(壁17)受到由地震或類似原因所引發(fā)的外力造成的壓縮破裂時(shí)，在地板12(壁17)增大的同時(shí)，高延展性材料21能夠承受外力，即如地板墊子或體操墊子那樣。在構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15為地板12的情況下，由于采用梁16的機(jī)制，所以加固件27設(shè)置在約1m×1m見(jiàn)方的四角。在構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15為壁17的情況下，由于采用柱13的機(jī)制，所以加固件27以類似于地板12的型式設(shè)置。
高延展性材料21設(shè)置在例如結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件15的外周向表面14，其方式為環(huán)繞構(gòu)件15或螺旋纏繞或卷繞在構(gòu)件15上。這樣，當(dāng)構(gòu)件15的一部分或整個(gè)構(gòu)件15由于受到彎曲、剪切或壓縮而破裂，導(dǎo)致伴隨體積的增大變形時(shí)，高延展性材料21的彈性在構(gòu)件15上造成周向壓力的強(qiáng)迫施加。該周向壓力具有限制構(gòu)件15的表觀體積增大的作用，從而起到抵抗構(gòu)件15由于施加在其上的彎曲力、剪切力或壓力而產(chǎn)生的變形的效果。結(jié)果，即使在構(gòu)件15破裂之后，破裂的構(gòu)件15也能抵抗施加在其上的彎曲力、剪切力或壓力。再者，所設(shè)置的高延展性材料21可以容易地去除。
當(dāng)高延展性覆蓋材料121用于第四發(fā)明時(shí)，高延展性覆蓋材料121以如圖13(a)所示的固定環(huán)繞狀態(tài)卷繞在支撐如圖12(a)的結(jié)構(gòu)(建筑物)11的現(xiàn)有柱13的外周向表面14上。結(jié)果，如圖13(b)所示，高延展性覆蓋材料21將已變形的柱13包裹在內(nèi)，從而使柱13能夠承受載荷。
也是在這種情況下，即使載荷超過(guò)韌性極限，起加固作用的高延展性材料121可以賦予能夠支撐所需載荷的載荷上限的支撐功能。因此，如圖12(b)所示，即使在結(jié)構(gòu)(建筑物)由于圖17(a)至17(c)中順序所示的柱13的斷裂而破裂后，地板12之間的空間19也可保持。
在如第五發(fā)明和如圖10(a)和10(b)所示的情況下，飾面環(huán)繞壁材料115以環(huán)繞支撐圖12(a)所示結(jié)構(gòu)11的現(xiàn)有柱13的方式設(shè)置，在現(xiàn)有柱13和飾面環(huán)繞壁材料115之間介入空腔117，高延展性覆蓋材料131設(shè)置在飾面環(huán)繞壁材料115的內(nèi)周向表面116，產(chǎn)生以下效果高延展性覆蓋材料131包裹已變形的柱13，從而使已變形的柱13能夠承受載荷。
在這種情況下，高延展性覆蓋材料131最好包括多個(gè)以沿豎直方向按預(yù)定間隔排列的方式設(shè)置在柱13周圍并在其間介入空腔117的環(huán)繞芯133，合成纖維材料或橡膠材料制造的薄片材料134沿豎直方向連接相鄰環(huán)繞芯133，從而構(gòu)成整體的風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)132。值得注意的是，第三發(fā)明也可以采用高延展性覆蓋材料131代替高延展性覆蓋材料121。
在處于柱13和飾面環(huán)繞壁材料115之間的空腔117內(nèi)設(shè)置高延展性覆蓋材料131產(chǎn)生以下效果對(duì)于鋼筋混凝土制成的柱13在達(dá)到柱13的韌性極限之前的變形，沒(méi)有載荷施加在高延展性覆蓋材料131上；而隨后的變形借助高延展性覆蓋材料131的延展性來(lái)應(yīng)對(duì)；即，高延展性覆蓋材料131包圍已經(jīng)變形的柱13，從而使已經(jīng)變形的柱13能夠承受載荷。這樣，即如在第三發(fā)明中，如圖12(b)所示，即使在結(jié)構(gòu)(建筑物)11由于順序示于圖17(a)至圖17(c)的柱13的破裂而破裂之后，地板12之間的空間19也能保持。
圖16是表示傳統(tǒng)加固和本發(fā)明的變形行為的曲線圖。如圖6所示，在傳統(tǒng)加固條件下，當(dāng)周向張力升高超過(guò)韌性極限時(shí)，系箍破裂或脫離原來(lái)位置，導(dǎo)致構(gòu)件的坍塌(見(jiàn)圖16中曲線①)。反之，在高延展性材料21或高延展性覆蓋材料121卷繞在作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15之一的柱13上的情況下，根據(jù)本發(fā)明，隨著柱13開(kāi)始位移，載荷施加在高延展性材料21和高延展性覆蓋材料121上。無(wú)論如何，即使當(dāng)系箍破裂或脫離原來(lái)位置，也可避免柱13的倒塌，因此柱13可以承受載荷(見(jiàn)圖16中曲線②)。在高延展性覆蓋材料設(shè)置在介于柱13和飾面環(huán)繞壁材料115之間的空腔117內(nèi)的情況下，在達(dá)到柱13的韌性極限之前沒(méi)有載荷施加在高延展性覆蓋材料131上；換言之，只有在超過(guò)韌性極限導(dǎo)致系箍破裂或脫離原來(lái)位置之后，載荷才施加到高延展性覆蓋材料131上。無(wú)論如何，可以避免柱13的倒塌，因此柱13可以承受載荷(見(jiàn)圖16中曲線③)。
接下來(lái)，將結(jié)合計(jì)算實(shí)例具體說(shuō)明本發(fā)明所用的高延展性材料或高延展性覆蓋材料必須假設(shè)的抗拉強(qiáng)度。值得注意的是，當(dāng)諸如一結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件(例如柱)破裂成混凝土塊和變形的加強(qiáng)鋼筋時(shí)，呈混凝土塊和變形的加強(qiáng)鋼筋形式的破裂構(gòu)件的動(dòng)力學(xué)行為變得很復(fù)雜。既然混凝土塊和變形的加強(qiáng)鋼筋的整體可以總的認(rèn)為是具有內(nèi)摩擦的顆粒材料，所以高延展性材料必須具有這樣的的動(dòng)力學(xué)功能，即起到限制破裂構(gòu)件(例如破裂的柱)的網(wǎng)或包覆物的作用，從而成為軸向力的阻力。再有，當(dāng)包裹物內(nèi)的軸向力所產(chǎn)生的壓力作用在其上時(shí)，高延展性材料必須不能斷開(kāi)。
圖18是表示在泥土機(jī)械領(lǐng)域廣泛使用的，用于測(cè)試諸如泥土、砂礫或類似的顆粒材料的軸向力和邊界壓力之間關(guān)系的三軸試驗(yàn)裝置的示意圖。顆粒材料填充到由頂蓋6和底部封閉的圓柱表面7構(gòu)成的容器5內(nèi)。在靜壓W通過(guò)薄膜自側(cè)表面8施加到顆粒材料上的同時(shí)，軸向力P也施加在顆粒材料上。已知豎直軸向力P和拘束壓力S的關(guān)系可用下式表示，其中Φ是顆粒材料的內(nèi)摩擦，而A是頂蓋6的面積(容器5的橫截面積)。
P/A＝[(1+sinΦ)·S]/(1-sinΦ) 5)拘束壓力S和單位寬度上的張力TS用下式表示，其中D是容器5的水平直徑。
TS＝(DS)/26)為了產(chǎn)生預(yù)期效果，根據(jù)本發(fā)明的高延展性材料(高延展性覆蓋材料)的強(qiáng)度假設(shè)計(jì)算如下。假設(shè)破裂的鋼筋混凝土柱與上述顆粒材料一致，而根據(jù)上述公式5)和6)所表示的關(guān)系，在受到為避免結(jié)構(gòu)倒塌所需要的軸向力P時(shí)，為避免該延展性材料(高延展性覆蓋材料)破裂所要求的強(qiáng)度T用下式表示，其中B是柱頂部的橫截面積。
T＝[(1-sinΦ)D·P]/[2(1+sinΦ)B] 7)為避免結(jié)構(gòu)倒塌所需的軸向力P可計(jì)算如下P＝fW/NP8)其中W是結(jié)構(gòu)在所涉及的地板以上的部分的總重量；NP是所涉及的地板的柱的總數(shù)目；而f是考慮到每根柱承受載荷變化的安全系數(shù)。這些參數(shù)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的特定的平面設(shè)計(jì)計(jì)算。
如上所述，可以計(jì)算出高延展性材料所需的抗拉強(qiáng)度。但是，為了防止通過(guò)限制高延展性材料的周向應(yīng)變等于或小于允許值而出現(xiàn)過(guò)度變形，高延展性材料所需的圈數(shù)或所需的厚度可以利用由公式7)計(jì)算出的所需強(qiáng)度T和高延展性材料的允許應(yīng)變X0通過(guò)公式2)或4)確定。
接下來(lái)將針對(duì)利用上述計(jì)算公式的某特定結(jié)構(gòu)的計(jì)算實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。在日本一般見(jiàn)到的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，1980年及以前建造的建筑通常具有約11.8kN/m2的單位地板重量。在這些建筑中，用一具有每層200m2的地板面積和12根每根的頭部橫截面積為3500cm2的柱子的中等四層建筑作為例子，并進(jìn)行如下計(jì)算。
所承受的總重量W＝200×11.8×4＝9440kN每根柱子的軸向力P＝2×9440/12＝1573kN請(qǐng)注意，采用公式8)計(jì)算取f＝2。
高延展性材料(高延展性覆蓋材料)的所需強(qiáng)度T＝327N/mm。
注意，用公式7)計(jì)算時(shí)取φ＝40°、D＝67cm、B＝3500cm2和P＝1573kN，其中D是橫截面積B的直徑。
具有上述所需強(qiáng)度計(jì)算值的紡織薄片材料的一個(gè)例子是TORAYSHEET(Toray Industries，Inc.產(chǎn)品的商標(biāo)名)Model NSB2000(厚度4.7mm)。由于TORAYSHEET Model 800T(厚度1.26mm)的強(qiáng)度為283N/mm，所以布置為兩層的TORAYSHEET Model 800T可以耐受566N/mm的張力強(qiáng)度，從而表明對(duì)于加固上述例舉結(jié)構(gòu)有充分的適用性。橡膠薄片材料的一個(gè)例子是GEOLINER(Bridgestone Corp.合成共聚物/硫化橡膠產(chǎn)品的商標(biāo)名)。GEOLINER表現(xiàn)出13.2N/mm2的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。具有厚度為2.5cm的GEOLINER表現(xiàn)出所需的強(qiáng)度。
TORAYSHEET的公稱強(qiáng)度達(dá)到應(yīng)變的15％。在達(dá)到公稱強(qiáng)度之前，應(yīng)變和張力呈成正比的關(guān)系。這樣，當(dāng)采用兩層TORAYSHEET Model 800T時(shí)，計(jì)算出達(dá)到所需強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變?yōu)?27/566×15％＝8.7％。當(dāng)周向應(yīng)變控制在5％或更低時(shí)，TORAYSHEET Model 800T可以使用四層。在這種情況下，在所需強(qiáng)度下出現(xiàn)的應(yīng)變可以是327/(284×4)×15％＝4.3％。在高延展性材料為橡膠材料制成的情況下，張力和應(yīng)變呈非線性的關(guān)系。但是，在如上述計(jì)算示例的情況下，將高延展性材料的應(yīng)變控制在允許應(yīng)變或更低所需的高延展性材料的厚度可以通過(guò)采用前述公式3)和4)的要旨進(jìn)行計(jì)算。
特別地，本發(fā)明可以應(yīng)對(duì)應(yīng)變不低于2％(鐵的破裂應(yīng)變)的變形。具體地講，用合成纖維薄片材料制成的高延展性材料(高延展性覆蓋材料)可以應(yīng)對(duì)應(yīng)變高達(dá)15％的變形；而用橡膠薄片材料制成的高延展性材料(高延展性覆蓋材料)可以應(yīng)對(duì)達(dá)100％的應(yīng)變或更高(達(dá)690％，從材料的質(zhì)量特性看，這是上限)的變形。試驗(yàn)表明，即使當(dāng)用作加固部件的上述薄片材料破裂時(shí)，薄片材料的圓周實(shí)體部分使得破裂區(qū)域的傳播變得遲緩；結(jié)果，即使在軸向應(yīng)變所帶來(lái)的變形等于50％或更大時(shí)，也可以控制破裂。
如圖19(a)和(b)所示，隨著地震的發(fā)生，慣性力作用在結(jié)構(gòu)11上，結(jié)果產(chǎn)生位移。因此，力F，重復(fù)施加在作為構(gòu)件(結(jié)構(gòu)件)15的柱13上，因此造成位移X的出現(xiàn)，同時(shí)能量將被吸收。圖20(a)是表示在沒(méi)有提供加固或按傳統(tǒng)方式提供加固的情況下所見(jiàn)的每個(gè)周期所吸收能量狀態(tài)的曲線；而圖20b是表示在根據(jù)本發(fā)明提供的加固結(jié)構(gòu)中所見(jiàn)的每個(gè)周期所吸收能量狀態(tài)的曲線。在圖20(a)和20(b)中，由①所標(biāo)示的實(shí)線表示單一的載荷，而用②標(biāo)示的區(qū)域表示重復(fù)載荷。
如圖20(a)和20(b)可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了加固的諸如一結(jié)構(gòu)件的構(gòu)件(例如柱13)15表現(xiàn)出能吸收大量能量，從而可耐受變形。當(dāng)由于受到地震作用而儲(chǔ)存在結(jié)構(gòu)11內(nèi)的動(dòng)能通過(guò)不可逆的運(yùn)動(dòng)全部吸收時(shí)，例如結(jié)構(gòu)11內(nèi)和結(jié)構(gòu)11與外界地面G之間的摩擦增大，結(jié)構(gòu)11的振動(dòng)停止。因?yàn)槊總€(gè)周期吸收大量的能量，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了加固的構(gòu)件(例如柱13)15表現(xiàn)出較好的減震效果；即，同未加固的結(jié)構(gòu)或用傳統(tǒng)方法加固的結(jié)構(gòu)相比，振動(dòng)以較少的周期數(shù)或以較短的周期時(shí)間終止。再有，由于對(duì)構(gòu)件破裂的控制抑制了傳播到外界區(qū)域的載荷的上限，在這種載荷條件可能產(chǎn)生大的變形/應(yīng)變，因此限制了由于地震或類似事件所產(chǎn)生的突然外力輸入到結(jié)構(gòu)上；即，因此產(chǎn)生了地震隔絕效果。
再者，本發(fā)明可以用于結(jié)構(gòu)的暫時(shí)加固，直至該結(jié)構(gòu)重建或完成所需的加固工作。具體地講，本發(fā)明不僅可以有效地用作在建筑物破壞過(guò)程中防止建筑物倒塌的措施，而且可以用作在某種狀態(tài)下針對(duì)可能發(fā)生的地震防止危險(xiǎn)增加的緊急措施，例如在長(zhǎng)期連續(xù)采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行加固工作的期間，在已經(jīng)進(jìn)行加固和將要進(jìn)行加固的結(jié)構(gòu)部分之間存在強(qiáng)度失衡的狀態(tài)。再有，本發(fā)明使結(jié)構(gòu)各種部件(包括結(jié)構(gòu)件)的尺寸可以減小和材料的強(qiáng)度能夠降低，因此同傳統(tǒng)方法相比可以降低建筑成本。
再有，本發(fā)明產(chǎn)生以下防止倒塌的效果在混凝土澆筑期間采用本發(fā)明以布料的形式進(jìn)行加固后，該布料可以留下不去除。
如上所述，在高延展性材料或高延展性覆蓋材料根據(jù)本發(fā)明固定連接在結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件，包括結(jié)構(gòu)件的情況下，隨著柱開(kāi)始位移，載荷施加在高延展性材料或高延展性覆蓋材料上。但是，即使在該結(jié)構(gòu)由于系箍的破裂或脫離原來(lái)位置而倒塌時(shí)，該載荷可以得到支撐，同時(shí)天花板和地板之間或地板和地板之間的空間可以保持，從而在發(fā)生地震或類似事件時(shí)產(chǎn)生救命的失效保護(hù)效果。
即使當(dāng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(包括結(jié)構(gòu)件)變形很大時(shí)，本發(fā)明能夠使變形的構(gòu)件保持支撐結(jié)構(gòu)重量的功能，因此同采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行加固和未采用加固的情況相比能夠吸收大量的振動(dòng)能，且因此產(chǎn)生減弱地震運(yùn)動(dòng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減震效果。再者，由于控制構(gòu)件破裂抑制了傳播到外界區(qū)域的載荷的上限，在這樣的載荷條件下可以造成大變形/應(yīng)變，因此限制了由于地震或類似事件輸入到結(jié)構(gòu)的突然的外力，即，產(chǎn)生所謂的隔絕地震的效果。
本發(fā)明不僅可以有效地用作在建筑物破壞期間防止建筑物倒塌的措施，而且可以用作在某種狀態(tài)下針對(duì)可能發(fā)生的地震防止危險(xiǎn)增加的緊急措施，例如在長(zhǎng)期連續(xù)采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行加固工作期間，在已經(jīng)進(jìn)行加固和將要進(jìn)行加固的結(jié)構(gòu)部分之間存在強(qiáng)度失衡的狀態(tài)。亦即，本發(fā)明可以有利地用于結(jié)構(gòu)的暫時(shí)加固，直至該結(jié)構(gòu)重建或完成所需的加固工作。
本發(fā)明能夠在短時(shí)間周期內(nèi)完成加固工作，從而得到安裝工作成本低的效果。再有，本發(fā)明可以減少包括結(jié)構(gòu)件在內(nèi)的各種構(gòu)件的尺寸和材料的強(qiáng)度，從而大大削減材料費(fèi)用，因此同采用傳統(tǒng)方法的情況相比可以降低結(jié)構(gòu)本身的建筑成本。
本發(fā)明的加固工作具有操作容易、迅速的特性，不需要熟練技工，并容易對(duì)部分損壞的部件進(jìn)行加固。通過(guò)將諸如粘接劑的粘結(jié)件與高延展性材料或高延展性覆蓋材料一起存放，在發(fā)生諸如地震的災(zāi)難時(shí)可以迅速完成緊急加固。根據(jù)本發(fā)明的加固工作可以與評(píng)估倒塌風(fēng)險(xiǎn)程度的搶險(xiǎn)工作并行，因此，即使當(dāng)檢查人員由于余震或類似原因在檢查中遭遇結(jié)構(gòu)倒塌時(shí)，其受傷或死亡的危險(xiǎn)也大大降低。
在高延展性覆蓋材料布置在介于柱和飾面環(huán)繞壁材料之間的空腔中的情況下，在超過(guò)柱的韌性極限之前沒(méi)有載荷施加在高延展性覆蓋材料上；換言之，只有在由于系箍的破裂或脫離原來(lái)位置而超過(guò)韌性極限之后才有載荷施加在高延展性覆蓋材料上。無(wú)論如何，即使在結(jié)構(gòu)倒塌后，該載荷也能得到支撐，同時(shí)天花板與地板和地板與地板之間的空間也可保持，從而產(chǎn)生救命的失效保護(hù)效果。
當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的帶芯軸的高延展性材料卷時(shí)，使用者不用諸如測(cè)量工具之類的設(shè)備就可以容易地知道螺旋纏繞在構(gòu)件上的高延展性材料的最大搭接圈數(shù)。因此，可以高效率地將材料纏繞在構(gòu)件上。這種容易的纏繞工作意味著，通過(guò)使用帶芯軸的高延展性材料卷可以迅速而精確地加固新建造的構(gòu)件或現(xiàn)有的構(gòu)件，且?guī)据S的高延展性材料卷可以貯存起來(lái)以便在發(fā)生災(zāi)難時(shí)有效使用。纏繞在構(gòu)件上的高延展性材料的圈數(shù)根據(jù)構(gòu)件所必須承受的最大載荷確定。但是，該圈數(shù)根據(jù)高延展性材料所施用的結(jié)構(gòu)不同會(huì)有所變化。即使在這樣的情況下，根據(jù)本發(fā)明的帶芯軸的高延展性材料卷也可以使用相同的高延展性材料處理從一圈到多圈范圍內(nèi)的任何圈數(shù)。這樣貯存帶芯軸的高延展性材料卷可以不考慮所用結(jié)構(gòu)，且在發(fā)生災(zāi)難時(shí)應(yīng)用于任何結(jié)構(gòu)。特別是在帶芯軸的高延展性材料卷上繪制有能夠用視覺(jué)或觸覺(jué)相互區(qū)分的多條分隔線的情況下，在工作現(xiàn)場(chǎng)可以容易地區(qū)分該分隔線。在各分隔線呈凸肋形式的情況下，是在一層高延展性材料的邊緣部分對(duì)準(zhǔn)下層的高延展性材料的凸肋的同時(shí)完成纏繞的，因此便于以可靠的條件進(jìn)行纏繞，且因此大大提高加固工作的效率。
注意，當(dāng)高延展性材料根據(jù)本發(fā)明螺旋纏繞或卷繞在構(gòu)件上，同時(shí)高延展性材料的面層粘結(jié)在沿該構(gòu)件長(zhǎng)度方向延伸的帶狀區(qū)時(shí)，產(chǎn)生下列效果。即使當(dāng)特定一層高延展性材料破裂，其余層可防止張力立即消失。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明可以用于混凝土、木材、土、磚或類似材料建造的結(jié)構(gòu)或類似建筑物。
權(quán)利要求
1.一種用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，將一種高延展性材料設(shè)置在該結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面，以限制伴隨構(gòu)件的破裂而出現(xiàn)的表觀體積增大，從而控制構(gòu)件的破裂。
2.一種如權(quán)利要求1所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料是纖維或橡膠薄片材料。
3.一種如權(quán)利要求1所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料是帶狀纖維或橡膠薄片材料，并在搭接部分處搭接的同時(shí)螺旋纏繞在構(gòu)件上。
4.一種如權(quán)利要求3所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料根據(jù)以下步驟進(jìn)行螺旋纏繞在構(gòu)件的開(kāi)始纏繞端纏繞一圈高延展性材料；螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)連續(xù)增加搭接圈的圈數(shù)，直至達(dá)到預(yù)定的最大搭接圈數(shù)；螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)在沿構(gòu)件的預(yù)定長(zhǎng)度上保持最大搭接圈數(shù)；以及螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)連續(xù)減少搭接圈數(shù)，使高延展性材料在構(gòu)件的纏繞終點(diǎn)端纏繞一圈。
5.一種如權(quán)利要求1或4所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，在高延展性材料的至少一側(cè)形成有粘接劑層，而高延展性材料借助該粘接劑層固接在構(gòu)件上。
6.一種如權(quán)利要求3或4所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，高延展性材料纏繞在構(gòu)件上，使搭接部分粘結(jié)在一起，和/或使高延展性材料至少在沿構(gòu)件的長(zhǎng)度方向延伸的一單獨(dú)的帶狀區(qū)域粘結(jié)在構(gòu)件的表面上。
7.一種如權(quán)利要求1所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料是帶狀纖維或橡膠薄片材料，并在構(gòu)件上緊緊地卷繞多圈，由此，卷繞成層，使至少高延展性材料的卷繞開(kāi)始端部分粘結(jié)在構(gòu)件的外表面的相應(yīng)部分上，而同時(shí)高延展性材料的卷繞終止端部分粘結(jié)到高延展性材料的下層的相應(yīng)部分。
8.一種如權(quán)利要求7所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，高延展性材料卷繞在構(gòu)件上，使該高延展性材料的中間層至少在沿構(gòu)件的長(zhǎng)度方向延伸的一單獨(dú)的帶狀區(qū)粘結(jié)在一起。
9.一種如權(quán)利要求1、4、5、6、和8中任一項(xiàng)所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料設(shè)置成將權(quán)利要求3所述的螺旋纏繞和權(quán)利要求7所述的卷繞結(jié)合。
10.一種如權(quán)利要求9所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，在高延展性材料如權(quán)利要求7所述于構(gòu)件的上端部分和下端部分卷繞在構(gòu)件上之前或之后，該高延展性材料如權(quán)利要求3所述沿構(gòu)件的全長(zhǎng)螺旋纏繞在構(gòu)件上。
11.一種如權(quán)利要求1所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料是通過(guò)將一層橡膠或樹(shù)脂粘性材料施加到構(gòu)件而形成的。
12.一種如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料設(shè)置成在高延展性材料和構(gòu)件之間介入一空腔或薄弱層。
13.一種用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其特征在于，在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面上設(shè)置一層高延展性材料，以彈性地限制伴隨構(gòu)件的破裂所產(chǎn)生的表觀體積增大，從而控制構(gòu)件的破裂。
14.一種如權(quán)利要求13所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料是纖維或橡膠薄片材料。
15.一種如權(quán)利要求13所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料是帶狀纖維或橡膠薄片材料，并以固定和搭接狀態(tài)螺旋纏繞在構(gòu)件的外表面上。
16.一種如權(quán)利要求15所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料根據(jù)以下步驟進(jìn)行螺旋纏繞在構(gòu)件的開(kāi)始纏繞端纏繞一圈高延展性材料；螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)連續(xù)增加搭接圈的圈數(shù)，直至達(dá)到預(yù)定的最大搭接圈數(shù)；螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)在沿構(gòu)件的預(yù)定長(zhǎng)度上保持最大搭接圈數(shù)；以及螺旋纏繞高延展性材料，同時(shí)連續(xù)減少搭接圈數(shù)，使高延展性材料在構(gòu)件的纏繞終點(diǎn)端纏繞一圈。
17.一種如權(quán)利要求12或16所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，在高延展性材料的至少一側(cè)形成粘接劑層，而高延展性材料借助該粘接劑層固接在構(gòu)件上。
18.一種如權(quán)利要求15或16所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，高延展性材料纏繞在構(gòu)件上，使搭接部分粘結(jié)在一起，和/或使高延展性材料至少在沿構(gòu)件的長(zhǎng)度方向延伸的一單獨(dú)的帶狀區(qū)域粘結(jié)在構(gòu)件的表面上。
19.一種如權(quán)利要求13所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料是帶狀纖維或橡膠薄片材料，并在構(gòu)件上緊緊地卷繞多層，使至少高延展性材料的卷繞開(kāi)始端部分粘結(jié)在構(gòu)件的外表面的相應(yīng)部分上，而同時(shí)高延展性材料的卷繞終止端部分粘結(jié)到高延展性材料的下層的相應(yīng)部分。
20.一種如權(quán)利要求13所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料設(shè)置成將權(quán)利要求15所述的螺旋纏繞和權(quán)利要求19所述的卷繞結(jié)合。
21.一種如權(quán)利要求20所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，在高延展性材料如權(quán)利要求19所述于構(gòu)件的上端部分和下端部分卷繞在構(gòu)件上之前或之后，該高延展性材料如權(quán)利要求15所述沿構(gòu)件的全長(zhǎng)螺旋纏繞在構(gòu)件上。
22.一種如權(quán)利要求13所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料是通過(guò)將橡膠或樹(shù)脂粘性材料施加到構(gòu)件上而以層狀形式構(gòu)成的覆蓋材料。
23.一種如權(quán)利要求13至22所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料設(shè)置成在高延展性材料和構(gòu)件之間介入一空腔或薄弱層。
24.一帶芯軸的高延展性材料卷，其特征在于，其包括具有預(yù)定長(zhǎng)度和外徑的芯軸和具有預(yù)定長(zhǎng)度并卷繞在該芯軸上的高延展性材料，且其特征還在于，在高延展性材料的一側(cè)沿該高延展性材料的長(zhǎng)度方向繪制有多條分隔線，該分隔線能夠以兩種或多種不同節(jié)距的任一種等分高延展性材料的寬度。
25.一種如權(quán)利要求24所述的一帶芯軸的高延展性材料卷，其中，繪制設(shè)置分隔線，從而，該分隔線可以用視覺(jué)或觸覺(jué)相互區(qū)分。
26.一種用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于將用彈性模量低于系箍的原材料制成的高延展性覆蓋材料固定連接到支撐該結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱的外周向表面，從而使該高延展性覆蓋材料承受該柱變形后施加到該柱上的載荷。
27.一種如權(quán)利要求26所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性材料包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在柱周圍的環(huán)繞芯，而且有纖維或橡膠薄片材料連接相鄰的環(huán)繞芯，從而呈整體風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
28.一種用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，將用彈性模量低于系箍的原材料制成的高延展性覆蓋材料設(shè)置在置于支撐該結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱周圍的飾面環(huán)繞壁材料的內(nèi)側(cè)，并在飾面環(huán)繞壁材料和該柱之間有一空腔，從而使該高延展性覆蓋材料承受該柱變形后施加到該柱上的載荷。
29.一種如權(quán)利要求28所述的用于加固結(jié)構(gòu)的方法，其中，該高延展性覆蓋材料包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在該柱周圍且在其間有一空腔的環(huán)繞芯，而且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向?qū)⑾噜彽沫h(huán)繞芯連接起來(lái)，從而呈整體風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
30.一種用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其特征在于將用彈性模量低于系箍的原材料制成的高延展性覆蓋材料固定連接到支撐該結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱的外周向表面上。
31.一種如權(quán)利要求30所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性材料包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在柱周圍的環(huán)繞芯，而且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向連接相鄰的環(huán)繞芯，從而呈整體的風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
32.一種用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其特征在于，將用彈性模量低于系箍的原材料制成的高延展性覆蓋材料設(shè)置在置于支撐該結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有柱周圍的飾面環(huán)繞構(gòu)架的內(nèi)側(cè)，在飾面環(huán)繞構(gòu)架和該柱之間介入一空腔。
33.一種如權(quán)利要求32所述的用于加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中，該高延展性覆蓋材料包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在該柱周圍且在其間有一空腔的環(huán)繞芯，而且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向?qū)⑾噜彽沫h(huán)繞芯連接起來(lái)，從而呈整體的風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
34.一種高延展性材料，其特征在于，其設(shè)置在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面；在其至少一個(gè)側(cè)面上形成有粘接劑層；且通過(guò)該粘接劑層固定到該構(gòu)件上。
35.一種高延展性材料，其特征在于，其設(shè)置在某結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的外周向表面，且其特征還在于，該高延展性材料纏繞在該構(gòu)件上，使搭接部分粘結(jié)在一起，和/或使該高延展性材料至少于沿構(gòu)件的長(zhǎng)度方向延伸的帶狀區(qū)域粘結(jié)在該構(gòu)件的表面上。
36.一種高延展性材料，其特征在于，其包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在柱周圍的環(huán)繞芯，而且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向連接相鄰的環(huán)繞芯，從而呈整體的風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
37.一種高延展性材料，其特征在于，其包括多個(gè)沿豎直方向按預(yù)定間隔布置在該柱周圍且在其間有空腔的環(huán)繞芯，而且纖維或橡膠薄片材料沿豎直方向?qū)⑾噜彽沫h(huán)繞芯連接起來(lái)，從而呈整體的風(fēng)箱狀加固結(jié)構(gòu)的形式。
全文摘要
將一種高延展性材料或高延展性覆蓋材料設(shè)置在某結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(例如柱)的外周向表面，以限制伴隨該構(gòu)件的破裂所產(chǎn)生的表觀體積增大，從而控制該構(gòu)件的破裂。該高延展性材料為纖維或橡膠薄片材料。該高延展性材料以環(huán)繞該構(gòu)件的形式設(shè)置。或者，該高延展性材料螺旋纏繞或卷繞在該構(gòu)件上。
文檔編號(hào)E04G23/02GK1529783SQ0081278
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2000年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日
發(fā)明者五十崗俊一 申請(qǐng)人:構(gòu)造品質(zhì)保證研究所株式會(huì)社