基本信息
- 项目名称：
- 碳纤维材料在古建筑维护方面的研究和应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 碳纤维这种新型材料，有很多异于其他材料的优秀特性，而它的这些特性在加强维护建筑上有很多的发挥空间，所以我们提出采用碳纤维材料加固维护古建筑物，这样对古建筑的维护、保护有很好的效果。
- 详细介绍：
- 传统加固维护古建筑的方法很多如钢板条包箍节点法、斗拱加固法，嵌补法等，这些方法施工很不方便，加固过程对古建筑周围的环境会造成损坏，而且一些加固手段会对原结构造成一定的损坏，同时也影响了古建筑原有的结构外观。这些方法已经逐渐退出建筑的领域。碳纤维是一种对古建筑加固维护方面有着很大应用潜力的新型材料。目前国内对古建筑的维护方法大部分还停留在传统的加固基础上，这无疑对古建筑的寿命会产生影响，所以采用新型材料加固维护古建筑是很必要的。碳纤维是一种新型的高清加固材料。碳纤维纺织成布，可粘贴在建筑物表面，与原结构协同工作，共同承担外荷载，同时对被破坏的结构也有一定的约束作用，具有高强、高效、施工便捷、适用面广等优点，因此在对结构受损坏的古建筑加固维护中碳纤维的这些特性得到了广泛的应用。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品撰写目的：碳纤维材料在古建筑维护方面的研究和应用 基本思路：观察了解到古建筑受损情况及传统加固维护手段，提出采用新型材料碳纤维对古建筑进行加固维护。
科学性、先进性及独特之处
- 传统对古建筑结构加固的方法有着各方面的缺陷和不足，碳纤维在弥补这些不足方面的同时还用它特有的力学性能、超稳定的化学性质等特性，代替甚至取代传统加固维护方法，这就是碳纤维在古建筑维护方面起到的举足轻重的作用。碳纤维在加固维护古建筑受损的梁构件上，其抗拉性能比钢筋抗拉性能强十几倍，而且它质量轻，易操作，这是建筑物加固维护领域的具有科学性、先进性、独特的研究。
应用价值和现实意义
- 古建筑常常受损坏的就是梁结构，普通的加固法要达到加固稳定的效果就会破坏原建筑物的外形和增加原构件的质量，碳纤维超强的抗拉性能很够很好的修复补强受损的梁构件，而且纺织成布后的碳纤维质量轻、易操作，不会增加原构件的载荷更不会影响原结构的外貌，采用碳纤维加固维护古建筑即达到了加固维护的效果又不影响古建筑的美观。
学术论文摘要
- 古建筑具有悠久的历史和文化价值，保护意义重大。本文根据古建筑受损情况及受损的特点，针对传统加固维护方法的不足，提出采用新型材料碳纤维来加固维护古建筑。碳纤维具有高强性、高模量特点，可以提升古建筑结构的承载力和延性，改善原破坏结构的受力性能，达到补强目的。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 周乾，闫维明，李振宝，纪金豹.古建筑结构加固方法研究[J].工程抗震与加固改造,2009，31(1):84-90. [2] 滕文川，钱铭，安炳.碳纤维加固钢筋混凝土构件应用[J].低温建筑技术，2006,10（5）:91-92. [3] 清华建筑系.中国古代建筑[M].北京：清华大学出版社，1989.
同类课题研究水平概述
- 传统加固维护古建筑方法如用钢板条包箍节点法，斗拱加固法，嵌补法等，这些方法施工起来很不方便，加固过程对古建筑周围的环境会造成损坏，而且加固的一些手段会对原结构造成一定的损坏，同时也影响了古建筑原有的结构外观。这些方法已经逐渐的退出建筑的行当。碳纤维是一种对古建筑加固维护方面有着很大应用潜力的新型材料。目前国内对古建筑的维护方法大部分还停留在传统加固的基础上，这样对古建筑的寿命无疑不是一种威胁，所以采用新型材料加固维护古建筑是很必要的。 国内外的古建筑的结构因为外部环境的影响都会在不同程度上受到一定的损坏。例如，古建筑大多都是木结构，长期受风雪吹打等自然界的磨损，某些结构就不能承受原有的荷载；还有些古建筑是混凝土结构或是钢结构的，这些结构受酸雨等化学腐蚀，原结构也不能很好的发挥原来的力学效果。古建筑物主要有石结构和木结构的独立结构的体系，作为东方古建筑的代表，有着重要的历史、艺术、科学和文化价值。随着时间的流逝，结构抗力日益衰减，保护已刻不容缓。 木结构古建筑可视为一种梁柱结构体系。因此，梁和柱在整个结构体系中抗力占有相当大的比重。然而，由于木材徐变量大、弹性模量低、易老化变形等缺点，在外力（地震和台风）作用或自然作用（雨、雪侵蚀或微生物破坏）下容易产生各种破坏，如梁架变形、梁柱开裂、梁柱槽朽等严重问题。如不及时进行改善、加固、维护等处理，会威胁古建筑物的稳定。碳纤维在建筑构件加固中显示了它优良的力学性质，其抗拉强度一般为建筑钢材的几十倍，但碳纤维纺织成布后，其中的各纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维首先达到其抗拉强度而退出工作状态，就此现象，碳纤维在纺织成布后要配合使用粘结剂，这样碳纤维的效果才会明显有效。而古建筑受破坏的构件是梁结构，而碳纤维优越的抗拉性能恰恰能够修复断梁，裂梁中的承载能力。 所以碳纤维这种新型材料应用到古建筑物的维护上是非常有前景的。
