Gia cố Trung tâm triển lãm Thượng Hải

Tổng quan về cấu trúc và thiết kế cải tạo

Phần chính của sảnh trung tâm Trung tâm Triển lãm Thượng Hải được làm bằng kết cấu vòm bê tông cốt thép gồm 13 vòm lớn với nhịp 30m và chiều cao 19,5m. Độ dày của tấm mái bê tông là 80mm, và một vòm lớn được sử dụng làm điểm tựa để tạo thành một tấm bê tông vỏ thép mỏng cong một chiều với nhịp 6m. Do chất lượng thi công ban đầu và nắng mưa trong 50 năm qua, một số lượng lớn bề mặt tổ ong và gai dầu đã xuất hiện trên bề mặt bê tông của tấm mái vòm. Có một vết nứt chạy qua phần vòm trên bề mặt trên cùng của tấm mái. Một số vết nứt có độ dài khác nhau, chiều rộng của vết nứt là 0,1-0,2mm.

Do tiêu chuẩn thiết kế và thi công ban đầu thấp hơn, khả năng chịu lực của bản mái vòm thấp hơn tiêu chuẩn hiện hành. Bản mái vòm được đơn giản hóa thành bản liên tục nhiều nhịp một chiều, được tính toán bằng chương trình PKPM. Phần cốt thép gân chính của bản mái thấp hơn tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn hiện hành khoảng 30%.

Xét đến đặc tính ứng suất của tấm mái, các mômen uốn dương và âm của tấm mái đều được gia cố bằng vải sợi carbon.

Trong thiết kế cốt thép, vải sợi carbon được chuyển đổi thành lượng thanh thép theo cường độ và được tính toán theo phương pháp tương tự như tính toán khả năng chịu uốn của cấu kiện bê tông cốt thép. Phương pháp trạng thái giới hạn được sử dụng để tính toán trạng thái giới hạn của khả năng chịu lực và trạng thái giới hạn sử dụng bình thường. Vải sợi carbon được dán dọc theo hướng cốt thép chính có cường độ không đủ của kết cấu bê tông cốt thép. Các biện pháp cụ thể như sau: Ở phía dưới của bản mái vòm, dọc theo hướng dầm vòm thẳng đứng, dán một lớp vải sợi carbon có chiều rộng 200mm và khoảng cách 500mm ở phía dưới mỗi nhịp và chiều dài là khoảng cách thực giữa các dầm vòm. Theo hướng cong của dầm vòm, dán một lớp vải sợi carbon rộng 200mm trên đường giữa đáy vòm của mỗi nhịp

Trên đỉnh của tấm mái vòm vuông góc với hướng của dầm vòm, lấy dầm vòm làm đường tâm, dán một lớp vải sợi carbon có kích thước 250mm × 3500mm với khoảng cách 1000mm cho mỗi dầm vòm. Đồng thời, dán một lớp vải sợi carbon dài có chiều rộng 250mm và khoảng cách 1000mm, và vải sợi carbon ngắn với vòm không được so le. Dán một lớp vải sợi carbon tại đường tâm của tấm vòm dọc theo đường cong của dầm vòm. Sử dụng vải sợi carbon Horse UD200, độ dày của vải là 0,111mm, chiều rộng là 300mm và mật độ bề mặt là 200g. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính: độ bền kéo là 3800 MPa, mô đun kéo là 230 GPa và độ giãn dài là 1,6%.

Ưu điểm của việc gia cố sợi carbon cho Trung tâm triển lãm Thượng Hải

Xét về hiệu suất cơ học, vải sợi carbon Horse có độ bền kéo và khả năng chịu mỏi cao, phù hợp để gia cố hầu hết các dầm, tấm và tường bê tông của Trung tâm triển lãm Thượng Hải.

Xét về đặc tính vật liệu, sợi carbon Horse được sử dụng như một vật liệu cuộn linh hoạt, có thể được sử dụng để vượt qua các công trình đường ống khác nhau và xuyên qua các bức tường và lỗ hổng tùy theo nhu cầu tại công trường. Có thể thi công trong hố thang máy và cầu thang bộ ở không gian hẹp. Nó cũng có thể được chồng lên bất kỳ hình dạng nào để gia cố kết cấu có hình dạng phức tạp.

Xét về mặt ứng dụng thực tế, công nghệ bê tông cốt sợi carbon Horse khắc phục được những nhược điểm của các phương pháp gia cố khác như tăng kích thước kết cấu, giảm diện tích xây dựng, tăng trọng lượng, thời gian thi công dài và khả năng chống ăn mòn kém. Bố cục tòa nhà ban đầu của trung tâm triển lãm được đảm bảo tối đa, đồng thời phản ánh được tầm nhìn của dự án cải tạo và nâng cấp này.

Về mặt kiểm soát kỹ thuật, công nghệ bê tông cốt sợi carbon của Horse là đạt được mục đích gia cố bằng cách dán vải sợi carbon ở bên ngoài kết cấu bê tông và thông qua lực liên kết của hai bên.

Xét về mặt kinh tế kỹ thuật, so với công nghệ gia cường truyền thống, công nghệ bê tông cốt sợi carbon Horse có hiệu quả kinh tế tốt. Nhìn bề ngoài, giá vật liệu vải sợi carbon tương đối cao, nhưng khi ứng dụng thực tế vào công trình gia cường, tổng chi phí lại thấp hơn.

Bản tóm tắt

Dự án gia cố và đại tu Trung tâm Triển lãm Thượng Hải là dự án trùng tu lớn nhất trong số các công trình bảo vệ lịch sử của Thượng Hải. Tấm mái vòm của sảnh trung tâm trung tâm triển lãm được áp dụng công nghệ gia cố sợi carbon, giúp cải thiện hiệu quả khả năng chịu lực và độ bền kết cấu của tấm mái vòm ban đầu.