การเสริมกำลังศูนย์แสดงสินค้าเซี่ยงไฮ้

ภาพรวมโครงสร้างและการออกแบบปรับปรุง

ส่วนหลักของห้องโถงกลางของศูนย์แสดงสินค้าเซี่ยงไฮ้สร้างด้วยโครงสร้างโค้งคอนกรีตเสริมเหล็ก ประกอบด้วยโค้งขนาดใหญ่ 13 โค้ง ช่วงกว้าง 30 เมตร และสูง 19.5 เมตร ความหนาของแผ่นหลังคาคอนกรีตคือ 80 มม. และใช้โค้งขนาดใหญ่เป็นจุดหมุนเพื่อสร้างแผ่นคอนกรีตเปลือกเหล็กโค้งบางแบบทางเดียว ช่วงกว้าง 6 เมตร เนื่องจากคุณภาพของการก่อสร้างในช่วงแรกและแสงแดดและฝนในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา ทำให้มีพื้นผิวรังผึ้งและป่านจำนวนมากปรากฏบนพื้นผิวคอนกรีตของแผงหลังคาโค้ง มีรอยแตกร้าววิ่งผ่านส่วนโค้งบนพื้นผิวด้านบนของแผงหลังคา มีรอยแตกร้าวหลายจุดมีความยาวแตกต่างกัน ความกว้างของรอยแตกอยู่ที่ 0.1-0.2 มม.

เนื่องจากมาตรฐานการออกแบบและการก่อสร้างที่ต่ำกว่าในช่วงแรก ความสามารถในการรับน้ำหนักของแผ่นหลังคาโค้งจึงต่ำกว่ามาตรฐานปัจจุบัน แผ่นหลังคาโค้งถูกปรับให้เรียบง่ายลงเป็นแผ่นหลังคาต่อเนื่องแบบทางเดียวหลายช่วง ซึ่งคำนวณโดยโครงการ PKPM ส่วนการเสริมแรงด้วยซี่โครงหลักของแผ่นหลังคาต่ำกว่ามาตรฐานการออกแบบเพื่อต้านทานแผ่นดินไหวในปัจจุบันประมาณ 30%

เมื่อพิจารณาถึงลักษณะแรงดึงของแผ่นหลังคา โมเมนต์ดัดเชิงบวกและเชิงลบของแผ่นหลังคาทั้งหมดจะได้รับการเสริมแรงด้วยผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

ในการออกแบบเหล็กเสริม ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกแปลงเป็นปริมาณเหล็กเส้นตามความแข็งแรง และคำนวณตามวิธีเดียวกับการคำนวณความต้านทานการดัดของชิ้นส่วนคอนกรีตเสริมเหล็ก วิธีลิมิตสเตจ (Limit State Method) ใช้ในการคำนวณลิมิตสเตจของความสามารถในการรับน้ำหนักและขีดจำกัดการใช้งานปกติ ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกวางตามแนวของเหล็กเสริมหลัก หากความแข็งแรงของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กไม่เพียงพอ วิธีการวัดเฉพาะมีดังนี้: วางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์กว้าง 200 มม. ระยะห่าง 500 มม. ที่ด้านล่างของแผ่นหลังคาโค้งตามแนวคานโค้งแนวตั้ง โดยให้ความยาวเท่ากับระยะห่างสุทธิระหว่างคานโค้ง วางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์กว้าง 200 มม. ลงบนเส้นกึ่งกลางของฐานโค้งของแต่ละช่วงตามแนวโค้งของคานโค้ง

ด้านบนของแผ่นหลังคาโค้งตั้งฉากกับทิศทางของคานโค้ง โดยใช้คานโค้งเป็นเส้นกึ่งกลาง วางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ขนาด 250 มม. × 3500 มม. ระยะห่าง 1,000 มม. ต่อคานโค้งแต่ละอัน ขณะเดียวกัน วางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ยาว กว้าง 250 มม. ระยะห่าง 1,000 มม. โดยวางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์สั้นที่มีส่วนโค้งของหลังคาไว้บนแผ่นหลังคา วางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่เส้นกึ่งกลางของแผ่นหลังคาโค้งตามแนวโค้งของคานโค้ง ใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ Horse UD200 ความหนาของผ้า 0.111 มม. ความกว้าง 300 มม. และความหนาแน่นพื้นผิว 200 กรัม ตัวชี้วัดทางเทคนิคหลัก: ความต้านทานแรงดึง 3800 MPa โมดูลัสแรงดึง 230 GPa และการยืดตัว 1.6%

ข้อดีของการเสริมความแข็งแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับศูนย์แสดงสินค้าเซี่ยงไฮ้

จากมุมมองของประสิทธิภาพเชิงกล ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ม้ามีความแข็งแรงแรงดึงและประสิทธิภาพการป้องกันความล้าสูง ซึ่งเหมาะสำหรับการเสริมแรงคานคอนกรีต แผ่นพื้น และผนังส่วนใหญ่ของศูนย์แสดงสินค้าเซี่ยงไฮ้

จากมุมมองของคุณสมบัติของวัสดุ คาร์บอนไฟเบอร์ม้าถูกนำมาใช้เป็นวัสดุขดที่มีความยืดหยุ่น ซึ่งสามารถใช้ข้ามท่อส่งต่างๆ และเจาะทะลุผนังและรูต่างๆ ได้ตามความต้องการในพื้นที่ก่อสร้าง การก่อสร้างสามารถทำได้ในปล่องลิฟต์และบันไดในพื้นที่แคบ นอกจากนี้ยังสามารถซ้อนทับลงในรูปทรงต่างๆ เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับโครงสร้างที่มีรูปทรงซับซ้อนได้อีกด้วย

จากมุมมองการใช้งานจริง เทคโนโลยีคอนกรีตเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ม้าช่วยหลีกเลี่ยงข้อเสียของวิธีการเสริมแรงแบบอื่นๆ เช่น การเพิ่มขนาดโครงสร้าง ลดพื้นที่อาคาร เพิ่มน้ำหนัก ระยะเวลาก่อสร้างนาน และความทนทานต่อการกัดกร่อนต่ำ ที่สำคัญที่สุดคือ โครงสร้างของศูนย์แสดงสินค้ายังคงเดิม และสะท้อนให้เห็นถึงวิสัยทัศน์ของการยกเครื่องและปรับปรุงครั้งนี้

ในด้านการควบคุมทางวิศวกรรม เทคโนโลยีคอนกรีตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ของ Horse คือการบรรลุวัตถุประสงค์ของการเสริมแรงโดยการติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ไว้ที่ด้านนอกโครงสร้างคอนกรีตและผ่านแรงเชื่อมต่อของทั้งสอง

ในด้านความประหยัดทางเทคนิค เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการเสริมแรงแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีคอนกรีตเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนม้ามีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่ดี แม้ราคาวัสดุของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์จะค่อนข้างสูง แต่เมื่อนำไปใช้จริงในโครงการเสริมแรง ต้นทุนโดยรวมจะต่ำกว่า

สรุป

โครงการเสริมกำลังและยกเครื่องของศูนย์แสดงสินค้าเซี่ยงไฮ้เป็นโครงการบูรณะอาคารอนุรักษ์ทางประวัติศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดในเซี่ยงไฮ้ แผ่นหลังคาโค้งของห้องโถงกลางของศูนย์แสดงสินค้าใช้เทคโนโลยีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและความทนทานของโครงสร้างแผ่นหลังคาโค้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ