淺析鋼筋混凝土梁柱節(jié)點加固的方法1

淺析鋼筋混凝土梁柱節(jié)點加固的方法[1]

Summary：本文回顧了目前鋼筋混凝土梁柱節(jié)點加固的方法，其中包括傳統(tǒng)的增大截面法、外包鋼法以及新型的粘貼纖維增強復(fù)合材料的方法，并舉出具體的工程實例，通過實例來更直觀深刻的解釋三種加固方法的適用條件，最后總結(jié)這三種加固方法各自的優(yōu)勢。Keys：鋼筋混凝土;節(jié)點;加固;增大截面法；外包鋼法；纖維增強復(fù)合材料引言梁柱節(jié)點是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，包括框架梁與框架柱相交的核心區(qū)以及鄰近核心區(qū)的梁端和柱端，在框架中起著傳遞和分配內(nèi)力的樞紐作用，受力相當(dāng)復(fù)雜。在地震作用下，梁柱節(jié)點區(qū)域容易發(fā)生破壞，是結(jié)構(gòu)物最薄弱的部位之一。國內(nèi)外多次震害調(diào)查表明，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下發(fā)生破壞或倒塌，很多是由節(jié)點破壞引起的，所以對框架結(jié)構(gòu)薄弱部位節(jié)點進行加固具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文對梁柱節(jié)點加固中的增大截面法、外包鋼法以及粘貼纖維復(fù)合材加固法進行了概要回顧。1

加固方法

（1）增大截面法同濟大學(xué)金國芳等人[1]研究了四個十字形鋼筋混凝上框架節(jié)點試件采用柱加大截面法加固后，在低周反復(fù)荷載作用下的試驗，通過試驗分析了加固節(jié)點的受力機理及抗震性能，結(jié)果表明:用柱加大截面法加固框架節(jié)點是一種有效的抗震加固方法，不僅能夠提高節(jié)點的開裂荷載、剛度、屈服荷載和極限荷載，還能提高其耗能能力和延性。加固后使框架由“強梁弱柱弱節(jié)點”成為“強柱強節(jié)點弱梁”。增大截面加固，也稱為外包混凝土加固，是傳統(tǒng)的加固方法。該法是通過增加原構(gòu)件的受力鋼筋，同時在外側(cè)新澆筑混凝土以增大構(gòu)件，來提高構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，部分情況也可以用來修補裂縫。這種加固法適用范圍較廣，可用于加固混凝土受彎和受壓構(gòu)件，如板、梁、柱、基礎(chǔ)、屋架等。主要缺點是，在加固節(jié)點時，由于加固鋼筋密集而使混凝土澆筑振搗困難，或者增加了結(jié)構(gòu)自重、減少了建筑的使用空間。

（2）外包鋼法外包鋼加固法分為干式外包和濕式外包兩種方法:干式法直接把型鋼外包于原構(gòu)件，中間雖填有水泥砂漿但兩者沒有很好地連接成一個整體，不能保證結(jié)合面能有效地傳遞剪力;濕式法采用乳膠水泥、環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿或焊接等方法將型鋼與構(gòu)件黏結(jié)成一個整體共同工作，在實際工程中濕式法采用較多。外包鋼加固法型鋼與原構(gòu)件之間協(xié)同工作能力較好，整體性好，對原構(gòu)件截面尺寸影響較小，施工方便，工期短，適用范圍廣，但是用鋼量大，耐高溫耐腐蝕性能較差，造價相對較高。張正濤等[2]采用有限元軟件分別對原構(gòu)件和外包鋼加固的鋼筋混凝土柱進行模擬計算，對比發(fā)現(xiàn)外包鋼板可提高柱子承載力，延緩縱向鋼筋屈服，且綴板間距越小，加固效果越好。

（3）粘貼纖維復(fù)合材加固法吳波等[3]通過4個1∶1.25的鋼筋混凝土框架立體節(jié)點組合體的抗震性能試驗研究，其中包括3個碳纖維布加固試件和1個對比試件。研究得到在節(jié)點核心區(qū)粘貼折線形碳纖維布，并在梁端采用梁箍進行錨固，能有效提高節(jié)點的抗剪承載力，研究表明折線形碳纖維布表面加壓鋼板對節(jié)點抗剪承載力的進一步提高作用不大，初步提出了碳纖維布加固鋼筋混凝土節(jié)點的抗剪承載力計算方法。歐陽煜等[4]進行了在低周反復(fù)荷載作用下6個玻璃纖維(GFRP)片材加固混凝土梁柱節(jié)點的試驗研究，結(jié)果表明GFRP片材加固節(jié)點的剛度和強度都得到一定程度的提高，表現(xiàn)出了良好的延性，基于試驗結(jié)果，根據(jù)混凝土斜壓桿模型和鋼筋混凝土桁架模型共同作用的理論，考慮GFRP片材的有效應(yīng)變，提出了考慮混凝土、箍筋、GFRP片材共同作用的節(jié)點抗剪承載力計算方法，計算結(jié)果和試驗結(jié)果基本吻合。蘇磊等[5-6]研究不同受損程度下BFRP加固后三維混凝土框架節(jié)點的抗震性能。結(jié)果表明，樓板對框架梁抗彎承載力的貢獻是不容忽視的，加固后節(jié)點的極限承載力和抗震性能，以及節(jié)點核心區(qū)的承載力和粘結(jié)滑移性能都得到提高，加固后節(jié)點的最終破壞形式由柱端的壓彎和節(jié)點的剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱?、板的彎曲破壞，即由“弱柱強梁”轉(zhuǎn)變成了“強柱弱梁”的破壞形式。與傳統(tǒng)的加固方法相比，F(xiàn)RP加固法具有更多優(yōu)點:易于與原結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作，幾乎不改變原結(jié)構(gòu)的形狀且不增加結(jié)構(gòu)自重，占據(jù)使用空間少、施工方便、操作性強、抗疲勞、耐腐蝕性能好等。而且，F(xiàn)RP材料易于通過膠粘劑粘貼在混凝土構(gòu)件表面，能對內(nèi)部混凝土形成一定的約束作用，從而提高混凝土的受力能力和耗能能力。2

工程實例（1）工程概況本工程創(chuàng)意辦公樓和辦公樓均為鋼筋混凝士框架剪力墻結(jié)構(gòu)：商業(yè)裙樓及人防車庫均為鋼筋混凝士框架結(jié)構(gòu)。辦公樓地上結(jié)構(gòu)27層，地下1層：創(chuàng)意辦公樓地上結(jié)構(gòu)23層，地下1層：商業(yè)裙樓4層。原設(shè)計按7度抗震設(shè)防，場地為I類,剪力墻抗震等級二級，框架抗震等級二級，建筑抗震設(shè)防分類為丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年。辦公樓施工至10層，創(chuàng)意辦公樓施工至7層時發(fā)現(xiàn)，原辦公樓18層（含18層）以及原設(shè)計創(chuàng)意辦公樓8層（含8層）以下梁柱節(jié)點及墻梁節(jié)點混凝士強度設(shè)計等級均為C60。根據(jù)徐州市建設(shè)工程檢測中心檢測結(jié)果顯示，辦公樓和創(chuàng)意辦公樓地上結(jié)構(gòu)己施工節(jié)點處混凝士強度等級僅達(dá)到C45左右，未達(dá)到設(shè)計要求，需要進行加固處理。（2）解決方案經(jīng)專家組分析論證，本工程宜采用外包鋼法和粘貼碳纖維材料加固法進行處理。首先，外包鋼法加固鋼筋混凝士梁柱節(jié)點具有節(jié)約鋼材，傳力明確，加固效果好，不影響構(gòu)件使用功能等優(yōu)點。其次，通過對鋼筋混凝上梁柱節(jié)點受力特點和上下層荷載作用傳遞的分析，充分利用己澆筑成型的混凝土節(jié)點作用，通過后補混凝土截面及粘貼碳纖維材料的約束作用從而提高節(jié)點的受力性能，從而提高節(jié)點的強度。3

結(jié)束語對有破損鋼筋混凝土工程結(jié)構(gòu)進行加固，是保障建筑安全、適用、耐久的關(guān)鍵。針對不同工程結(jié)構(gòu)的實際情況應(yīng)采用不同的加固方式，使建筑物性能得到提升，滿足工程應(yīng)用需求。從現(xiàn)有技術(shù)來看，增大截面法、外包鋼加固等較為常見，技術(shù)相對成熟，可大幅度提升構(gòu)件的剛度與承載能力，加固效果較好。由于新材料的不斷出現(xiàn)，粘貼纖維類對受拉區(qū)混凝土開裂加固效果較好。隨著加固技術(shù)的提升，復(fù)合加固可充分發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢，也逐漸得到工程界的關(guān)注。三種方法各有優(yōu)勢，可以根據(jù)建筑區(qū)域所在地，考慮規(guī)范和造價等進行綜合選擇。Reference[1]

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