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；纖維增強復合材料引言梁柱節(jié)點是鋼筋混凝土框架結構的重要組成部分，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力的樞紐作用，受力相當復雜。在地震作用下，梁柱節(jié)點區(qū)域容易發(fā)生破壞，是結構物最薄弱的部位之一。國內外多次震害調查表明，鋼筋混凝土框架結構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，所以對框架結構薄弱部位節(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件的受力鋼筋，同時在外側新澆筑混凝土以增大構件，來提高構件的強度、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件，如板、梁、柱、基礎、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，或者增加了結構自重、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)氧樹脂化學灌漿或焊接等方法將型鋼與構件黏結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件之間協(xié)同工作能力較好，整體性好，對原構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，計算結果和試驗結果基本吻合。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)點的剪切破壞轉變?yōu)榱?、板的彎曲破壞，即由“弱柱強梁”轉變成了“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:易于與原結構協(xié)調工作，幾乎不改變原結構的形狀且不增加結構自重，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件表面，能對內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構：商業(yè)裙樓及人防車庫均為鋼筋混凝士框架結構。辦公樓地上結構27層，地下1層：創(chuàng)意辦公樓地上結構23層，地下1層：商業(yè)裙樓4層。原設計按7度抗震設防，場地為I類,剪力墻抗震等級二級，框架抗震等級二級，建筑抗震設防分類為丙類，建筑結構安全等級為二級，結構設計使用年限為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)點混凝士強度設計等級均為C60。根據(jù)徐州市建設工程檢測中心檢測結果顯示，辦公樓和創(chuàng)意辦公樓地上結構己施工節(jié)點處混凝士強度等級僅達到C45左右，未達到設計要求，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

結束語對有破損鋼筋混凝土工程結構進行加固，是保障建筑安全、適用、耐久的關鍵。針對不同工程結構的實際情況應采用不同的加固方式，使建筑物性能得到提升，滿足工程應用需求。從現(xiàn)有技術來看，增大截面法、外包鋼加固等較為常見，技術相對成熟，可大幅度提升構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。隨著加固技術的提升，復合加固可充分發(fā)揮不同技術的優(yōu)勢，也逐漸得到工程界的關注。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]

金國芳，李視令，李思明.框架節(jié)點加固的抗震性能試驗研究[J].工程抗震，2000(3):17-20.[2]

張正濤,任慶新,任德斌,等．外包鋼加固火交后鋼管混凝士疊合短柱軸壓性能研究叨.工業(yè)建筑,2020,50(10)：187-193.[3]

吳波，王維俊.碳纖維布加固鋼筋混凝土框架節(jié)點的抗震性能試驗研究[J].土木工程學報，2005，38(4):60-65，83.[4]

歐陽煜，黃奕輝，錢在茲.玻璃纖維片材加固混凝土梁柱節(jié)點的抗震性能研究[J].建筑結構，2003，33(5):54-58.[5]

蘇磊，陸洲導，張克純，等.BFRP加固震損混凝土框架節(jié)點抗震性能試驗研究[J].東南大學學報(自然科學版)，2010，40(3):559-564.[6]LuZhoudao，SuLei，YuJiangtao.ExperimentalStudyontheSeismicBehavi