[发明专利]混凝土框架节点的型钢加固方法及加固结构

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别是涉及一种混凝土框架节点的型钢加固方法及加固结构。

背景技术

节点是框架结构传力的枢纽，起着传递和分配内力、保证整体性的作用。在地震作用下，节点核心区经受着很大的水平剪力，一般约为柱子剪力的4～6倍，易产生剪切脆性破坏。另外由于反复荷载的作用导致钢筋粘结退化，发生钢筋锚固破坏，从而大大降低节点的强度、刚度和耗能能力。节点一旦破坏，会使结构处于极为不利的受力状态，甚至导致整个结构的倒塌。为了避免节点先于梁柱构件而破坏，钢筋混凝土框架结构抗震设计中以“强节点弱构件”作为设计原则。当框架节点由于设计、施工不当，或是使用功能、使用环境发生改变，或是对结构抗震要求提高等原因造成承载力不足，延性、刚度不够，或是抗震性能不足时，需对其进行加固补强。

目前工程上对钢筋混凝土框架结构的抗震加固，通常是加大梁柱截面或粘贴补强材料等增大梁柱构件承载力，而很少或很难对结点进行加固，这种加固方法对框架结构抵抗“大震不倒”几乎没有任何作用。

加大截面加固法是采用增大混凝土框架节点的截面面积，以提高其承载力的一种加固方法。该方法提高了节点核心区的抗剪截面积，从而提高抗剪强度和刚度；加强了梁纵筋在节点区的锚固，能有效地避免梁端出现锚固破坏这一脆性破坏形式。在不影响使用功能的前提下，通过加大截面来加固节点是非常有效的，但其主要缺点是：梁柱表面均要凿毛，且湿作业多，加固施工难度大。

粘贴碳纤维加固法即是在混凝土构件外部粘贴碳纤维材料，以提高承载力和满足正常使用的加固方法。其明显的技术优势主要体现在：高强高效，充分利用FRP高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能、耐腐蚀性能及耐久性；FRP材料的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，不增加构件的自重和体积，便于施工。

有关试验研究表明，粘贴碳纤维加固节点时碳纤维对节点受力性能的作用主要表现在以下两个方面：

首先，约束了节点核心区混凝土的横向体积膨胀，限制节点核心区混凝土的开裂和裂缝的进一步发展，给核心区混凝土以环向压力，间接提高混凝土的抗压强度。

其次，直接承担外荷载，参与节点的抗剪，限制节点核心区混凝土的剪切变形。节点的剪切变形同梁纵筋的粘结滑移变形一样，会使得荷载位移滞回曲线产生捏缩，耗能能力降低，使结构的位移加大。大量试验证明，在钢筋混凝土框架结构的层间位移中，节点的剪切变形要占到40%～60%，因此，无论从耗能还是减小变形的角度来考虑，都应该限制节点的剪切变形。

粘钢加固法是在构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，以提高结构承载力的一种加固方法。采用粘钢加固梁柱节点，即在梁柱组合体节点区域的梁端、柱端或核心区粘贴有抗弯、剪的钢板或角钢，以提高节点区的抗剪承载力或改善节点核心区的受力性能。

该加固方法具有以下优点：被加固构件基本不受损失，可以充分发挥原物件的作用；外粘钢板厚度小，加固后自重增加小；加固后构件的外形尺寸变化不大，对建筑功能影响较小。同时，粘钢板加固也存在以下缺点：钢材为解决防腐蚀问题，表面应作一定厚度的面层，从而也改变了构件截面尺寸，给装修带来困难；钢板搭接锚固较为麻烦，工程量较大。因此开发混凝土框架节点加固方法加固的简单有效方法十分必要。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种混凝土框架节点的型钢加固方法及加固结构，不仅能减少工序、简化施工，且能有效利用型钢，显著提升混凝土框架节点的受力性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明混凝土框架节点的型钢加固方法，其混凝土框架节点由混凝土梁、混凝土柱、梁-柱加固角钢、柱加固槽钢箍、梁加固槽钢箍、柱四角加固角钢、柱加固槽钢箍锚栓、梁加固槽钢箍锚栓和节点核心区组成，首先，在梁上和梁下的柱与梁正交处均设置梁-柱加固角钢，梁-柱加固角钢的宽度a等于梁的宽度b；柱的四角采用柱四角加固角钢加固，柱四角加固角钢的上端与混凝土柱的上柱的柱加固槽钢箍上边缘同高，下端与混凝土柱的下柱的柱加固槽钢箍下边缘同高，中间包住节点核心区的柱的4个角；2个柱四角加固角钢的宽度c与梁-柱加固角钢的宽度a之和为混凝土柱的宽度w；

其次，采用2个柱加固槽钢箍分别将上柱和下柱的4个梁-柱加固角钢和4个四角加固角钢环向包住，柱加固槽钢箍的2个接缝采用焊接连接；混凝土柱与梁-柱加固角钢和四角加固角钢之间，以及梁-柱加固角钢和四角加固角钢与柱加固槽钢箍之间采用结构胶黏结，并采用柱加固槽钢箍锚栓将柱加固槽钢箍、梁-柱加固角钢四角加固角钢与混凝土柱连接；