CN103541437B - 钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹的加强结构及制备方法，属于钢筋混凝土梁柱节点区抗震性能加强领域。本发明在原梁柱节点基础上，将柱节点上下两部分，柱截面的四个角部外加L型钢板，采用电阻点焊将钢板与柱节点钢筋笼固定；并在钢板外侧包裹一层的钢丝网，用扎丝将钢筋网固定于柱节点钢筋笼上，与L型钢板共同构成节点加强结构。该形式中，钢板及钢丝网不仅能够对混凝土提供良好的约束作用，还能够防止角部混凝土在斜向地震作用下过早的开裂、脱落；同时钢板与钢丝网能分担节点区的部分弯矩及剪力，可以在一定程度上提高节点的正截面及斜截面承载力和延性等抗震性能。

Description

钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构及制备方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹的加强结构及制备方法，属于钢筋混凝土柱抗震性能加强领域。

背景技术

地震动具有多维性，它对结构及其构件的作用是空间的，因此将结构简化成平面模型并只考虑单向地震动作用的弹塑性分析，不能全面反映和揭示结构地震反的本质。我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）5.1.1条第1项规定：一般情况下，至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用由该方向抗侧力构件承担。现行设计规范仅是沿两个主轴方向单独的、分别进行抗震设计和节点“强柱弱梁”的校核，并没有考虑地震动输入的多维性，这就有可能导致在X（或Y）向单方向按照“强柱弱梁”设计的结构，在多维地震作用时却无法实现“强柱弱梁”的设计目标，导致钢筋混凝土梁柱节点，柱节点的破坏先于梁节点的破坏，最终导致结构发生整体倒塌。鉴于此，我们采取了适当的加强方法，来提高多维地震作用下钢筋混凝土梁柱节点中的柱节点的承载力，增加其延性，提高其耗能能力。

发明内容

本发明目的在于针对上述钢筋混凝土梁柱节点在多维地震作用下，抗震性能较弱等问题，提供一种多维地震作用下，提高钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的加强方法，可以在保证梁柱节点“强柱弱梁”破坏机制如设计所要求，如实发生。

一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，包括钢筋笼，其由钢筋混凝土柱纵筋1、箍筋2相互绑扎固定而成；其特征在于：还包括加强结构，其由钢丝网3、L型钢板4、限位垫块5和扎丝6所组成；所述的加强结构是指：在梁柱节点区，柱节点的上端及下端四角，局部外包L型钢板4，L型钢板沿柱高方向的高度为H；对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与框架节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与框架节点中梁截面的下边缘重合；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋与箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；在固定有L型钢板的柱节点上下端，外侧包裹钢丝网3，钢丝网与L型钢板同高，在柱的任一个角的位置处弯折搭接，并在无钢板处，用扎丝6将其与钢筋笼进行绑扎连接、位置固定，钢丝网及钢筋笼内部浇筑有混凝土；在钢丝网与钢板无接触处，设置限位垫块5，限位垫块预先留有供扎丝通过的孔洞，以便将其与钢筋笼、钢丝网，通过扎丝固定在一起；钢丝网及L型钢板都做镀锌防腐处理；钢丝网外侧有保护层，保护层厚度从钢丝网外表面算起。

进一步，其特征在于：所述L型钢板，是指横截面为L型的钢板，其沿柱高方向的高度为H，H取1.5h及500mm两者的较大值，h为钢筋混凝土柱横截面高度；L型钢板横截面的短边长为（1/4～1/3）b，b为钢筋混凝土柱横截面宽度；L型钢板横截面的长边长（1/4～1/3）h；L型钢板的厚度为5mm～15mm；钢板的规格，保证其钢材抗拉强度及抗压强度设计值与柱纵筋抗拉强度及抗压强度设计值相近，且不得低于Q235钢材；

进一步，其特征在于：所述钢丝网保护层厚度为a，a为5mm～10mm；

进一步，其特征在于：所述钢丝网，其长度为2(h-2a)+2(b-2a)+c，c为钢丝网重叠长度，为L型钢板长边长与200mm之和；

进一步，其特征在于：所述钢丝网规格，其直径为0.5mm～2mm，网眼规格为10mm～20mm，以便与混凝土石料的尺寸相符合。钢丝网的强度，保证其单丝极限抗拉强度不低于300N/mm²；

进一步，其特征在于：所述限位垫块，相邻限位垫块之间沿构件横截面边长方向的横向间距及沿柱长方向的纵向间距都不超过300mm；且垫块的厚度与L型钢板厚度相同，防止钢丝网包裹出现不平整，导致强度不一致；

所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构及制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：钢筋笼成型：根据钢筋混凝土框架节点区钢筋布置图，将柱纵筋、箍筋绑扎成型，形成钢筋笼；

步骤二：钢板安装；将八块镀锌防腐处理后的L型钢板固定在梁柱节点中，柱节点的上下两端的四个角部，对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与梁柱节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与梁柱节点中的梁截面的下边缘重合；节点上下部分的钢板尺寸一致；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋和箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；L型钢板安装、固定完成；

步骤三：限位垫块就位：将限位垫块按照设计位置与没有钢板处的钢筋笼进行绑扎固定，形成垫块骨架；限位垫块上预留有扎丝孔，便于将限位垫块与钢筋笼及钢丝网进行绑扎；

步骤四：钢丝网安装：将镀锌处理后的钢丝网，包裹于L型钢板及垫块骨架外侧；其起点为柱的任一角边，依次向其余三个角边进行包裹，并在其余三个角边处进行弯折，最终钢丝网包裹回位至起点，并继续重叠包裹，重叠处长度为L 型钢板长边长与200mm之和；将钢丝网、钢筋笼、限位垫块通过扎丝绑扎固定在一起，首先绑扎重叠部分，该部分绑扎间距不得超过100mm，其他部分绑扎间距为100mm～200mm；在包裹的过程中，施加拉力，保证钢丝网是绷紧的状态；钢丝网安装完成；

步骤五：对上述钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构进行支模、浇筑混凝土、养护后，加强结构完全成型。

本发明具有以下优点：

1、加强效果好。未进行加强措施时，大量的震害都表明，钢筋混凝土梁柱节点在多维地震作用下，“强柱弱梁”破坏机制容易失效，梁柱节点中，柱节点破坏先于梁节点，导致结构发生整体倒塌。经过外加钢板及钢丝网包裹加强结构后，柱节点上下四角处的L型钢板，增强了多维地震作用下，对节点的保护作用，且外裹的钢丝网，对节点处的混凝土起到了很好的约束作用，提高了该部分节点区的混凝土受力强度；并防止混凝土提前脱落，延缓了节点区裂缝的产生和延伸；提高了梁柱节点的正截面承载力、斜截面承载力和延性，使之具有较好的抗震性能。

2、受力合理。钢筋混凝土框架梁柱节点中，柱节点上下部分所加强的L型钢板，有效的分担了原梁柱节点处柱节点的正截面承载力和斜截面承载力，可经受住多维地震作用从各个方向，包括了原来未加强结构单向设计的方向，作用过来的地震力；钢丝网也对该节点区域的正截面及斜截面承载力起到了一定的贡献，并在很大程度上约束了该节点区域混凝土的开裂及延缓了钢筋混凝土部分进入塑性阶段，大大提高和改善了钢筋混凝土梁柱节点，柱节点上下区域的受力性能。

3、经济实用。该钢筋混凝土框架节点外加钢板及钢丝网包裹的加强结构，钢板厚度较薄，钢丝网价格便宜，设计经济合理，并由于预先对钢板及钢丝网进行了镀锌防锈处理，增强了该加强结构的耐腐蚀性，提高了构件的耐久性。

4、施工简单、整体性好。无须任何额外的施工方法，仅增加了L型钢板固定及钢丝网包裹的过程，易于施工，过程简单，且不影响施工进度。在钢筋笼、钢板网绑扎完成后，一次浇筑混凝土成型，使钢筋、钢板网与混凝土牢固的粘接在一起，相互传递内力，具有较好的整体性。

本发明作为多维地震作用下钢筋混凝土框架节点的一种有效加强方式，是对现有研究的有力完善，将有很好的前景。

下面通过附图和实施例对本发明方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明钢筋混凝土框架节点钢筋绑扎立面示意图。

图2为图1中A-A剖面立面图。

图3为图1中B-B剖面平面图。

图4为图2中C-C剖面电阻点焊钢板平面展开示意图。

其中1.钢筋混凝土柱纵筋、2.钢筋混凝土柱箍筋、3.钢丝网、4.L型钢板、5.限位垫块、6.扎丝。

在图2中，为保证能够清楚看见电阻点焊及扎丝绑扎的效果，将其后部钢板的投影图忽略，实际同图1中钢板的表示形式一致，为整个黑色的填充面。

具体实施方式

一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，包括钢筋笼，其由钢筋混凝土柱纵筋1、箍筋2相互绑扎固定而成；其特征在于：还包括加强结构，其由钢丝网3、L型钢板4、限位垫块5和扎丝6所组成；所述的加强结构是指：在梁柱节点区，柱节点的上端及下端四角，局部外包L型钢板4，L型钢板沿柱高方向的高度为H，H取1.5h及500mm两者的较大值，h为钢筋混凝土柱横截面高度；对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与框架节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与框架节点中梁截面的下边缘重合；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋与箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；在固定有L型钢板的柱节点上下端，外侧包裹钢丝网3，钢丝网与L型钢板同高，在柱的任一个角的位置处弯折搭接，并在无钢板处，用扎丝6将其与钢筋笼进行绑扎连接、位置固定，钢丝网及钢筋笼内部浇筑有混凝土；在钢丝网与钢板无接触处，设置限位垫块5，限位垫块预先留有供扎丝通过的孔洞，以便将其与钢筋笼、钢丝网，通过扎丝固定在一起；钢丝网及L型钢板都做镀锌防腐处理；钢丝网外侧有保护层，保护层厚度从钢丝网外表面算起。

1、基本要求

1.1、被加强的钢筋混凝土框架节点的现场检测混凝土强度等级不低于C25。

1.2、长期使用的环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70%且无化学腐蚀和高湿高温。

1.3、钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构要求保护层厚度从钢丝网外表面开始计算，以保证L型钢板、钢丝网与混凝土的有效连接性；

2、施工准备

2.1、学习设计图纸，编制详细施工方案及加强细部大样图等。

2.2、钢筋混凝土框架节点钢筋笼绑扎成型。

2.3、选取合适的L型钢板型号。

2.4、选取合适的电阻点焊焊条型号。

2.5、选取合适的钢丝网型号。

3、施工工艺流程

施工准备→标定位置→绑扎固定→加强构件定位成型→整体定型→围护。

4、操作要点

4.1、钢筋笼成型：根据钢筋混凝土框架节点区钢筋布置图，将柱节点纵筋1、箍筋2等绑扎成型，形成钢筋笼。

4.2、选取钢板：L型钢板的规格，保证其抗拉强度及抗压强度与柱纵筋强度相近，且不得低于Q235钢材；L型的钢板，其沿柱高方向的高度为H，H取1.5h及500mm两者的较大值，h为钢筋混凝土柱横截面高度；L型钢板横截面的短边长为（1/4～1/3）b，b为钢筋混凝土柱横截面宽度；L型钢板横截面的长边长（1/4～1/3）h；L型钢板的厚度为5mm～15mm。

4.3、选取电阻点焊焊条型号：电阻点焊的焊条型号与L型钢板的型号、柱纵筋及箍筋型号相对，且不得低于E43型焊条，当钢板型号、柱纵筋、箍筋强度相差较大时，以强度较低者进行焊条型号的选取。

4.4、选取钢丝网：钢丝网规格，其直径为0.5mm～2mm，网眼规格为10mm～20mm；钢丝网的强度，保证其单丝极限抗拉强度不低于300N/mm²。

4.5、L型钢板及钢丝网表面处理：为防止L型钢板及钢丝网生锈，削弱加强效果，对L型钢板及钢丝网进行防锈处理；首先用丙酮对L型钢板及钢丝网表明进行除锈工作，然后进行镀锌防锈处理。

4.6、钢板安装：选取合适的L型钢板型号及尺寸后，将L型钢板定位，钢板的位置为：梁柱节点中，柱节点的上下两端的四个角部，对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与梁柱节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与梁柱节点中的梁截面的下边缘重合；节点上下部分的钢板尺寸一致；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋和箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；L型钢板安装、固定完成。

4.7、限位垫块就位：将限位垫块按照设计位置与没有钢板处的钢筋笼进行绑扎固定，形成垫块骨架；限位垫块上预留有扎丝孔，便于将限位垫块与钢筋笼及钢丝网进行绑扎；相邻限位垫块之间沿构件横截面边长方向的横向间距及沿柱长方向的纵向间距都不超过300mm；且垫块的厚度与L型钢板厚度相同。

4.8、钢丝网安装：L型钢板定位后，将镀锌处理后的钢丝网，包裹于L型钢板及垫块骨架外侧；钢丝网高度与L型钢板同高，其长度为2(h-2a)+2(b-2a)+c，c为钢丝网重叠长度，为L型钢板长边长与200mm之和；其起点为柱的任一角边，依次向其余三个角边进行包裹，并在其余三个角边处进行弯折，最终钢丝网包裹回位至起点，并继续重叠包裹，重叠处长度为L型钢板长边长与200mm之和；将钢丝网、钢筋笼、限位垫块通过扎丝绑扎固定在一起，首先绑扎重叠部分，该部分绑扎间距不得超过100mm，其他部分绑扎间距为100mm～200mm；在包裹的过程中，施加拉力，保证钢丝网是绷紧的状态；

4.9、加强型结构成型与支模、浇筑与振捣：对上述钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构进行支模、浇筑混凝土、养护后，加强结构完全成型；将混凝土浇筑到模板内并进行振捣，直至密实。振捣棒不得触动钢筋、L型钢板以及钢丝网。

以上所述，仅为本发明的其中一种实施例，也可以用于其他构件多维地震作用下，钢筋混凝土框架节点抗震性能加强的一种方法。凡是根据本发明技术实质对以上实施例做的任何修改、变更或等效结构变化，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，包括钢筋笼，其由钢筋混凝土柱纵筋(1)、箍筋(2)相互绑扎固定而成；其特征在于：还包括加强结构，其由钢丝网(3)、L型钢板(4)、限位垫块(5)和扎丝(6)所组成；所述的加强结构是指：在梁柱节点区，柱节点的上端及下端四角，局部外包L型钢板(4)，L型钢板沿柱高方向的高度为H；对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与框架节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与框架节点中梁截面的下边缘重合；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋与箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；在固定有L型钢板的柱节点上下端，外侧包裹钢丝网(3)，钢丝网与L型钢板同高，在柱的一个角的位置处弯折搭接，并在无钢板处，用扎丝(6)将其与钢筋笼进行绑扎连接、位置固定，钢丝网及钢筋笼内部浇筑有混凝土；在钢丝网与钢板无接触处，设置限位垫块(5)，限位垫块预先留有供扎丝通过的孔洞，以便将其与钢筋笼、钢丝网，通过扎丝固定在一起；钢丝网及L型钢板都做镀锌防腐处理；钢丝网外侧有保护层，保护层厚度从钢丝网外表面算起。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，其特征在于：所述L型钢板，是指横截面为L型的钢板，其沿柱高方向的高度为H，H取1.5h及500mm两者的较大值，h为钢筋混凝土柱横截面高度；L型钢板横截面的短边长为(1/4～1/3)b，b为钢筋混凝土柱横截面宽度；L型钢板横截面的长边长(1/4～1/3)h；L型钢板的厚度为5mm～15mm；钢板的规格不得低于Q235钢材。

3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，其特征在于：所述钢丝网保护层厚度为a，a为5mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，其特征在于：所述钢丝网，其长度为2(h-2a)+2(b-2a)+c，a为钢丝网保护层厚度，b为钢筋混凝土柱横截面宽度，c为钢丝网重叠长度，为L型钢板长边长与200mm之和。

5.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，其特征在于：所述钢丝网规格，其直径为0.5mm～2mm，网眼规格为10mm～20mm；钢丝网的强度，保证其单丝极限抗拉强度不低于300N/mm²。

6.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构，其特征在于：所述限位垫块，相邻限位垫块之间沿构件横截面边长方向的横向间距及沿柱长方向的纵向间距都不超过300mm；且垫块的厚度与L型钢板厚度相同。

7.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：钢筋笼成型：根据钢筋混凝土框架节点区钢筋布置图，将柱纵筋、箍筋绑扎成型，形成钢筋笼；

步骤二：钢板安装；将八块镀锌防腐处理后的L型钢板固定在梁柱节点中，柱节点的上下两端的四个角部，对于柱节点上部，L型钢板的下边缘与梁柱节点中梁截面的上边缘重合；对于柱节点的下部，L型钢板的上边缘与梁柱节点中的梁截面的下边缘重合；节点上下部分的钢板尺寸一致；凡是L型钢板与钢筋笼纵筋和箍筋交点接触处，都进行电阻点焊；L型钢板安装、固定完成；

步骤三：限位垫块就位：将限位垫块按照设计位置与没有钢板处的钢筋笼进行绑扎固定，形成垫块骨架；限位垫块上预留有扎丝孔，便于将限位垫块与钢筋笼及钢丝网进行绑扎；

步骤四：钢丝网安装：将镀锌处理后的钢丝网，包裹于L型钢板及垫块骨架外侧；其起点为柱的任一角边，依次向其余三个角边进行包裹，并在其余三个角边处进行弯折，最终钢丝网包裹回位至起点，并继续重叠包裹，重叠处长度为L型钢板长边长与200mm之和；将钢丝网、钢筋笼、限位垫块通过扎丝绑扎固定在一起，首先绑扎重叠部分，该部分绑扎间距不得超过100mm，其他部分绑扎间距为100mm～200mm；在包裹的过程中，施加拉力，保证钢丝网是绷紧的状态；钢丝网安装完成；

步骤五：对上述钢筋混凝土框架节点区外加钢板及钢丝网包裹加强结构进行支模、浇筑混凝土、养护后，加强结构完全成型。