CN103726668B

CN103726668B - 外贴外包钢装配式pc框架法加固结构的方法

Info

Publication number: CN103726668B
Application number: CN201310742829.4A
Authority: CN
Inventors: 马华; 付静; 解咏平; 张婷婷; 李振宝
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103726668A

Abstract

一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法属于混凝土结构加固领域。在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴外包钢装配式PC框架，外包钢预制钢筋混凝土框架柱的钢板包住梁下截面以下的柱子，并且在钢板上预留预应力筋的孔洞。新增预制框架梁、柱之间通过无粘结预应力筋相连接。新增预制框架梁、柱通过无粘结预应力筋的方式分别与原框架梁、柱相连接。原框架结构与新框架结构通过无粘结预应力筋连接，并且新旧部分借助于无粘结预应力筋的预应力，在新旧框架接触部分产生压力和摩擦，将新旧部分紧密连接在一起，有效的提高钢筋混凝土结构的承载力、刚度、延性等。施工过程中做到不入户，不搬迁，达到高效、经济、实用的效果，对加固效果非常有利。

Description

外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法

技术领域

本发明属于混凝土结构加固领域，特别涉及一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构。

背景技术

钢筋混凝土框架结构以及底框结构，由于其空间布置的灵活性，在多高层建筑中一直被广泛采用。底框结构由于使用功能不同导致结构布置上不同，容易形成刚度不均、上刚下柔的结构体系。可能存在严重的抗震能力不足，在地震中发生倾斜或者倒塌，对结构修复以及救灾造成很大的阻碍以及经济花费。

我国《混凝土结构加固设计规范》（GB50367‐2006），提出了多种加固方法。例如加大截面法、外粘钢加固法、外贴纤维布加固法、体外预应力加固法等。但是，现行规范中提出的这些方法仍然存在一些问题。这些加固方法可以不同程度的提高结构的承载能力以及刚度，但是在加固时影响住户的生活、影响建筑结构的净空、不能保证加固时的效率等问题。装配式混凝土结构与现浇混凝土结构相比具有减少现场湿作业量、构件质量易保障、耐久性好、施工速度快、节约材料、环境效益好等优点。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有加固技术的缺陷，提供一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法。这种方法可以有效的提高钢筋混凝土结构的承载力、刚度、延性、耗能能力的等，并且大大提高施工周期、减小现场湿作业量、保障构件质量等。既有结构与外贴外包钢装配式PC框架相结合，不仅增大结构的抗震性能，并能解决新旧混凝土缺乏连结不能形成整体，以及应力应变滞后的问题。外贴部分用的是外包钢钢筋混凝土框架，会有效的抑制混凝土的裂缝产生，并且增加柱子的刚度延性等，在地震发生时使得柱子不会遭到严重破坏。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法，其基本方法是：在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴外包钢装配式PC框架，外包钢装配式PC框架包括新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱，所述新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱的混凝土及钢筋强度等级相应的高于原钢筋混凝土框架梁、原钢筋混凝土框架柱，但不宜超过两个等级，新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱的混凝土及钢筋强度等级相同。所述外包钢预制钢筋混凝土框架柱的钢板包住梁下截面以下的柱子，并且在钢板上预留预应力筋的孔洞。所述新增预制钢筋混凝土框架梁通过无粘结预应力筋与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱相连接。所述新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱通过无粘结预应力筋的方式分别与原钢筋混凝土框架梁、原钢筋混凝土框架柱相连接；所述新增预制钢筋混凝土框架梁与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架与原钢筋混凝土框架之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架梁与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱留设孔道以便穿入无粘结预应力筋；所述无粘结预应力筋通过锚具锚固。

所述预留孔道应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm。

所述原钢筋混凝土框架梁、柱的结合面要凿毛洗净。

所述原钢筋混凝土框架梁、柱需要钻孔，直径应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm，并且与新增外包钢预制钢筋混凝土框架梁、柱的预留孔道直径相同，位置也相同。

所述柱子外包钢板厚度为3～5mm。

所述新增预制框架梁的宽度为原框架梁宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁相同。所述新增外包钢预制框架柱的宽度与新增预制框架梁宽度相同，高度与原框架柱相同。

原钢筋混凝土框架梁、原钢筋混凝土框架柱、新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱均包含纵筋与箍筋。

本发明一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的有益效果如下：

一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构，布置比较灵活，可多跨布置也可单跨布置。原混凝土框架结构与新设混凝土框架结构通过锚固无粘结预应力筋的方式连接在一起，并且新旧部分借助于无粘结预应力筋的预应力，在新旧框架接触部分产生压力和摩擦，将新旧部分紧密连接在一起，可以保证新框架与原框架之间的变形协调，保证加固后结构在地震作用下能够正常发挥作用，起到较好的抗震效果。新增混凝土框架梁、柱通过预应力筋连接，借助于无粘结预应力筋的预应力，在梁柱节点部位产生压力和摩擦，将梁柱连接在一起形成整体框架，保证结构可以正常发挥作用，并提高了结构的恢复力，减少裂缝的开展，并且预应力筋与混凝土一起工作，可以充分利用钢筋与混凝土的材料性能。柱子用钢板包裹，明显提高柱子的刚度及延性，有效抑制混凝土的裂缝产生并且在地震来临时柱子不至于发生严重破坏，可以做到强柱弱梁的效果。这种加固方法可以有效的大幅度提高钢筋混凝土结构的承载力、刚度、延性、耗能能力，与未加固结构相比其承载能力提高将近50%。相较于普通现浇加固结构，这种方法能使得承载能力提高40%左右，并且残余变形是普通现浇加固结构的1/10，刚度加大30%左右。这种加固方法有很高的耐火性能，施工过程中做到不入户、不搬迁，对原有建筑结构使用功能影响较小，达到高效、经济、实用的效果。

附图说明

图1给出了双跨单层单榀钢筋混凝土框架结构加固图；

图2给出了图1中的梁的A‐A剖视结构示意图。

图3给出了图1中的梁柱节点的B‐B剖视结构示意图。

图4给出了图1中的柱的C‐C剖视结构示意图。

图5给出了用ABAQUS软件进行低周反复荷载作用下的骨架曲线。

1原钢筋混凝土框架梁，2新增预制钢筋混凝土框架梁，3原钢筋混凝土框架柱，4新增预制钢筋混凝土框架柱，5、10、6、11分别为原钢筋混凝土框架梁纵筋及箍筋、新增预制钢筋混凝土框架梁纵筋及箍筋，7孔道，8无粘结预应力筋，9锚具，12预留缝隙，柱子外包钢板13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1、图2、图3，一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法，包括原钢筋混凝土框架梁1、原钢筋混凝土框架柱3新增预制钢筋混凝土框架梁2、新增预制钢筋混凝土框架柱4，所述新增预制钢筋混凝土框架梁2、新增预制钢筋混凝土框架柱4的混凝土及钢筋强度等级相应的高于原钢筋混凝土框架梁1、原钢筋混凝土框架柱3，但不宜超过两个等级，新增预制钢筋混凝土框架梁2、新增预制钢筋混凝土框架柱4的混凝土及钢筋强度等级相同。所述外包钢预制钢筋混凝土框架柱4的钢板13包住梁2下部截面以下的柱子，并且在钢板13上预留预应力筋8的孔洞7。所述新增预制钢筋混凝土框架梁2通过无粘结预应力筋8与新增预制钢筋混凝土框架柱4相连接。所述新增预制钢筋混凝土框架梁2、新增预制钢筋混凝土框架柱4通过无粘结预应力筋8的方式分别与原钢筋混凝土框架梁1、原钢筋混凝土框架柱3相连接；所述新增预制钢筋混凝土框架梁2与新增预制钢筋混凝土框架柱4之间留有5～10mm宽的缝隙12，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架与原钢筋混凝土框架之间留有5～10mm宽的缝隙12，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架梁2与新增预制钢筋混凝土框架柱4沿长度方向及宽度方向均留设孔道7以便穿入无粘结预应力筋8：所述无粘结预应力筋8通过锚具9锚固。

所述预留孔道7应比无粘结预应力筋8的直径大6～15mm。

所述原钢筋混凝土框架梁1的结合面要凿毛洗净。

所述原钢筋混凝土框架梁1、柱3需要钻孔7，直径应比无粘结预应力筋8的直径大6～15mm，并且与新增预制钢筋混凝土框架梁2、柱4的预留孔道7直径相同，位置也相同。

所述柱子4外包钢板13厚度3～5mm。

所述新增预制框架梁2的宽度为原框架梁1宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁1相同。所述新增预制框架柱4的宽度与新增预制框架梁2宽度相同，高度与原框架柱3相同。

原钢筋混凝土框架梁1、原钢筋混凝土框架柱3、新增钢筋混凝土框架梁2、新增钢筋混凝土框架柱4均包含纵筋5、6与箍筋10、11。

实施例1

具体施工方法，以在框架梁中应用为例：

本实施例中，原框架梁尺寸为150mm×300mm，采用的混凝土强度等级为C35，钢筋强度等级为HRB335，外贴预制梁尺寸为100mm×300mm，采用的混凝土强度等级为C40，钢筋强度等级为HRB400，预应力筋采用1×7的直径为12.7，强度为f_ptk=1860N/mm²，f_py=1320N/mm²，钢板采用5mm厚的Q345钢。根据模型的分析结果显示如图4，与未加固的相比承载能力提高将近50%。

a.设计、制作

根据原钢筋混凝土框架梁1截面尺寸，设计新增预制钢筋混凝土框架梁2截面。将设计结果提交预制单位，制作新增预制框架梁2及外包钢13钢筋混凝土框架柱4。选择预应力钢筋8的直径，并根据连接处的摩擦抗剪能力以及使预应力筋8中的应力始终保持在屈服极限以内的原则，设计预应力筋8的预加应力。将原钢筋混凝土框架梁1表面混凝土凿毛洗净。

b.锚固

将新增预制钢筋混凝土框架梁2、柱4对齐放置，穿入无粘结预应力钢筋8，根据设计应力对预应力筋8进行张拉，通过锚具9锚固。在新增预制钢筋混凝土框架梁2、柱4的预留缝隙12处灌入砂浆，待砂浆在孔洞7中充满后停止灌浆。在原钢筋混凝土框架梁1上钻孔7打穿整个梁，将新增预制钢筋混凝土框架梁2与原钢筋混凝土框架梁1对齐放在一起，按照上述新增预制钢筋混凝土框架梁2、柱4的连接方式进行连接。砂浆干硬后，完成外贴外包钢装配式PC框架法加固结构。

以上所述实施例仅用于说明本发明的技术方案，而并非对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或同等变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种外贴外包钢装配式PC框架法加固结构的方法，其特征在于：在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴外包钢装配式PC框架，外包钢装配式PC框架包括新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱；所述新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱的混凝土及钢筋强度等级相应的高于原钢筋混凝土框架梁、原钢筋混凝土框架柱，但不宜超过两个等级，新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱的混凝土及钢筋强度等级相同；所述外包钢预制钢筋混凝土框架柱的钢板包住梁下截面以下的柱子，并且在钢板上预留预应力筋的孔洞；所述新增预制钢筋混凝土框架梁通过无粘结预应力筋与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱相连接；所述新增预制钢筋混凝土框架梁、新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱通过无粘结预应力筋的方式分别与原钢筋混凝土框架梁、原钢筋混凝土框架柱相连接；所述新增预制钢筋混凝土框架梁与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架梁或柱与原钢筋混凝土框架梁或柱之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增预制钢筋混凝土框架梁与新增外包钢预制钢筋混凝土框架柱留设孔道以便穿入无粘结预应力筋；所述无粘结预应力筋通过锚具锚固。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预留孔道应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述原钢筋混凝土框架梁的结合面要凿毛洗净。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述原钢筋混凝土框架梁、柱需要钻孔，直径应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm，并且与新增外包钢预制钢筋混凝土框架梁、柱的预留孔道直径相同，位置也相同。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述柱子外包钢板厚度为3～5mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述新增预制框架梁的宽度为原框架梁宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁相同；所述新增外包钢预制框架柱的宽度与新增预制框架梁宽度相同，高度与原框架柱相同。