CN104878948A - 一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法及加固装置 - Google Patents
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Abstract
一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法及加固装置，包括固定在框架梁负弯矩区的柱构件上的垂直支撑座和固定在框架梁负弯矩区的梁构件上的水平支撑座，水平支撑座与垂直支撑座之间至少设有一根耗能钢筋，耗能钢筋的两端通过紧固螺母分别与垂直支撑座、水平支撑座相接，垂直支撑座、水平支撑座均通过高强螺杆分别与柱构件、梁构件固定相接，高强螺杆上设有预拉力螺母，耗能钢筋上套有防屈曲约束管。本发明通过设垂直支撑座、水平支撑座和耗能钢筋，保证耗能钢筋锚固的可靠性，耗能钢筋的更换也很方便；设防屈曲约束管并灌注环氧树脂，防止耗能钢筋在地震作用下的受压屈曲；加固完成后，浇筑砂浆，保护加固装置免受腐蚀，增强锚固性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法及加固装置。
背景技术
钢筋混凝土框架结构是常见的结构类型，在需要加固设计的建筑物中占有较大比重，目前对框架结构框架主梁的加固多针对正弯矩区加固和抗剪加固，而对梁端负弯矩区承载力不足而需加固的情况研究较少。
在工程应用中，由于框架梁负弯矩区与正弯矩区的结构差异，如负弯矩区处在梁、板、柱相交的位置，节点区钢筋繁多复杂等，使得适用于正弯矩区的加固方式不一定适用于负弯矩区。
目前，负弯矩区加固的难点在于如何能够保证加固材料获得有效可靠的锚固，在梁与柱交接处，锚固方式的选择以及锚固部件的设计等，都直接影响到加固材料能否有效发挥抗弯作用，起到良好的加固效果，同时也涉及到现场施工是否方便等环节。
对于采用现浇板的混凝土框架结构，中节点处的加固一般可充分利用现浇板与梁整体受力的特点，在有效翼缘范围内进行加固；而对于边节点处，柱只有单侧存在楼板，很多加固方法受到限制，且对于采用预制板的混凝土框架结构，只能直接在梁正上方进行加固，操作空间受到限制。正是由于上述因素的存在，很多情况下梁端负弯矩区加固所能利用的锚固条件和施工作业条件有限，梁端负弯矩区加固手段的适应性差、施工麻烦、效果差，其加固设计与施工较为困难，施工作业效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，施工方便，抗腐蚀能力强，具有优良的结构性能和经济效益的钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法。
本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，能有效提高受弯构件的刚度、开裂荷载及极限荷载的加固装置。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法，其特点是，
(1)对钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件及柱构件的基层面进行处理：对裸露的钢筋作除锈防腐处理，对基层面上的剥落碎片、蜂窝、空洞、腐蚀层进行清除，用水泥砂浆或环氧砂浆对基层面进行修复，然后进行打磨及除尘处理；
(2) 在钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件与柱构件之间安装加固装置，所述的加固装置包括装在柱构件上的垂直支撑座、装在梁构件上的水平支撑座和耗能钢筋，安装步骤如下：
钻孔：根据垂直支撑座与水平支撑座上的孔间间距，在柱构件及梁构件的相应位置上钻植筋孔洞，钻孔后进行除尘处理；
安装支撑座：
在梁构件、柱构件的植筋孔洞内灌注环氧树脂，插入高强螺杆，待植筋孔洞内的环氧树脂固化后，
对垂直支撑座和水平支撑座的粘贴面进行除尘及除锈处理，在垂直支撑座、水平支撑座及梁柱构件的粘贴面上均匀涂抹结构胶，
将垂直支撑座上的孔对准柱构件上的高强螺杆，并通过预拉力螺母将垂直支撑座固定在柱构件上，
将水平支撑座上的孔对准梁构件上的高强螺杆，并通过预拉力螺母将水平支撑座固定在梁构件上；
安装耗能钢筋：先在耗能钢筋上套防屈曲约束管，防屈曲约束管内灌注环氧树脂，待其固化后，将耗能钢筋的一端装在垂直支撑座上，耗能钢筋的另一端装在水平支撑座上，再将耗能钢筋的两端均用紧固螺母拧紧，施加张拉控制力；
(3)在加固装置上浇筑砂浆，将其完全封闭在砂浆内。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述防屈曲约束管与耗能钢筋之间灌注有环氧树脂。
本发明所要解决的另一技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种采用上述加固方法用的加固装置，其特点是，包括固定在框架梁负弯矩区的柱构件上的垂直支撑座和固定在框架梁负弯矩区的梁构件上的水平支撑座，水平支撑座与垂直支撑座之间至少设有一根耗能钢筋，耗能钢筋的两端通过紧固螺母分别与垂直支撑座、水平支撑座相接，所述的垂直支撑座、水平支撑座均通过高强螺杆分别与柱构件、梁构件固定相接，在高强螺杆上设有预拉力螺母，在所述耗能钢筋上套有防屈曲约束管。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述垂直支撑座与水平支撑座均包括与梁构件或柱构件相接的底板和固定耗能钢筋的锚固板，锚固板与底板固定相接。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述紧固螺母设在锚固板的两侧。
本发明通过设垂直支撑座、水平支撑座和紧固螺母，保证耗能钢筋在拉力及压力作用下的充分锚固；设防屈曲约束管，并灌注环氧树脂，防止耗能钢筋在地震作用下的受压屈曲；大震下，通过耗能钢筋在拉力及压力作用下的弹塑性变形耗散地震能量，且耗能钢筋通过紧固螺母锚固，震后更换也很方便。与现有技术相比，其设计合理，施工方便，可保证施工阶段的方便性、可操作性及使用阶段的安全性、可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是耗能钢筋的结构图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
参照图1、图2和图3，一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法，
((1)对钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件4及柱构件9的基层面进行处理：对裸露的钢筋作除锈防腐处理，对基层面上的剥落碎片、蜂窝、空洞、腐蚀层进行清除，用水泥砂浆或环氧砂浆对基层面进行修复，然后进行打磨及除尘处理；
(2) 钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件4与柱构件9之间安装加固装置，所述的加固装置包括装在柱构件9上的垂直支撑座1、装在梁构件4上的水平支撑座3和耗能钢筋2，安装步骤如下：
钻孔：根据垂直支撑座1与水平支撑座3上的孔间间距，在柱构件9及梁构件4的相应位置上钻植筋孔洞，钻孔后进行除尘处理；
安装支撑座：
在梁构件4、柱构件9的植筋孔洞内灌注环氧树脂，插入高强螺杆8，待植筋孔洞内的环氧树脂固化后，
对垂直支撑座1和水平支撑座3的粘贴面进行除尘及除锈处理，在垂直支撑座1、水平支撑座3及梁柱构件的粘贴面上均匀涂抹结构胶，
将垂直支撑座1上的孔对准柱构件9上的高强螺杆8，并通过预拉力螺母7将垂直支撑座1固定在柱构件9上，
将水平支撑座3上的孔对准梁构件4上的高强螺杆8，并通过预拉力螺母7将水平支撑座3固定在梁构件4上；
安装耗能钢筋：先在耗能钢筋2上套防屈曲约束管11，防屈曲约束管11通过灌注孔灌注环氧树脂，待其固化后，将耗能钢筋2的一端装在垂直支撑座1上，耗能钢筋2的另一端装在水平支撑座3上，再将耗能钢筋2的两端均用紧固螺母10拧紧，施加张拉控制力；
(3)在加固装置上浇筑砂浆，将其完全封闭在砂浆内，保护装置免受腐蚀，保护层的厚度≥25mm，增强耗能钢筋2的锚固性能，同时，在地震作用下，通过防约束屈曲管11防止耗能钢筋受压屈曲。
所述防屈曲约束管11与耗能钢筋2之间灌注有环氧树脂，通过灌注孔12灌入。
耗能钢筋2的直径范围为14mm-20mm，高强螺杆8为全螺纹高强螺杆，全螺纹高强螺杆的直径范围16mm-25mm。
一种采用上述加固方法用的加固装置，包括固定在框架梁负弯矩区的柱构件9上的垂直支撑座1和固定在框架梁负弯矩区的梁构件4上的水平支撑座3，水平支撑座3与垂直支撑座1之间至少设有一根耗能钢筋2，耗能钢筋2的两端通过紧固螺母10分别与垂直支撑座1、水平支撑座3相接，所述的垂直支撑座1、水平支撑座3均通过高强螺杆8分别与柱构件9、梁构件4固定相接，在高强螺杆8上设有预拉力螺母7，在所述耗能钢筋2上套有防屈曲约束管11。
所述垂直支撑座1与水平支撑座3均包括与梁构件或柱构件相接的底板6和固定耗能钢筋的锚固板5，锚固板5与底板6固定相接，锚固板5的厚度通常≥14mm，在紧固螺母10的紧固力作用下变形值≤0.5mm,若刚度不足，可增设横向加劲肋。
所述紧固螺母10设在锚固板5的两侧。
常规的加固多发生加固筋材与梁柱构件的界面粘结破坏而不是筋材破坏，本发明通过机械装置锚固耗能钢筋2并通过紧固螺母10对耗能钢筋2施加一定的预紧力，在耗能钢筋2的内部建立（0.1-0.2）f y A s的有效预拉力（其中，f y指钢材屈服强度设计值，A s为螺纹处的有效面积及钢筋耗能段的截面积的较小值），从而增强了耗能钢筋2的锚固性能，使其在梁柱构件的承载能力极限状态下屈服，提高结构的极限荷载。
本发明对耗能钢筋2施加预紧力，与常规的加固方法相比，是一种主动的加固方法，使结构的抗裂性能得到改善，提高了结构的刚度和开裂荷载，改善了结构的受力性能。
本发明施工方便快捷，施工成本较低，所占用的空间较小，增加结构的自重较小，耗能钢筋2通过紧固螺母锚固，更换也很方便，给后期的修理和维护带来方便。
整个加固装置通过砂浆进行保护，使加固装置免受腐蚀，同时通过防屈曲约束管，防止耗能钢筋在地震作用下的受压屈曲。
加固后钢筋混凝土框架梁负弯矩区的特征为：在小震下，加固装置与梁、柱构件共同组成抗震体系，满足节点的刚度需求及正常使用；在大震下，耗能钢筋首先屈服，通过拉压弹塑性变形耗散大部分的地震能量，衰减结构的振动反应，从而达到保护主体结构的目的，震后耗能钢筋的更换也很方便。
Claims (5)
1.一种钢筋混凝土框架梁负弯矩区的加固方法，其特征在于：
(1)对钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件及柱构件的基层面进行处理：对裸露的钢筋作除锈防腐处理，对基层面上的剥落碎片、蜂窝、空洞、腐蚀层进行清除，用水泥砂浆或环氧砂浆对基层面进行修复，然后进行打磨及除尘处理；
(2) 在钢筋混凝土框架梁负弯矩区的梁构件与柱构件之间安装加固装置，所述的加固装置包括装在柱构件上的垂直支撑座、装在梁构件上的水平支撑座和耗能钢筋，安装步骤如下：
钻孔：根据垂直支撑座与水平支撑座上的孔间间距，在柱构件及梁构件的相应位置上钻植筋孔洞，钻孔后进行除尘处理；
安装支撑座：
在梁构件、柱构件的植筋孔洞内灌注环氧树脂，插入高强螺杆，待植筋孔洞内的环氧树脂固化后，
对垂直支撑座和水平支撑座的粘贴面进行除尘及除锈处理，在垂直支撑座、水平支撑座及梁柱构件的粘贴面上均匀涂抹结构胶，
将垂直支撑座上的孔对准柱构件上的高强螺杆，并通过预拉力螺母将垂直支撑座固定在柱构件上，
将水平支撑座上的孔对准梁构件上的高强螺杆，并通过预拉力螺母将水平支撑座固定在梁构件上；
安装耗能钢筋：先在耗能钢筋上套防屈曲约束管，防屈曲约束管内灌注环氧树脂，待其固化后，将耗能钢筋的一端装在垂直支撑座上，耗能钢筋的另一端装在水平支撑座上，再将耗能钢筋的两端均用紧固螺母拧紧，施加张拉控制力；
(3)在加固装置上浇筑砂浆，将其完全封闭在砂浆内。
2.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：所述防屈曲约束管与耗能钢筋之间灌注有环氧树脂。
3.一种采用权利要求1所述加固方法用的加固装置，其特征在于：包括固定在框架梁负弯矩区的柱构件上的垂直支撑座和固定在框架梁负弯矩区的梁构件上的水平支撑座，水平支撑座与垂直支撑座之间至少设有一根耗能钢筋，耗能钢筋的两端通过紧固螺母分别与垂直支撑座、水平支撑座相接，所述的垂直支撑座、水平支撑座均通过高强螺杆分别与柱构件、梁构件固定相接，在高强螺杆上设有预拉力螺母，在所述耗能钢筋上套有防屈曲约束管。
4.根据权利要求3所述的加固装置，其特征在于：所述垂直支撑座与水平支撑座均包括与梁构件或柱构件相接的底板和固定耗能钢筋的锚固板，锚固板与底板固定相接。
5.根据权利要求4所述的加固装置，其特征在于：所述紧固螺母设在锚固板的两侧。
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