CN106978911B - 一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架、外附框架，外附框架包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱、套装于预制钢筋混凝土梁端部的刚套头、预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接节点区域的摩擦软钢板，刚套头另一端与摩擦软钢板连接；原框架与预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的连接位置打孔，并在孔内注胶、植入锚固筋，无粘结预应力筋穿入预制钢筋混凝土梁内。本发明通过外附框架中的预应力筋实现结构的自复位，利用节点核心区的刚套头与摩擦软钢板的摩擦转动消耗能量，减小结构本身的残余变形，控制损伤位置。

Description

一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构
技术领域
本发明涉及土木工程抗震加固技术领域，具体是一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构。
背景技术
附加整体子结构加固就是利用附加整体子结构与原有结构的协同工作，增强原结构的整体抗震能力，或改变原结构的结构体系，进而改善原结构的受力状态和变形模式，从而提高结构的整体抗震性能，是一种结构体系的加固方法。
《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116—2009)强调应从提高结构整体抗震性能的角度对结构进行加固，明确指出“加固的总体布局，应优先采用增强结构整体抗震性能的方案，应有利于消除不利抗震因素，改善构件的受力状态”。但在操作层面上，《建筑抗震加固技术规程》给出的各种加固方法却大多局限于在构件上对原结构进行加固。无形中对结构抗震加固实践产生一种误导，使工程师更倾向于对原结构中抗震能力不足的构件进行加固，而不是从结构整体抗震性能出发来设计加固方案。
目前多数外附子结构加固需进行子结构的现浇作业，会产生污染和噪音，并且施工周期繁杂漫长，这在一定程度丧失了其本来的优势。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架、外附框架，外附框架包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱、套装于预制钢筋混凝土梁端部的刚套头、预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接节点区域的摩擦软钢板，刚套头另一端与摩擦软钢板连接；原框架与预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的连接位置打孔，并在孔内注胶、植入锚固筋，将原框架和外附框架装配成整体；无粘结预应力筋穿入预制钢筋混凝土梁内，张拉无粘结预应力筋，并后浇预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的连接节点。
其中，预制钢筋混凝土梁内设置预埋管，预应力筋穿在预埋管内，在预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱间隔设置连接孔。
其中，刚套头由四块矩形钢板焊接而成，两侧的两块钢板长度大于上方和下方的两块钢板，两侧钢板伸出距离为预制钢筋混凝土柱截面高度的一半。
其中，刚套头与预制钢筋混凝土梁通过抗剪栓钉进行连接，预制钢筋混凝土梁端部设有螺旋箍筋，防止预制钢筋混凝土梁端部的混凝土提前压溃，增强端部承载力。
其中，两块摩擦软钢板分别放置在刚套头两侧钢板的内表面，并且在摩擦软钢板、刚套头对应位置打孔，通过穿入螺栓、螺栓两侧紧固螺帽将摩擦软钢板、刚套头紧密连接。
其中，各预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的两端外伸钢筋，并在连接节点区与相邻预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的外伸钢筋套筒连接或焊接连接。
其中，在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接节点两侧预埋管间，沿预制钢筋混凝土梁的轴向设置另一根后浇节点区预埋管，以便预应力筋贯穿张拉。
其中，预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱与原框架结构之间留有10mm～20mm的灌浆缝，在螺栓连接完成后，采用水泥砂浆封缝并将拌制好的灌浆料灌入灌浆缝。
其中，预制钢筋混凝土梁与刚套头连接的端部尺寸小于预制钢筋混凝土梁的主体部分尺寸，当刚套头套在预制钢筋混凝土梁端部后，刚套头外部尺寸与预制钢筋混凝土梁的主体部分尺寸一致。
有益效果：本发明的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，具有以下有益效果：
1、外附框架的加固方法，是将附加的框架与原结构通过有效措施结合起来，形成一个新的整体结构，实现整体结构抗震能力的提升。外附框架不但以其自身的抗震承载能力和耗能能力贡献于加固后的整体结构的抗震能力，还可改善原结构的受力状态和变形模式，使结构形成更合理的损伤屈服机制，从而使原结构的抗震能力得到更充分的利用。
2、外附框架的梁和柱可在工厂或施工现场完成预制，现场湿作业少，对环境污染小，控制施工质量，提高施工效率。加固工作在建筑物外部完成，不破坏建筑物的内部装修，不影响建筑物内部活动，符合“边加固边使用”的设计理念。
3、通过外附框架中的预应力筋实现结构的自复位，利用节点核心区的刚套头与摩擦软钢板的摩擦转动消耗能量，减小结构本身的残余变形，控制损伤位置。
附图说明
图1为本发明中外附框架节点构造示意图；
图2为本发明中外附框架节点构造细部图；
图3为本发明中外附框架节点构造正视图；
图4为本发明中外附框架节点构造侧视图；
图5为本发明中外附框架节点构造俯视图；
图6为本发明中原框架结构示意图；
图7为本发明中原框架结构加固面正视图；
图8为本发明中原框架结构俯视图；
图9为本发明中外附框架结构示意图；
图10为本发明中外附框架结构正视图；
图11为本发明中外附框架加固方法示意图；
图12为本发明中外附框架加固完成示意图；
图13为本发明中外附框架加固完成俯视图；
图中：1-原框架，2-外附框架，3-预制钢筋混凝土梁，4-预制钢筋混凝土柱，5-预埋管，6-外伸钢筋，7-外伸钢筋，8-梁端削弱面，9-刚套头，10-摩擦软钢板，11-钢板，12-两侧钢板，13-刚套头锚固孔，14-锚固孔，15-预埋管，16-预应力筋，17-锚固螺栓，18-锚固螺帽，19-锚固孔，20-锚固螺栓，21-灌浆料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明公开了一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构。发明思路为：将外附框架2与原框架1通过有效措施结合起来，形成一个新的整体结构，利用外附框架节点核心区的刚套头9与软钢板10的摩擦转动消耗能量，控制损伤位置。
如图1至图13所示，本发明包括待加固的原框架1，外附框架2以及两者之间的连接构件。外附框架2由预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4、刚套头9、节点核心区的摩擦软钢板10等组成，并后浇梁柱节点，张拉无粘结预应力筋16装配成整体。刚套头9由四块矩形钢板焊接而成，两块两侧钢板12较长，上下侧的两块钢板11较短，两侧钢板12伸出距离为预制钢筋混凝土柱截面高度的一半。预制钢筋混凝土梁3与刚套头9连接的端部尺寸小于预制钢筋混凝土梁3的主体部分尺寸，形成梁端削弱面8，以便套上刚套头9；当刚套头9套在预制钢筋混凝土梁3端部后，刚套头9外部尺寸与预制钢筋混凝土梁3的主体部分尺寸一致。刚套头9与预制钢筋混凝土梁3通过抗剪栓钉进行连接，预制钢筋混凝土梁3端部设置螺旋箍筋，防止其端部混凝土提前压溃，进一步增强预制梁端部承载力。
预制钢筋混凝土梁3与预制钢筋混凝土柱4在工厂预制，预埋管道并且在外侧每隔一定距离留连接孔，并在原框架相应位置打锚固孔19并清灰。将预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4吊装就位后，通过在对应锚固孔19的位置注胶、植锚固螺栓20、紧固螺帽连接。原框架1、外附框架2的锚固孔19应避开原框架1、外附框架2内部的纵筋、箍筋以及构造筋，并且避开节点核心区。
摩擦软钢板10放置在节点核心区两侧刚套头9的两侧钢板12的内表面，并且在刚套头9、摩擦软钢板10对应位置打刚套头锚固孔13和锚固孔14，保证刚套头锚固孔13和锚固孔14贯通连接。通过穿入锚固螺栓17锚固、螺栓17两侧紧固螺帽18将刚套头9、摩擦软钢板10紧密连接。
如图3至图5所示，预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4两端外伸钢筋6和外伸钢筋7，并在节点核心区与相邻预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4外伸钢筋6和外伸钢筋7套筒连接或焊接连接。预制钢筋混凝土梁3沿轴线方向留有预埋管5，预埋管5中穿预应力筋16。预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4的节点核心区在后浇混凝土前，在节点两侧预制梁预埋管5之间搭设另一根预埋管15，以便预应力筋16贯穿张拉。
外附框架2的后浇节点采用模板支模，采用水泥砂浆封缝；后浇混凝土强度等级应等于或略高于预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4的混凝土强度等级，并在节点后浇混凝土达到一定强度水平后，从梁端预埋管5穿入预应力筋16，利用千斤顶张拉，并在预制钢筋混凝土梁3端部进行锚固。
如图6至图13所示，外附框架2与原框架1之间留有10mm～20mm的灌浆缝，在螺栓20连接完成后，采用水泥砂浆封缝并将拌制好的灌浆料21灌入灌浆缝。灌浆料21是一种由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺和料等原材料经工业化生产的具有合理级配的干混料。由于灌浆料21流动性强，具有优异的自密实性能，因此灌浆料21灌入后不需要搅拌即可填充所有的空隙。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架、外附框架，其特征在于：外附框架包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱、套装于预制钢筋混凝土梁端部的刚套头、预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接节点区域的摩擦软钢板，刚套头另一端与摩擦软钢板连接；原框架与预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的连接位置打孔，并在孔内注胶、植入锚固筋，将原框架和外附框架装配成整体；无粘结预应力筋穿入预制钢筋混凝土梁内，张拉无粘结预应力筋，并后浇预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的连接节点；
刚套头由四块矩形钢板焊接而成，两侧的两块钢板长度大于上方和下方的两块钢板，两侧钢板伸出距离为预制钢筋混凝土柱截面高度的一半；两块摩擦软钢板分别放置在刚套头两侧钢板的内表面，并且在摩擦软钢板、刚套头对应位置打孔，通过穿入螺栓、螺栓两侧紧固螺帽将摩擦软钢板、刚套头紧密连接；预制钢筋混凝土梁与刚套头连接的端部尺寸小于预制钢筋混凝土梁的主体部分尺寸，当刚套头套在预制钢筋混凝土梁端部后，刚套头外部尺寸与预制钢筋混凝土梁的主体部分尺寸一致。
2.根据权利要求1所述的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，其特征在于：预制钢筋混凝土梁内设置预埋管，预应力筋穿在预埋管内，在预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱间隔设置连接孔。
3.根据权利要求1所述的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，其特征在于：刚套头与预制钢筋混凝土梁通过抗剪栓钉进行连接，预制钢筋混凝土梁端部设有螺旋箍筋，防止预制钢筋混凝土梁端部的混凝土提前压溃，增强端部承载力。
4.根据权利要求1所述的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，其特征在于：各预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的两端外伸钢筋，并在连接节点区与相邻预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱的外伸钢筋套筒连接或焊接连接。
5.根据权利要求2所述的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，其特征在于：在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接节点两侧预埋管间，沿预制钢筋混凝土梁的轴向设置另一根后浇节点区预埋管，以便预应力筋贯穿张拉。
6.根据权利要求1所述的一种已有框架外附装配式节点耗能框架加固的结构，其特征在于：预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱与原框架结构之间留有10mm～20mm的灌浆缝，在螺栓连接完成后，采用水泥砂浆封缝并将拌制好的灌浆料灌入灌浆缝。
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