CN108798053A - 一种ecc加固震损框架结构梁柱节点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，属于土木工程框架结构梁柱节点加固的技术领域。本发明的具体做法为：首先，将框架梁端塑性铰区混凝土全部凿除，并将断裂的钢筋采用短钢筋焊接；其次，用刚毛刷清理凿好的界面，清理干净后涂刷一层界面剂；最后，用制备好的ECC进行填补并养护。本发明使用ECC混凝土置换震损框架结构的节点区域的混凝土，能明显改善节点区域的承载能力与变形能力，充分发挥了ECC混凝土高韧性、耗能能力强的特点，弥补了节点区域变形大、破坏严重的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于土木工程框架结构梁柱节点加固的技术领域，具体涉及到一种ECC（高韧性水泥基复合材料，Engineered Cementitious Composite，简称ECC）加固震损框架结构梁柱节点的方法。
背景技术
当代建筑主要以混凝土结构为主，随着科学技术和结构抗震加固研究领域的发展，以及土木工程新材料研究成果的成熟，人们对混凝土结构抗震加固设计有了新的认识与展望。应用新材料来加固震损框架结构梁柱节点已经成为了加固领域的新趋势，用新材料来代替传统的加固材料，不仅施工简单方便，而且能更好的改善传统材料变形能力不足、承载能力不高的缺陷。传统的节点加固主要采用增大截面法，其主要是增加节点核心区域的面积，常与框架柱外包钢筋混凝土加固法相配合，加固后节点区截面大小与框架柱加固后的截面大小相同；增大节点的截面面积，能改善梁的纵向钢筋的粘结锚固性能；在节点外设置的加固箍筋，可以提高节点的承载能力力和变形能力，该加固法虽然能改善纵筋的粘结锚固性能，提高节点的承载力和变形能力，但采用增大截面加固法时，所需配置的加固箍筋较密，造成施工时困难；现场施工的是作业时间长，养护周期长，增加结构自重；还会影响建筑物的正常使用功能，比如有效使用面积变小。
发明内容
本发明是针对传统的节点加固采用的增大截面法存在的不足，提出了一种高韧性材料ECC混凝土加固震损框架结构梁柱节点的加固方法。
为解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，具体过程为：首先，将框架梁端塑性铰区的混凝土全部凿除，并将断裂的钢筋采用短钢筋2焊接；其次，用钢毛刷清理凿好的界面，清理干净后涂刷一层界面剂；最后，用制备好的 ECC进行填补形成ECC加固层3并养护。
优选的，框架梁端塑性铰区域的长度取梁4的高度；对于柱身破坏严重的，需要凿除柱身破坏区域的厚度为15~20mm。
优选的，所述清理凿好的界面，需使用自来水冲洗混凝土新面，边冲边用钢丝刷清除松动的粉层，保证清理后的界面具有一定的粗糙度。
优选的，所述短钢筋2焊接采用手工电弧焊，短钢筋2采用带肋钢筋，直径与原钢筋6的直径一致。
优选的，所述界面剂为水泥膨胀浆界面剂，界面剂配合比为水泥：二级粉煤灰：UEA膨胀剂：水=1:0.1:0.1:0.4，制备时先把水泥和二级粉煤灰进行干拌形成干粉，并混合均匀；之后将UEA膨胀剂和水混合均匀形成混合剂；最后将混合剂加入到干粉中，并搅拌至粘稠状态。
优选的，ECC是由水泥、粉煤灰、砂、聚乙烯醇（PVA）纤维、水及外加剂等组分混合而成的聚合物材料，对于ECC配合比的选用和制备参照发明专利“一种高韧性水泥基复合材料”（专利号CN107382183）中的方案进行。具体组分为水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂和PVA纤维，其中，按质量比计，水泥：粉煤灰：砂：水：减水剂=1：（1.0~1.2）：（0.6~0.8）：（0.42~0.57）：（0.001~0.003）；以水泥、粉煤灰、砂和减水剂混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的掺量为13~20kg/m3。
优选的，所述ECC的填补，需要预先安装好相应的模板8，然后一次性将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣后并进行抹平处理，养护28天后进行拆模。
本发明的工作原理：本发明使用ECC混凝土置换震损框架结构的节点区域的混凝土，能明显改善节点区域的承载能力与变形能力，充分发挥了ECC混凝土高韧性、耗能能力强的特点，弥补了节点区域变形大、破坏严重的缺陷。
本发明的有益效果：
1、与普通增大截面的加固方法，本发明更加明显的改善节点区域的承载能力与变形能力，更好的弥补了节点区域变形大、破坏严重的缺陷，更容易满足设计需求。
2、本发明的节点加固方式只焊接已经破坏的或变形较大的钢筋，并不增加多余的配筋。相比传统加固，在节点区域增设加固箍筋，该发明的现场焊接工作量小，且施工时更加容易实现。
3、本发明的节点加固方式适用于矩形柱、圆形柱的框架梁柱节点区域，可以灵活选择加固区域，容易满足加固的要求。
4、本发明的节点加固方式没有增大加固区域的面，不影响建筑的净空和正常使用功能，具有很好的美观效果。
5、相比传统加固使用的普通填充料，本发明的节点加固方式采用ECC混凝土，具有更好的粘结锚固性能。
附图说明
图1是本发明节点加固的正立面示意图；
图2是本发明节点加固区域的示意图；
图3是本发明的模板示意图；
图中：1 –柱，2 –短钢筋，3-ECC加固层，4-梁，5-加固区域，6-原钢筋，7-加固区域的柱轮廓线，8-模板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做近一步详细说明，但是发明并不限于以下实施例。
实施例1：如图1所示，一种ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，具体过程为：首先，将框架梁端塑性铰区的混凝土全部凿除，并将断裂的钢筋采用短钢筋2焊接；其次，用钢毛刷清理凿好的界面，清理干净后涂刷一层界面剂；最后，用制备好的 ECC进行填补形成ECC加固层3并养护，ECC是由水泥、粉煤灰、砂、聚乙烯醇（PVA）纤维、水及外加剂等组分混合而成的聚合物材料，对于ECC配合比的选用和制备参照发明专利“一种高韧性水泥基复合材料”（专利号CN107382183）中的方案进行。
如图2所示，加固区域5主要包括框架梁端塑性铰区域，其长度取梁4的高度；根据实际的破损情况进行凿除，对于柱1破坏严重的，需要往柱1里面进行更深的凿除，即图2中加固区域的柱轮廓线7的左边为凿除的柱身破坏区域，其凿除的深度为15~20mm。
其中清理凿好的界面，需使用自来水冲洗混凝土新面，边冲边用钢丝刷清除松动的粉层，保证清理后的界面具有一定的粗糙度。
其中短钢筋2焊接采用手工电弧焊，短钢筋2采用带肋钢筋，直径与原钢筋6的直径一致。
实施例2： ECC的填补，需要预先安装好相应的模板8，然后一次性将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣后并进行抹平处理，养护28天后进行拆模；如图3所示，模板8为两端敞开的空心柱体结构，柱体其中一面敞开，模板10与梁4贴合且可沿梁4左右移动。
实施例3：本实施例中界面剂配合比（质量比）按水泥：二级粉煤灰：UEA膨胀剂：水=1:0.1:0.1:0.4设计，制备时先把水泥和二级粉煤灰进行干拌形成干粉，人工检查是否混合均匀；之后将UEA膨胀剂和水混合均匀形成混合剂；最后将混合剂缓慢加入到干粉中，并人工搅拌至粘稠状态。然后用毛刷用力的涂刷在清理好的界面上，并保证界面剂涂刷均匀。填充的ECC按照“一种高韧性水泥基复合材料”（专利号CN107382183）发明中实施例1的配合比和制备方法进行，
经过试验对比，发现采用ECC置换梁柱节点的效果比采用普通砂浆聚合物修复梁柱节点的效果要优。相同的位移下，前者加固方法的承载力比后者高出18%左右。相同位移下进行卸载时，前者加固方法的刚退退化更加缓慢，滞会环的面积更大，说明ECC置换梁柱节点的加固方法具有更好的耗能能力。当构件的承载力很高时，ECC置换区域虽有裂缝发展，但几乎没有ECC块剥落。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：首先，将框架梁端塑性铰区的混凝土全部凿除，并将断裂的钢筋采用短钢筋（2）焊接；其次，用钢毛刷清理凿好的界面，清理干净后涂刷一层界面剂；最后，用制备好的 ECC进行填补形成ECC加固层（3）并养护。
2.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述框架梁端塑性铰区域的长度取梁（4）的高度；对于柱身破坏严重的，需要凿除柱身破坏区域的厚度为15~20mm。
3.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述清理凿好的界面，需使用自来水冲洗混凝土新面，边冲边用钢丝刷清除松动的粉层，保证清理后的界面具有一定的粗糙度。
4.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述短钢筋（2）焊接采用手工电弧焊，短钢筋（2）采用带肋钢筋，直径与原钢筋（6）的尺寸一致。
5.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述界面剂为水泥膨胀浆界面剂，界面剂配合比为水泥：二级粉煤灰：UEA膨胀剂：水=1:0.1:0.1:0.4，制备时先把水泥和二级粉煤灰进行干拌形成干粉，并混合均匀；之后将UEA膨胀剂和水混合均匀形成混合剂；最后将混合剂加入到干粉中，并搅拌至粘稠状态。
6.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述ECC的组分为水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂和PVA纤维，其中，按质量比计，水泥：粉煤灰：砂：水：减水剂=1：（1.0~1.2）：（0.6~0.8）：（0.42~0.57）：（0.001~0.003）；以水泥、粉煤灰、砂和减水剂混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的掺量为13~20kg/m3。
7.根据权利要求1所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述ECC的填补，需要预先安装好相应的模板（8），然后一次性将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣后并进行抹平处理，养护28天后进行拆模。
8.根据权利要求7所述的ECC加固震损框架结构梁柱节点的方法，其特征在于：所述模板（8）为两端敞开的空心柱体结构，柱体其中一面敞开，模板（10）与梁（4）贴合且可沿梁（4）左右移动。
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