CN108798055A - 一种ecc与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，属于框架结构抗震加固的技术领域。本发明的具体步骤为，先凿除框架结构中破碎的混凝土块并清理，然后在清理后的凿除区域四周张贴外包钢板，并将各钢板焊接成一个整体的外包钢套；最后把预先制备好ECC填充到外包钢套与凿除区域的缝隙后进行养护。本发明将ECC与钢板结合，利用两者的优点，使得破损区域受到双重修复，让节点区域具有更高的安全储能，其施工周期短，质量控制容易，构件外形尺寸无明显增大，承载力、刚度和稳定性提高明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种ECC（高韧性水泥基复合材料，Engineered CementitiousComposite，简称ECC）与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，属于框架结构抗震加固的技术领域。
背景技术
传统湿式外包钢板的加固技术是在干式外包钢的基础上，在混凝土与钢构件接触面处灌注或粘贴结构胶，以达到外包钢套与原混凝土结构整体受力的目的。但是传统湿式外包钢板的加固技术的填充料也存在一定的缺陷，比如填充料的粘钢性不好，收缩大等，这严重影响力钢套与原构件的共同作用。为了解决这一问题，我们应用新材料ECC作为填充料，该材料具有较好的粘钢性且收缩小。将ECC与传统的外包钢板技术相结合，ECC能够更好地将原结构的剪力传递给外包钢套，从而使得钢板与原结构一起承受剪力。相比只靠外包钢套对构件的环向约束作用来提高构件的抗压能力，本发明的加固方法更好的利用了钢套的环形约束作用及钢套本身的刚度提高混凝土构件的强度、刚度和稳定性。
发明内容
本发明是针对传统湿式外包钢板的加固技术的不足，一种ECC与外包钢板相结合的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：具体做法为：（1）凿除框架结构中破碎的混凝土块，并清理凿除区域的表面，其中凿除区域包括柱身区域5和梁身区域4，凿除过程需要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，凿除的深度根据破损程度确定；
（2）在清理后的凿除区域四周张贴外包钢板，并将各钢板焊接成一个整体
的外包钢套；
（3）把预先制备好ECC填充到外包钢套与凿除区域的缝隙后进行养护，
ECC填补钢板与凿毛面之间的缝隙，然后将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣以确保填充满所有缝隙，之后进行钢板边缘处的勾缝处理，养护28天。
进一步的，所述外包刚套包括两个梁身钢套和一个柱身钢套，梁身钢套和柱身钢套之间焊接固定，其中梁身钢套由两个L形钢板6组成，两个L形钢板6之间通过焊接拼接成与梁身区域4贴合的包裹层；柱身钢套包括两个矩形钢板7和四个带凹槽的钢板8，两个矩形钢板7分别固定在柱身区域5的前后两面，四个带凹槽的钢板8两两一组，分别固定在柱身区域5的左右两面。
进一步的，所述梁身钢套中的L形钢板6的长度取梁2高度的1.2倍，高度与梁2高度一致；所述柱身钢套中矩形钢板7的长度取柱身加固高度的1.2倍，宽度与柱1的宽度一致；柱身钢套中两个带凹槽的钢板8拼接后形成的镂空形状的尺寸与梁2的截面尺寸一致；梁身钢套中的L形钢板6与柱身钢套中带凹槽的钢板8的交接处采用手工电弧焊焊接。
进一步的，所述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。
本发明的工作原理：本发明利用ECC置换框架结构的节点区域的混凝土，能更好的发挥ECC高韧性和延性好的特点，从而提高框架梁柱节点的承载力与变形。由于ECC与钢板具有较好的粘结性，把ECC与钢板进行组合使用，不仅能保证ECC与钢板协同工作，而且还能更好的满足加固设计的要求。
本发明的有益效果：
1、与传统湿式外包钢板的加固技术相比，本发明的梁柱节点加固方法采用的填补料为ECC，该材料具有粘钢形好、收缩小的特点，不仅能保证ECC与钢板协同工作，而且还能更好的满足加固设计的要求。
2、本发明的梁柱节点加固方法主要适用于矩形柱的框架梁柱节点区域，可以灵活选用钢板形状，容易满足加固的要求。
3、本发明的梁柱节点加固方法没有增大加固区域的面积，不影响建筑的净空和正常使用功能，具有更好的美观效果。
4、相比传统湿式外包钢板的加固技术选用的填充料或结构胶，本发明的梁柱节点加固方法采用ECC，能更好的发挥ECC高韧性和延性好的特点，从而提高框架梁柱节点的承载力与变形能力。
附图说明
图1是本发明梁柱节点加固的主示意图；
图2是本发明梁柱节点加固的梁端钢板示意图；
图3是本发明梁柱节点加固的柱身钢板示意图；
图中：1 –柱，2-梁，3-梁纵筋，4-梁身区域，5-柱身区域，6-L形钢板，7-矩形钢板，8-带凹槽的钢板，9-柱纵筋。
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，（1）凿除框架结构中破碎的混凝土块，并清理凿除区域的表面，其中凿除区域包括柱身区域5和梁身区域4，凿除过程需要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，凿除的深度根据破损程度确定，破损严重时可凿至露出梁纵筋3和柱纵筋9；
（2）在清理后的凿除区域四周张贴外包钢板，并将各钢板焊接成一个整体
的外包钢套；钢板的长度要比实际加固的长度稍长，所以步骤1中凿毛处理的距离要和钢板长度相等；
（3）把预先制备好ECC填充到外包钢套与凿除区域的缝隙后进行养护，
ECC填补钢板与凿毛面之间的缝隙，然后将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣以确保填充满所有缝隙，之后进行钢板边缘处的勾缝处理，养护28天。
实施例2：如图2和3所示，所述外包刚套包括两个梁身钢套和一个柱身钢套，梁身钢套和柱身钢套之间焊接固定，其中梁身钢套由两个L形钢板6组成，两个L形钢板6之间通过焊接拼接成与梁身区域4贴合的包裹层；柱身钢套包括两个矩形钢板7和四个带凹槽的钢板8，由于柱1和梁2相交处存在尺寸差，即柱1的宽度和梁2的宽度不同，因此采用带凹槽的钢板8，两个矩形钢板7分别固定在柱身区域5的前后两面，四个带凹槽的钢板8两两一组，分别固定在柱身区域5的左右两面。
其中梁身钢套中的L形钢板6的长度取梁2高度的1.2倍，高度与梁2高度一致；所述柱身钢套中矩形钢板7的长度取柱身加固高度的1.2倍，宽度与柱1的宽度一致；柱身钢套中两个带凹槽的钢板8拼接后形成的镂空形状的尺寸与梁2的截面尺寸一致；梁身钢套中的L形钢板6与柱身钢套中带凹槽的钢板8的交接处采用手工电弧焊焊接。
在进行钢板外包时，先将2个L形钢板6固定在梁2上，通过手工电弧焊焊接拼接成一个梁身钢套，在两边的梁身区域4上分别固定梁身钢套；接着，将2个矩形钢板7以及4个带凹槽的钢板8固定在柱身区域5的相应位置，相邻的钢板之间均通过手工电弧焊焊接，拼成一个柱身钢套；梁身钢套与柱身钢套之间也通过手工电弧焊焊接。
其中外包钢板还可以选择其他的形状组合，尺寸也与形状进行对应确定，只要最后可以完全的贴合原梁柱结构。
实施例3：本实施例中填充的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，该配合比制备的ECC具有良好的粘结性能，能够较好的覆盖钢结构之间的平面缝。
经试验对比，发现采用ECC与外包钢板相结合的优化梁柱节点的效果比仅采用传统湿式外包钢板的加固技术的效果要优。其中承载力提高22%左右。在往复循环荷载作用下，前者加固方法的强度退化较后者更加缓慢。整个加载过程中，没有发现外包钢板与加固区域出现明显的滑动，表明ECC和外包钢间具有较好的粘结性能，能够在大变形下协同工作。
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 (6)
1.一种ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）凿除框架结构中破碎的混凝土块，并清理凿除区域的表面，其中凿除区域包括柱身区域（5）和梁身区域（4），凿除的深度根据破损程度确定；
（2）在清理后的凿除区域四周张贴外包钢板，并将各钢板焊接成一个整体
的外包钢套；
（3）把预先制备好ECC填充到外包钢套与凿除区域的缝隙后进行养护。
2.根据权利要求1所述的ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，其特征在于：所述步骤（1）的凿除过程需要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。
3.根据权利要求1所述的ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，其特征在于：所述外包刚套包括两个梁身钢套和一个柱身钢套，梁身钢套和柱身钢套之间焊接固定，其中梁身钢套由两个L形钢板（6）组成，两个L形钢板（6）之间通过焊接拼接成与梁身区域（4）贴合的包裹层；柱身钢套包括两个矩形钢板（7）和四个带凹槽的钢板（8），两个矩形钢板（7）分别固定在柱身区域（5）的前后两面，四个带凹槽的钢板（8）两两一组，分别固定在柱身区域（5）的左右两面。
4.根据权利要求3所述的ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，其特征在于：所述梁身钢套中的L形钢板（6）的长度取梁（2）高度的1.2倍，高度与梁（2）高度一致；
所述柱身钢套中矩形钢板（7）的长度取柱身加固高度的1.2倍，宽度与柱（1）的宽度一致；柱身钢套中两个带凹槽的钢板（8）拼接后形成的镂空形状的尺寸与梁（2）的截面尺寸一致；梁身钢套中的L形钢板（6）与柱身钢套中带凹槽的钢板（8）的交接处采用手工电弧焊焊接。
5.根据权利要求1所述的ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，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。
6.根据权利要求1所述的ECC与外包钢板相结合的框架结构梁柱节点的加固方法，其特征在于：所述步骤（3）的具体过程为：ECC填补钢板与凿毛面之间的缝隙，然后将ECC倒入填补区域，用细铁棒振捣以确保填充满所有缝隙，之后进行钢板边缘处的勾缝处理，养护28天。
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