CN109610872B - 一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，对梁柱节点的边缘进行加固，设置了多个加固组件，每个加固组件由两个固定座和一根钢筋棒组成，具体包括柱的加固方法和梁的加固方法，柱的加固方法为：在柱的加固段内的每对相邻箍筋之间设置两个加固组件，两个固定组件分别位于相隔的两组纵筋之间，且成交叉排列；梁的加固方法为：对处于梁的加固区段的上部纵筋、下部纵筋进行带有方向性的齿形处理。本发明一部分在传统钢筋混凝土柱的塑性铰区域加入加固组件，增强塑性铰区的抗剪能力；另一部分在传统钢筋混凝土梁的塑性铰区域，利用带有方向性的齿形钢筋加强混凝土和钢筋的粘结，使得构件的抗震性能得到提升。

Description

一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固,由两部分组成。一部分在传统钢筋混凝土柱的塑性铰区域，在箍筋之间加入加固组件，增强塑性铰区的抗剪能力；另一部分是在传统钢筋混凝土梁的塑性铰区域，利用带有方向性的齿形钢筋加强混凝土和钢筋的粘结。属结构工程领域。

背景技术

框架结构在实际建筑中很常见，钢筋混凝土梁/柱是框架结构中主要的承重构件，也是承受地震作用的主要构件。这两类构件在地震作用下易遭受破坏，轻者影响结构正常使用，重者导致结构坍塌并引发严重的安全问题。在地震作用下，钢筋混凝土梁/柱构件会发生剪切破坏，剪切破坏的破坏特点是箍筋在经历弹性变形后因剪力过大而屈服，随后出现明显的斜裂缝并发生脆性破坏，破坏时纵筋尚未屈服；地震过程中，钢筋混凝土柱/梁的纵筋易出现滑移，导致混凝土保护层脱落，柱抗剪能力下降，继而出现剪切或弯剪破坏；由于钢筋和混凝土发生滑移，导致塑性铰区较小，耗能能力较差。

目前，材料学科的不断进步，混凝土结构加固技术也获得飞速发展。对于钢筋混凝柱来说，抗震加固的基本是从两种加固理论出发，间接加固和直接加固。间接加固法主要是从结构的自身的性质出发，增大结构自身的周期或者阻尼比；直接加固法通常是采用加固材料对混凝土柱直接改造，有增大截面加固法，外包钢加固法，FRP加固法，钢管套加固法。混凝土梁的破坏区域主要是塑性铰区，对钢筋混凝土梁的加固主要是对梁端塑性铰区域进行加固，加固原理主要是对梁的表面进行处理，加固方法基本和柱的加固方式类似，加固方法有增大截面法、粘贴纤维复合材料加固法、粘贴钢板加固法。

发明内容

本发明的目的在于针对柱端在地震作用下容易出现的剪切破坏和弯剪破坏，提出在不同层箍筋间加入不同方向的加固筋，增强柱端整体的抗拉和抗剪能力，提高构件整体的抗震性能；针对钢筋混凝土梁的钢筋滑移问题，提出使用带有方向性的齿形钢筋的加固改造钢筋。可以增强混凝土和钢筋之间的粘结，避免混凝土构件在地震作用作用下保护层脱落，而且通过增强钢筋与混凝土的粘结，增强屈服段长度，增长塑性铰区，增强钢筋混凝土试件在地震下耗能能力。

本发明从节点两端梁柱的破坏形式机理进行分析，对两种类型的构件提出了两种不同的加固方法，对柱的塑形铰区域箍筋进行附加筋的加固，增强柱的塑性铰区的抗拉、抗剪能力；对梁的塑形铰区的纵筋进行外形上的改造，增强纵筋和混凝土的粘结，扩大塑形铰区域，增强整体构件的延性，使得构件的抗震性能得到提升。

本发明通过以下技术方法实现：

对梁柱节点的边缘进行加固，柱包括柱的上部纵筋(1)、柱的下部纵筋(2)、柱的箍筋(3),梁包括梁的上部纵筋(4)、梁的下部纵筋(5)、和梁的箍筋(6)；还设置了多个加固组件，每个加固组件由两个固定座(7)和一根钢筋棒(8)组成，包括柱的加固方法和梁的加固方法，

其中柱的加固方法为：在柱的加固段内的每对相邻箍筋(3)之间设置两个加固组件，两个固定组件分别位于相隔的两组纵筋之间，且成交叉排列；

所述的柱的加固段为：柱上以梁柱节点为原点向外出发，且长度为1/4柱高的区段。

所述的固定座(7)的外形为丁字型，由横管和纵管焊接组成，横管和纵管的直径都为40mm，管壁的厚度都为2～3mm，横管套在柱的箍筋(3)上，横管内径比柱的箍筋(3)直径大2～3mm，纵管内部有螺纹，纵管用于固定钢筋棒(8)，螺纹直径为固定钢筋棒(8)的直径，固定座(7)位于柱上相隔的两组纵筋之间。

钢筋棒(8)长度为柱的相邻的箍筋的斜对边的最短距离减去44mm，钢筋棒(8)的直径和柱的箍筋(3)的直径相同，钢筋棒(8)两端螺纹长度为40mm。

如图1所示，梁柱交汇之处即为梁柱节点，节点处的梁与柱均有两根，每根柱的加固段长度相同，即为以梁柱节点为原点向外出发，长度为1/4柱高。每根梁的加固段长度相同，即以梁柱节点为原点向外出发，长度为1/4梁长。其中，柱的上部纵筋(1)、柱的下部纵筋(2)、梁的上部纵筋(4)、梁的下部纵筋(5)均在图1标出。

如图3所示，两组加固组件分别位于相隔的两组纵筋之间，其中两个固定座(7)分别位于相隔的两组柱的上部纵筋(1)之间，另外两个固定座(7)分别位于相隔的两组柱的下部纵筋(2)之间。

梁的加固方法为：对处于梁的加固区段的上部纵筋(4)、梁的下部纵筋(5)进行带有方向性的齿形处理。

所述的梁的加固段为：梁上以梁柱节点为原点向外出发，且长度为1/4梁长的区段。

所述的齿形处理具体为：对处于梁加固区的纵筋进行齿型加固处理，齿的深度为1/3纵筋直径、齿的斜度为逆时针45度，齿底端的间距设为纵筋直径的1/2～1/3，其中，上部纵筋(4)的齿形朝下，下部纵筋(5)的齿形朝上。

对于上部纵筋(4)和下部纵筋(5)，在齿形处理方法上，除了齿形朝向不一致外，其他处理方法一样。

所述节点两端梁柱的混凝土保护层厚度和规范一致，对于柱来说，带有厚度的固定座(7)减少了混凝土外边缘与内部钢筋整体的距离，但由于固定座的横向长度很短，故固定座(7)的厚度并不影响整体施工；对于梁来说，纵筋的局部齿形处理对钢筋的直径几乎没有影响，所以同样的，混凝土保护层的厚度不用改变。

有益效果

1、改善钢筋混凝土梁柱节点柱的塑性铰区的损伤情况，在地震作用下，柱段的剪力最大，在地震下柱的破坏形式中，剪切破坏和弯剪破坏都是因为最后的箍筋别剪断或屈服引起的构件破坏，引起严重后果，本发明从柱段混凝土的破坏机理出发，在箍筋之间加入交叉的钢筋棒可以分担箍筋所承担的剪力，消耗水平地震能量，并在一定程度上增强了混凝土压溃后仍继续工作的能力。

2、对于柱的加固方式可一使屈服段更长，耗能能力增强，以往的钢筋混凝土柱在发生弯剪破坏或者受弯破坏时，箍筋几乎不承担受弯方向的拉力，通过本发明对钢筋内部整体改造之后，新加入的斜向的钢筋(8)本身会承担受弯方向的拉力，拉力传递到箍筋上，箍筋也会分担一定的拉力，使塑性铰区域进一步扩大，地震作用下耗能能力更强。

3、防止柱在地震作用下发生屈曲断裂，固定在箍筋上上的交叉钢筋棒(8)和箍筋在一定程度上分担了地震作用下的拉力，使得承受拉力的钢筋混凝土柱的纵向钢筋在地震作用发挥作用的时间得到了延长。

4、对于梁段使用齿形钢筋的方法可以使得钢筋和混凝土的咬合力更强，在地震破坏中，由于粘结滑移，导致外部混凝土保护层脱落，混凝土更容易溃坏，钢筋更容易外崩。

5、梁端使用齿形钢筋加固，增强咬合的同时，在混凝土形成塑性铰区域时，使得混凝土塑性铰区域可以外延，增大整体构件的延性，加长了屈服段长度，使得钢筋混凝土梁的耗能能力更强。

6、施工简单，易于操作，只有柱的固定座(7)和钢筋棒(8)需要简单的加工，加工工具很常见，普通工人即可完成操作，具有操作简单，施工方便快捷等特点。

7、经济成本较低。本方案应用在钢筋混凝土梁柱节点，效果明显且工程成本造价很低，性价比很高，适合在工程中广泛应用。

附图说明

图1为整体加固区的结构示意图；

图2为柱段加固截面的俯视图；

图3为柱端加固区钢筋分布的三维视图；

图4a为梁上部纵筋齿形改造图；

图4b为梁下部纵筋齿形改造图；

图5a、5b为图A-A和B-B剖面图；

图中1-柱上部纵筋；2-柱下部纵筋；3-柱箍筋；4-梁上部纵筋；5-梁下部纵筋；6-梁箍筋；7-固定座；8-钢筋棒。

具体实施方式

以下所述，仅为本发明的其中一种实例。凡是根据本发明技术实质对以上实例做任何修改、变更或等效变换的，均应属于本发明技术方案保护范围。

1.相关材料制作

固定座(7)选取相应规格的普通钢管，裁剪成40mm长度，并将两段裁剪完毕的钢管焊接成丁字型，并在纵向内部制作相应的螺纹，可以批量生产。钢筋棒(8)，根据设置的箍筋间距裁剪相应长度钢筋棒，可以内缩1～2mm,预防误差，并制作相应的螺纹。柱的加固区段为柱底端外延1/4柱长。

对于梁加固区的齿形处理，在绑扎钢筋前使用砂轮机对钢筋进行齿形处理，如图4a、4b，齿形为45度，齿底端的间距设为纵筋直径的1/2～1/3。梁的加固处理段长是从靠近节点的梁端出发到梁的1/4梁长处。

2.固定座(7)位置的固定

用卷尺量出柱中两纵筋的距离(具体可以看附图3)，计算出固定座(7)的中心实际所在位置，安装各个固定座，然后安装钢筋棒(8)，安装完毕后，在固定座(7)和箍筋的缝隙中填入914胶。同一层的钢筋棒是交叉布置的，这样可以对双向的抗剪切都可以起到加强作用。

3.钢筋笼的绑扎

正常绑扎钢筋笼。

4.支模

根据梁和柱实际尺寸进行支模，检查合格后将钢筋笼固定在模具内。

5.浇筑与振捣

混凝土浇筑到模板内进行振捣，直至密实，对于柱的加固区，小心振捣，振捣棒不得触动固定座(7)和钢筋棒(8)。

Claims (5)

1.一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，对梁柱节点的边缘进行加固，柱包括柱的上部纵筋(1)、柱的下部纵筋(2)、柱的箍筋(3),梁包括梁的上部纵筋(4)、梁的下部纵筋(5)、和梁的箍筋(6)；还设置了多个加固组件，每个加固组件由两个固定座(7)和一根钢筋棒(8)组成，其特征在于：包括柱的加固方法和梁的加固方法，

其中柱的加固方法为：在柱的加固段内的每对相邻箍筋(3)之间设置两个加固组件，两个固定组件分别位于相隔的两组纵筋之间，且成交叉排列；

其中梁的加固方法为：对处于梁的加固区段的上部纵筋(4)、梁的下部纵筋(5)进行带有方向性的齿形处理；

所述的齿形处理具体为：对处于梁加固区的纵筋进行齿型加固处理，齿的深度为1/3纵筋直径、齿的斜度为逆时针45度，齿底端的间距设为纵筋直径的1/2～1/3，其中，上部纵筋(4)的齿形朝下，下部纵筋(5)的齿形朝上。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，其特征在于：所述的柱的加固段为：柱上以梁柱节点为原点向外出发，且长度为1/4柱高的区段。

3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，其特征在于：所述的梁的加固段为：梁上以梁柱节点为原点向外出发，且长度为1/4梁长的区段。

4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，其特征在于：所述固定座(7)的外形为丁字型，由横管和纵管焊接组成，横管和纵管的直径都为40mm，管壁的厚度都为2～3mm，横管套在柱的箍筋(3)上，横管内径比柱的箍筋(3)直径大2～3mm，纵管内部有螺纹，纵管用于固定钢筋棒(8)，螺纹直径为固定钢筋棒(8)的直径，固定座(7)位于柱上相隔的两组纵筋之间。

5.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁柱节点边缘加固方法，其特征在于：所述钢筋棒(8)长度为柱的相邻的箍筋的斜对边的最短距离减去44mm，钢筋棒(8)的直径和柱的箍筋(3)的直径相同，钢筋棒(8)两端螺纹长度为40mm。

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