CN112854812A - 一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，旨在提供一种无需增加既有梁截面，同时可以提高混凝土框架结构的抗震性能的加固方法。包括被加固梁、钢桁架、消能阻尼器及其他连接构件，所述连接构件包括锚入被加固梁的锚件和用于固定的钢连接件，所述钢桁架钢连接件进行连接，使用锚件通过后锚固的方式将钢连接件固定于被加固梁上，所述被加固梁通过连接构件与钢桁架连接为一体。所述消能阻尼器一端与钢桁架连接，另一端与混凝土柱连接，以提高混凝土框架的抗震耗能性能。该含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法有效的对混凝土梁进行加固，同时提高了混凝土框架的抗震耗能性能，具有良好的经济效益。

Description

一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法
技术领域
本发明涉及一种既有混凝土结构的加固方法，特别涉及一种含钢桁架适用于抗震区既有混凝土梁的加固方法。
背景技术
经过了21世纪初的高速发展后，我国拥有了大量的混凝土建筑，由于长期的使用，这些混凝土建筑不可避免的受到了人类活动、自然环境、施工质量等因素的影响，导致混凝土建筑受到不同程度的损伤，然而拆除既有混凝土建筑并不经济，因此为保证既有混凝土建筑的功能性和安全性，需要对既有混凝土建筑进行加固维修。
我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震活动频度高、强度大、震源浅，是一个震灾严重的国家，由于地震的影响，造成了大量建筑物处于“亚健康”的状态，急需加固维修，因此如何有效保证和延长既有混凝土结构的生命周期、实现既有混凝土建筑的可持续发展已成为结构工程师们的重要目标之一。
2008年汶川地震后，我国颁布了《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)、《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)等。规范中推荐了如增大截面加固法、外包角钢加固法和预应力加固法等加固方法。增大截面加固法通过增大原构件的截面面积或增加钢筋的方式提高既有混凝土建筑的刚度，增大截面加固法施工简单、适应性强，但是需要现场湿作业且导致结构构件过大、自重增大、建筑使用空间减小。外包角钢加固法在既有混凝土结构外侧外包角钢，使用焊接或者注入结构胶的方法进行加固，该方法施工简单，应注意结构胶的耐火防腐问题。外加预应力加固法在构件外布置预应力高强钢筋来改善构件受力，这种方式施工工艺比较复杂。
如今，建筑物的改造更新工程大量涌现，建筑加固的需求不断加大，建筑加固行业具有广阔的发展前景，因此用于建筑物的加固新方法的研究十分重要。
由于很多地震都会造成建筑物的破坏和倒塌，从而造成人员伤亡和严重的经济损失，因此，提高建筑物抵抗大震的能力，减轻建筑物在震后的破坏程度，已成为地震科研人员和结构工程师们的重要目标。如今，振动控制技术成为了抵御震害的有效方法，其中消能减震技术在结构的特定部位装设消能减震结构。在小震时，消能减震结构处于弹性状态，为主体结构提供附加刚度，在中震、大震的作用下，消能减震结构在主体结构之前进入非弹性状态进行耗能，从而减轻主体结构的损伤破坏。因此将消能抗震结构与既有混凝土结构相结合，通过钢桁架将消能阻尼器安装于既有混凝土结构上，在正常使用状态和小震下增加结构的刚度，在强震下有效的保护主体结构，增加既有结构的刚度和耗能能力，使既有结构具有更好的抗震性能，对既有混凝土结构起到一个很好的加固作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，本发明提供如下技术方案：方案一：
一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁1、柱2、钢桁架3、消能阻尼器4、外包角钢连接件5、锚固件6、耳板7及U形钢连接件8。
所述被加固梁1具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面101，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面102。
柱2具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面201，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面202。
U形钢连接件3由两块带孔钢板Ⅰ301和与之垂直的不带孔钢板Ⅰ302焊接形成。
U形钢连接件8包裹住被加固梁1，U形钢连接件带孔钢板801上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，U形钢连接件8与被加固梁1使用锚固件7通过后锚固的方式形成整体，锚固件7包括锚栓和螺母等，螺母将U形钢连接件8紧锁在被加固梁上1。
钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302及下弦端节点303，所述钢桁架腹杆301端部与所述U形钢连接件不带孔钢板802连接，钢桁架3固定于所述梁内表面101。
外包角钢连接件5包括四个角钢501、四块钢缀板502，角钢501固定于柱2四个边角处，钢缀板502焊接于角钢501，所述外包角钢连接加件5固定于柱2，所述耳板7焊接于外包角钢连接件5，固定于柱内表面201。
消能阻尼器4两端为连接端401，一连接端401与钢桁架连接节点303铰接，另一连接端401与耳板7连接。
进一步，消能阻尼器5可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
进一步，锚栓锚入被加固梁1的深度以及各锚栓间距均符合相关规范要求。
方案二：
一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁1、柱2、钢桁架3、消能阻尼器4、锚固件6、耳板7、钢平板连接件9及钢连接板10。
被加固梁1具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面101，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面102。
柱2具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面201，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面202。
钢平板连接件9置于梁内表面101下方，所述钢平板连接件9上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，所述钢平板连接件9与被加固梁1使用锚固件6通过后锚固的方式形成整体，所述锚固件6包括锚栓和螺母等，所述螺母将钢平板连接件9紧锁在被加固梁上1。
钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302及下弦端节点303，所述钢桁架腹杆301端部与所述钢平板连接件9连接，钢桁架3固定于所述梁内表面101。
钢连接板10后锚固于柱内表面201，所述耳板7焊接于钢连接板10，固定于柱内表面201。
消能阻尼器4两端为连接端401，一连接端401与钢桁架连接节点303铰接，另一连接端401与耳板连接。
进一步，消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
进一步，锚栓锚入被加固梁1的深度以及各锚栓间距均符合相关规范要求。
本发明的技术效果在于：
1.无需对既有混凝土梁做振捣加固，即可对混凝土梁进行加固；
2.可充分发挥耗能材料的耗能特性，在地震作用下，消能阻尼器率先屈服，从而减小钢筋混凝土框架的损伤；
3.易于实现消能阻尼器的可更换。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为U形钢连接件示意图；
图3为外包角钢连接件示意图；
图4为实施例2的结构示意图；
图5为实施例3的结构示意图；
图6为齿状U形钢连接件示意图；
图7为实施例4的结构示意图；
图8为实施例4的正视图；
图9为实施例5的正视图。
图中：被加固梁1、梁内表面101、梁侧表面102、柱2、柱内表面201、柱侧表面202、钢桁架3、钢桁架腹杆301、钢桁架下弦杆302、钢桁架连接端节点303、消能阻尼器4、消能阻尼器连接端401、外包角钢连接件5、角钢501、缀板502、锚固件6、耳板7、U形钢连接件8、带孔钢板Ⅰ801、不带孔钢板Ⅰ802、钢平板连接件9、钢连接板10、短U形钢连接件11、带孔钢板Ⅱ1101、不带孔钢板Ⅱ1102、齿状U形连接件12、齿状带孔钢板1201、不带孔钢板Ⅲ1202。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参加图1、图2及图三，本实施例公开一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁1、柱2、钢桁架3、消能阻尼器4、外包角钢连接件5、锚固件6、耳板7及U形钢连接件8。
被加固梁1具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面101，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面102。
柱2具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面201，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面202。
U形钢连接件8由两块带孔钢板801和与之垂直的不带孔钢板802焊接形成。
参见图2，U形钢连接件8包裹住被加固梁1，U形钢连接件带孔钢板801上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，U形钢连接件8与被加固梁1使用锚固件6通过后锚固的方式形成整体，锚固件6包括锚栓，螺母将U形钢连接件8紧锁在被加固梁上1。
钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302及下弦端节点303，钢桁架腹杆301端部与U形钢连接件不带孔钢板802连接，钢桁架3固定于梁内表面101。
外包角钢连接件5包括四个角钢501、四块钢缀板502，角钢501固定于柱2四个边角处，钢缀板502焊接于角钢501，外包角钢连接加件5固定于柱2，耳板7焊接于外包角钢连接件5，固定于柱内表面201。
消能阻尼器4两端为连接端401，一连接端401与钢桁架连接节点303铰接，另一连接端401与耳板7连接。
消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
锚栓锚入被加固梁1的深度以及各锚栓间距均符合相关规范要求。
实施例2：
参见图4，本实施例中连接件采用短U形钢连接件11，短U形钢连接件11由两块带孔钢板Ⅱ1101和与之垂直的不带孔钢板Ⅱ1102焊接形成，若干短U形钢连接件11包裹住被加固梁1，短U形钢连接件带孔钢板Ⅱ1101上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，若干短U形钢连接件11与被加固梁1使用锚固件6通过后锚固的方式形成整体，锚固件6包括锚栓和螺母等，螺母将若干短U形钢连接件11紧锁在被加固梁上1，本实施例的其他实施方法与实施例1相同。
实施例3：
参见图5及图6，本实施例中连接件采用齿状U形钢连接件12，齿状U形钢连接件12由两块齿状带孔钢板1201和与之垂直的不带孔钢板Ⅲ1202焊接形成，齿状U形钢连接件12包裹住被加固梁1，齿状带孔钢板1201上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，齿状U形钢连接件12与被加固梁1使用锚固件6通过后锚固的方式形成整体，锚固件7包括锚栓和螺母等，螺母将若干齿状U形钢连接件12紧锁在被加固梁上1，本实施例的其他实施方法与实施例1相同。
实施例4：
参见图7或图8，本实施例公开一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁1、柱2、钢桁架3、消能阻尼器4、锚固件6、耳板7、钢平板连接件9及钢连接板10。
被加固梁1具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面101，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面102。
柱2具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面201，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面202。
钢平板连接件9置于梁内表面101下方，所述钢平板连接件带孔钢板9上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，所述钢平板连接件9与被加固梁1使用锚固件6通过后锚固的方式形成整体，所述锚固件6包括锚栓和螺母等，所述螺母将钢平板连接件9紧锁在被加固梁上1。
钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302及下弦端节点303，所述钢桁架腹杆301端部与所述钢平板连接件8连接，钢桁架3固定于所述梁内表面101。
钢连接板10后锚固于柱内表面201，所述耳板7焊接于钢连接板10，固定于柱内表面201。
消能阻尼器4两端为连接端401，一连接端401与钢桁架连接节点303铰接，另一连接端401与耳板连接。
消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
锚栓锚入被加固梁1的深度以及各锚栓间距均符合相关规范要求。
实施例5：
参见图9，将消能阻尼器水平放置，本实施例的其他实施方法与实施例4相同。

Claims (4)

1.一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁(1)、柱(2)、钢桁架(3)、消能阻尼器(4)、外包角钢连接件(5)、锚固件(6)、耳板(7)及U形钢连接件(8)；
所述被加固梁(1)具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面(101)，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面(102)；
所述柱(2)具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面(201)，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面(202)；
所述U形钢连接件(8)由两块带孔钢板Ⅰ(801)和与之垂直的不带孔钢板Ⅰ(802)焊接形成；
所述U形钢连接件(8)包裹住被加固梁(1)，所述U形钢连接件带孔钢板(801)上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，所述U形钢连接件(8)与被加固梁(1)使用锚固件(6)通过后锚固的方式形成整体，所述锚固件(6)包括锚栓和螺母等，所述螺母将U形钢连接件(8)紧锁在被加固梁上(1)；
所述钢桁架(3)包括腹杆(301)、下弦杆(302)及下弦端节点(303)，所述钢桁架腹杆(301)端部与所述U形钢连接件不带孔钢板(802)连接，钢桁架(3)固定于所述梁内表面(101)；
所述外包角钢连接件(5)包括四个角钢(501)、四块钢缀板(502)，角钢(501)固定于柱(2)边角处，钢缀板(502)焊接于角钢(501)，所述外包角钢连接件(5)固定于柱(2)，所述耳板(7)焊接于外包角钢连接件(5)，固定于柱内表面(201)；
所述消能阻尼器(4)两端为连接端(401)，一连接端(401)与钢桁架连接节点(303)铰接，另一连接端(401)与耳板(7)连接。
2.一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:包括被加固梁(1)、柱(2)、钢桁架(3)、消能阻尼器(4)、锚固件(6)、耳板(7)、钢平板连接件(9)及钢连接板(10)；
所述被加固梁(1)具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为梁内表面(101)，平行于混凝土框架平面的两个表面为梁侧表面(102)；
所述柱(2)具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于混凝土框架平面的内表面为柱内表面(201)，平行于混凝土框架平面的两个表面为柱侧表面(202)；
所述钢平板连接件(9)置于梁内表面(101)下方，所述钢平板连接件带孔钢板(9)上开设有与锚栓一一对应的锚栓孔，所述钢平板连接件(9)与被加固梁(1)使用锚固件(7)通过后锚固的方式形成整体，所述锚固件(6)包括锚栓和螺母等，所述螺母将钢平板连接件(9)紧锁在被加固梁上(1)；
所述钢桁架(3)包括腹杆(301)、下弦杆(302)及下弦端节点(303)，所述钢桁架腹杆(301)端部与所述钢平板连接件(8)连接，钢桁架(3)固定于所述梁内表面(101)；
所述钢连接板(10)后锚固于柱内表面(201)，所述耳板(7)焊接于钢连接板(10)，固定于柱内表面(201)；
所述消能阻尼器(4)两端为连接端(401)，一连接端(401)与钢桁架连接节点(303)铰接，另一连接端(401)与耳板(7)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:所述消能阻尼器(4)可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
4.根据权利要求1或2所述的一种含钢桁架的既有混凝土梁的抗震加固方法，其特征在于:所述锚栓锚入被加固梁(1)的深度以及各锚栓间距均符合相关规范要求。
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