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探討鋼筋混凝土框架梁柱節點的抗震加固
【摘要】國內外多次地震的實踐證明，鋼筋混凝土框架結構具有良好的抗震性能，使得這一結構形式得以廣泛使用。常用的框架結構有三種體系，即：內框架、純框架和框架一剪力墻結構體系。文章對鋼筋混凝土框架梁柱節點的抗震加固方面作了詳盡的闡述和探討。
【關鍵詞】框架；節點；抗震加固
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）01-099-01
不論何種框架結構，都有框架節點。節點是一個重要的結構部位，它在框架中起著傳遞和分配內力、保證結構整體性的作用。純框架結構的節點受力大，要求嚴。框架一剪力墻結構由于水平力主要由剪力墻承擔，節點的受力比純框架中的略小，要求可適當放寬。至于裝配式框架，節點更是一個薄弱壞節。
由于節點處梁柱數目的比例不同，節點受力狀況也是不一樣的，如頂層邊柱節點是一個拐角節點，受荷后節點受張開或閉合的彎矩，而梁柱的鋼筋都要在核心區錨固，受力比較復雜，節點核心區容易發生破壞。十字形的中柱節點由于四周有梁的約束，比較安全，但在強烈地震作用下，節點兩側的梁端可能均達到很大的剪力，容易發生核心區剪切破壞。
一、節點的強度
（一）節點的受力特點
根據結構力學的分析，我們得到一結論：在豎向荷載作用下，中柱節點核心區受剪力較小，邊柱節點核心區受剪力較大。在水平荷載作用下，節點受水平剪力很大，一般為柱子的4～6倍，在水平剪力和軸向壓力的共同作用下，節點核心區將產生很大的斜拉力，使混凝土產生斜裂縫，發生剪切破壞。
（二）影響節點抗震強度的因素
1.軸向力。軸向壓力在一定范圍內對節點抗震是有利的，但是對于是否提高節點極限抗剪強度觀點還不一致。但是軸壓比不大于0.8時，一般認為有利于節點抗剪，可提高節點延性，減輕節點破壞程度。
2.水平箍筋。混凝土初裂時節點抗剪能力不受箍筋多少的影響。節點抗剪強度和配箍率之間是非線性的，抗剪強度不是按（Vc+Vs）那樣按比例增加，且配箍率過高會引起混凝土破壞先于箍筋屈服的后果，使節點核心區的抗剪強度達不到預計的最大值。
3.柱子的縱向鋼筋。柱子縱筋對節點抗剪是有利的，但不像增加水平箍筋那樣能提高節點的抗剪強度。
4.垂直鋼筋。設置垂直鋼筋可承擔節點剪力的垂直分量，以減小混凝土負擔，從而提高節點強度，節點延性也有明顯增加，但抗初裂強度未提高。
5.直交梁。對提高核心區抗剪強度有明顯作用。
6.樓板和梁腋。樓板具有增強對節點的約束和提高梁的抗彎能力的作用。對梁加腋使節點抗剪的有效體積有所增加，提高抗剪強度和剛度，有利于實現強柱弱梁。
7.偏心影響。同梁柱無偏心的情況相比，其承載能力要降低50%～70%。
（三）節點的變形
節點的變形主要包括節點中心區的剪切變形和梁端對柱邊的轉動，這種轉動是梁筋滑動（從柱中拔出）而引起的。也就是說，當結構進入非彈性階段后，承受高彎曲、高剪切和軸向力的節點區將產生彎曲變形（染端對柱邊的轉動）這三種非彈性變形。
（四）節點的延性
延性是反映結構、構件或材料非彈性變形能力的一個度量指標。對于節點的延性要求，主要是對鄰近核心區的梁端和柱端而言的，要求梁端和柱端有較大的變形能力，即使出現塑性鉸也不至于產生梁柱剪切破壞。
（五）節點的破壞形式
根據震害的試驗結果，節點的破壞形式可分為以下四種。
1.梁端受彎破壞。受拉鋼筋屈服，受壓區混凝土壓碎。混凝土保護層脫落，梁上交叉斜裂縫嚴重，梁端形成塑性鉸。
2.柱端壓彎破壞。在彎矩和軸向力的共同作用下，柱端混凝土受壓破壞，柱筋壓曲，箍筋外鼓或崩斷，柱端形成塑性鉸。
3.錨固破壞。梁受力筋錨固長度不足，在反復荷載作用下，鋼筋與混凝土的粘結先行破壞，鋼筋滑移，或混凝土壓酥，梁筋拔出，而此時梁筋尚未達到屈服。
4.核心區剪切破壞。在水平力作用下，節點核心區抗剪強度不足，產生斜向對角裂縫或交叉裂縫。嚴重時混凝土成塊剝落，箍筋外鼓或崩斷。
上述第一種彎曲破壞屬延性破壞，其余三種皆屬脆性破壞，應設法避免。節點破壞的主要原因是混凝土缺少約束，節點配筋不足，鋼筋錨固不當以及施工質量不良等引起，也就是說，要從強度和延性構造兩個方面采取措施，也提高節點的抗震性能。
二、節點抗震加固研究
（一）加固計算承載力原則
1.結構的計算簡圖應根據結構實際受力情況確定。
2.結構的計算載面積，應采用實際有效載面積，并考慮結構在加固時的實際受力情況和加固部分應變滯后的特點，以及加固部分一結構協同工作的程度。
3.進行結構的承載力驗算時，應考慮實際荷載偏心、結構變形、溫度作用等造成的附加內力。
4.加固后使結構重量增大時，尚應對被加固的相關結構及建筑物基礎進行驗算。
（二）加固方法的比較和研究
1.加大載面加固法是采用增大混凝土構件的載面面積，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法，鑒于加腋梁能有效地提高節點核心區的抗剪載面積，從而提高抗剪強度和剛度，在不影響使用功能的前提下，通過對梁加腋來加固節點是非常有效的。
2.外包粘鋼加固法是在混凝土構件外部粘貼鋼板，以43提高承載力和滿足正常使用的加固方法。該加固方法具有以下優點：是被加固構件基本不受損傷，可以充分發揮原構件的作用；是外粘鋼厚度小，加固后構件自重增加少；是加固后構件的外形尺寸變化不大，對建筑功能影響極小，且施工工藝簡便。
3.外包鋼加固是在混凝土構件四周以型鋼的加固方法（分干式和濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大混凝土載面尺寸，而又需要大幅提高承載力的混凝土結構的加固。
4.錨貼鋼材加固法是通過鉚釘、錨栓、高強螺栓、高強承壓螺栓、膨脹螺栓等機械的方法，將鋼材貼在被加固構件表面，達到改善構件性能的目的，錨貼鋼材的形式可多種多樣，如鋼板、槽鋼、角鋼及組合構件。
5.粘貼和錨貼共同作用的復合加固方法。這種方法使鋼材屈服前錨接的壓力減輕了膠體內的剪應力，在膠體粘結作用上，外貼鋼材與原構件變形協調，當鋼材屈服以致造成膠體破壞后，錨栓和螺栓承擔全部錨固作用，外貼鋼材可以繼續發揮其延性，保證構件的延性破壞。
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