一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法與流程

本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱“RC節(jié)點(diǎn)”)包括梁與柱相交的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以及鄰近的梁端、柱端，在框架結(jié)構(gòu)中起到傳遞內(nèi)力和保持結(jié)構(gòu)整體性的作用。在水平地震作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)所受剪力可高達(dá)相鄰柱剪力的4～6倍，易發(fā)生剪切破壞而引起建筑破壞或倒塌。

按早期規(guī)范設(shè)計(jì)的RC節(jié)點(diǎn)往往不能滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求，有悖于“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的抗震概念設(shè)計(jì)原則，如存在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋配置不足、錨固不良等典型問(wèn)題；同時(shí)，現(xiàn)存的諸多節(jié)點(diǎn)因設(shè)計(jì)等原因，導(dǎo)致“強(qiáng)梁弱柱”不利情況，此外，還存在施工上的失誤、建筑功能的改變以及城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度的調(diào)整等不利因素。近期，地震活動(dòng)頻繁，對(duì)這些抗震性能不足的RC節(jié)點(diǎn)而采取有效的抗震加固措施是十分緊迫和必要的。

目前，對(duì)于RC節(jié)點(diǎn)的抗震加固，已有大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，常用的加固方法主要有混凝土加大截面、粘貼鋼板、外包型鋼、高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿和粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)等。與其它方法相比較，F(xiàn)RP具有高效高強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，自上世紀(jì)末，F(xiàn)RP用于提高RC節(jié)點(diǎn)抗震性能以來(lái)，一直是工程界的研究熱點(diǎn)。研究表明，利用FRP外貼、環(huán)包可以有效約束混凝土、延緩裂縫的開(kāi)展，不同程度地提高節(jié)點(diǎn)的抗震性能，但同時(shí)單獨(dú)采用FRP加固節(jié)點(diǎn)也存在如下主要問(wèn)題：(1)加載后期因混凝土開(kāi)裂錯(cuò)動(dòng)而導(dǎo)致外貼FRP的剝離破壞現(xiàn)象普遍存在；(2)加固后即使由節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱恒q破壞，但梁鉸靠近柱面，容易引起梁筋在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)的錨固粘結(jié)破壞，使得節(jié)點(diǎn)抗剪強(qiáng)度發(fā)生退化，仍出現(xiàn)“弱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)構(gòu)件”的不利情況；(3)目前研究大多針對(duì)平面節(jié)點(diǎn)，與實(shí)際結(jié)構(gòu)情況存在較大差異，如直交梁的存在使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)無(wú)法直接進(jìn)行加固，或帶板節(jié)點(diǎn)也無(wú)法采用FRP環(huán)包約束。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及相鄰柱端分段粘貼表面預(yù)留凹槽的預(yù)制弧形纖維混凝土塊體，然后在該塊體及相鄰梁端表面粘貼FRP材料，增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的強(qiáng)度和提高了梁端抗彎強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了梁鉸外移，解決了現(xiàn)有FRP加固RC節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的界面易剝離、梁鉸不外移及空間節(jié)點(diǎn)加固受限等問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)制弧形纖維混凝土塊體

在弧形纖維混凝土塊體的模板中放置若干小木條，以在所述的弧形纖維混凝土塊體的兩側(cè)粘貼面上預(yù)留若干凹槽，將拌制好的纖維混凝土注入所述的模板中成型；

(2)粘貼弧形纖維混凝土塊體

清理所述的弧形纖維混凝土塊體的槽道，并在其中一側(cè)所述的粘貼面上涂覆結(jié)構(gòu)膠，將所述的弧形纖維混凝土塊體粘貼在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及相鄰柱端；

(3)粘貼FRP材料

然后分別在另一側(cè)所述的粘貼面和相鄰梁端的表面涂覆結(jié)構(gòu)膠，再粘貼FRP布，即完成既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的弧形纖維混凝土塊體由聚乙烯醇纖維、水泥、粉煤灰、減水劑和水?dāng)嚢杈鶆蚨频谩?/p>

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的纖維混凝土的拌制參數(shù)為每1千克所述的水泥中配置1.5-1.8千克I級(jí)粉煤灰和0.5％高效減水劑，其中水膠比為0.30～0.32，砂膠比為0.36～0.38，所述的聚乙烯醇纖維的體積摻入量為1.3％～1.5％。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的凹槽以間距50mm、寬度4mm、深度8mm設(shè)置在所述的弧形纖維混凝土塊體的兩側(cè)粘貼面上。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的弧形纖維混凝土塊體的形狀為矩形、凹形或L形的一種或幾種。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的弧形纖維混凝土塊體的寬度為柱的截面寬度或高度；所述的弧形纖維混凝土塊體的厚度由形成以柱截面的中心為圓心、以此圓心與柱角連線為半徑的圓確定；所述的弧形纖維混凝土塊體粘貼于上、下柱端的高度均為柱的截面高度。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的FRP材料為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維的一種或幾種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

一、本發(fā)明的一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，針對(duì)“強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)”的節(jié)點(diǎn)缺陷，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及相鄰柱端分段粘貼表面預(yù)留凹槽的預(yù)制弧形纖維混凝土塊體，然后在該塊體及相鄰梁端表面粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的強(qiáng)度和提高了梁端抗彎強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了梁鉸外移；同時(shí)本發(fā)明的加固方法也適用于存在“強(qiáng)梁弱柱”問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)構(gòu)件；

二、本發(fā)明的一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)分段粘貼弧形纖維混凝土塊體，改變了節(jié)點(diǎn)的表面形狀，避免了FRP在矩形截面拐角處粘貼的應(yīng)力集中問(wèn)題，提高了節(jié)點(diǎn)的約束效應(yīng)；

三、本發(fā)明的一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，通過(guò)在預(yù)制弧形纖維混凝土塊體的兩側(cè)粘貼面預(yù)留凹槽，增加了界面的粘貼性能，解決了FRP易剝離的問(wèn)題。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的弧形纖維混凝土塊體的模板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-a為本發(fā)明實(shí)施例1的弧形纖維混凝土矩形塊體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-b為本發(fā)明實(shí)施例1的弧形纖維混凝土L形塊體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1待加固節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-a為本發(fā)明的實(shí)施例1無(wú)直交梁的柱面粘貼弧形纖維混凝土矩形塊體的加固示意圖；圖4-b為本發(fā)明的實(shí)施例1樓板上的柱面粘貼弧形纖維混凝土矩形塊體的加固示意圖；圖4-c為本發(fā)明的實(shí)施例1樓板下有直交梁的柱面粘貼弧形纖維混凝土L形塊體的加固示意圖；圖4-d為圖4-c的A-A’剖面圖；

圖5-a為本發(fā)明的實(shí)施例1在無(wú)直交梁的塊體表面沿柱軸向粘貼FRP布條的加固示意圖；圖5-b為本發(fā)明的實(shí)施例1在塊體表面及樓板面粘貼L形FRP布條的加固示意圖；圖5-c為本發(fā)明的實(shí)施例1沿梁、柱軸向粘貼L形FRP布的加固示意圖；

圖6-a為本發(fā)明的實(shí)施例1在節(jié)點(diǎn)外側(cè)有直交梁的塊體表面環(huán)向粘貼FRP布條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-b為本發(fā)明的實(shí)施例1在節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)有直交梁的塊體表面環(huán)向粘貼FRP布條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-c為本發(fā)明的實(shí)施例1在無(wú)直交梁的塊體表面環(huán)向粘貼FRP布的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的實(shí)施例1梁端粘貼U形FRP布的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的實(shí)施例1梁柱節(jié)點(diǎn)整體加固的效果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的一種既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固方法，具體包括以下步驟：

(1)預(yù)制弧形纖維混凝土塊體

在弧形纖維混凝土塊體的模板中放置若干小木條，以在所述的弧形纖維混凝土塊體的兩側(cè)粘貼面上預(yù)留若干凹槽，所述的凹槽之間的間距50mm、寬度4mm、深度8mm，將拌制好的纖維混凝土注入所述的模板中成型，所述的纖維混凝土的拌制參數(shù)為每1千克所述的水泥中配置1.5-1.8千克I級(jí)粉煤灰和0.5％高效減水劑，其中水膠比為0.30～0.32，砂膠比為0.36～0.38，所述的聚乙烯醇纖維的體積摻入量為1.3％～1.5％；

所述的弧形纖維混凝土塊體的寬度為柱的截面寬度或高度；所述的弧形纖維混凝土塊體的厚度由形成以柱截面的中心為圓心、以此圓心與柱角連線為半徑的圓確定；所述的弧形纖維混凝土塊體粘貼于上、下柱端的高度均為柱的截面高度；

(2)粘貼弧形纖維混凝土塊體

清理所述的弧形纖維混凝土塊體的槽道，并在其中一側(cè)所述的粘貼面上涂覆結(jié)構(gòu)膠，將所述的弧形纖維混凝土塊體粘貼在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及相鄰柱端；

根據(jù)節(jié)點(diǎn)的粘貼面是否存在直交梁以及直交梁與柱軸線的相對(duì)位置，粘貼不同形狀的弧形纖維混凝土塊體，如矩形、凹形或L形。當(dāng)粘貼面無(wú)直交梁(如角節(jié)點(diǎn)外側(cè)面)，可直接在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的粘貼面上粘貼預(yù)制矩形塊體，并沿著柱軸線向上下柱端各延伸一個(gè)柱高的距離；若粘貼面上存在直交梁，則可根據(jù)直交梁與柱的相對(duì)位置，在板下粘貼凹形或L形塊體，凹形或L形塊體的具體尺寸由直交梁及其與柱的相對(duì)位置決定，澆注時(shí)制定相應(yīng)的模板；

(3)粘貼FRP材料

然后分別在另一側(cè)所述的粘貼面和相鄰梁端的表面涂覆結(jié)構(gòu)膠，再粘貼FRP布，即完成既有鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震加固；所述的FRP材料為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維的一種或幾種，粘貼厚度由設(shè)計(jì)確定；

塊體表面沿柱軸向粘貼FRP時(shí)，在無(wú)直交梁的塊體表面沿柱軸向直接粘貼FRP布，在有直交梁柱面的塊體表面和板面以及梁端粘貼L形FRP布條；塊體表面沿柱環(huán)向粘貼FRP時(shí)，在無(wú)直交梁的塊體表面沿柱環(huán)向包裹FRP布，在有直交梁的塊體表面沿柱環(huán)向粘貼FRP布條并沿相鄰梁端延伸一倍梁高的距離。

為了更好的說(shuō)明和理解本發(fā)明，下方通過(guò)實(shí)施例1并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

以角節(jié)點(diǎn)為例，此節(jié)點(diǎn)存在“弱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)構(gòu)件”問(wèn)題(如核心區(qū)箍筋配置不足)。

如圖1、2-a和2-b所示，將特定形狀、尺寸的泡沫1塞進(jìn)相應(yīng)尺寸的矩形模板2中，同時(shí)為了增加弧形纖維混凝土塊體與FRP和原節(jié)點(diǎn)之間的粘結(jié)強(qiáng)度，事先在弧形纖維混凝土塊體的模板內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)部位放置間距50mm、截面寬度4mm、高度8mm的小木條，使弧形纖維混凝土塊體表面的兩側(cè)粘貼面形成小凹槽3，凹槽3的尺寸與小木條一致，然后把攪拌好的纖維混凝土注入模板中，形成弧形纖維混凝土矩形塊體4和弧形纖維混凝土L形塊體5。

如圖3所示，先將原節(jié)點(diǎn)梁下方的墻體鑿除，預(yù)留足夠的施工空間，并對(duì)原節(jié)點(diǎn)的梁、柱以及板表面進(jìn)行打磨，同時(shí)采用空氣壓力槍將灰塵清除干凈。

如圖4所示，清理各弧形纖維混凝土塊體上的槽道，并將環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠涂刷到一側(cè)粘貼面上，膠層中間厚兩邊薄，保證約2mm厚。在無(wú)直交梁的粘貼面上粘貼矩形塊體4-1(如圖4-a所示)和4-2(如圖4-b所示)，而在有直交梁的粘貼面上粘貼L形塊體5(圖4-c)，并加壓固定，其中，弧形纖維混凝土矩形塊體4-1與4-2形狀相同，僅長(zhǎng)度存在差異，圖4-d為圖4-c的A-A’剖面圖，為圓形截面。

如圖5所示，待環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠固化后，在弧形纖維混凝土矩形塊體4-1另一側(cè)粘貼面上涂刷環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠，沿柱軸向粘貼FRP布6(如圖5-a所示)；分別在矩形塊體4-2另一側(cè)粘貼面和板面上涂刷環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠，粘貼L形FRP布條7，板面的粘貼長(zhǎng)度為一倍梁高(如圖5-b)。同理，樓板下方L形塊體5和梁底面分別粘貼L形FRP布條8，梁底粘貼長(zhǎng)度為一倍梁高(如圖5-c所示)。

如圖6所示，在弧形纖維混凝土矩形塊體4-1表面沿柱環(huán)向粘貼FRP布條9，寬度為梁高，并沿兩直交梁端延伸一倍梁高的距離(如圖6-a所示)；然后在弧形纖維混凝土塊體5表面沿柱環(huán)向粘貼FRP布條10，寬度為梁高，并沿相鄰梁端延伸一倍梁高的距離(如圖6-b所示)；最后在上、下柱端無(wú)直交梁的塊體表面環(huán)向包裹FRP布11(如圖6-c所示)。

如圖7所示，在梁端粘貼U形FRP布12，以錨固伸入梁端的FRP布，U形FRP布的厚度由計(jì)算或構(gòu)造確定。

圖8所示的是本實(shí)施例1角節(jié)點(diǎn)整體加固后的效果示意圖。

本發(fā)明的加固方法不僅可以加固角節(jié)點(diǎn)，也可以加固混凝土框架結(jié)構(gòu)其他部位的空間節(jié)點(diǎn)，加固方法與本實(shí)例1相似，僅粘貼面存在直交梁的數(shù)量不同，弧形纖維混凝土塊體尺寸和形狀具體由待加固節(jié)點(diǎn)確定。

本實(shí)施例1主要針對(duì)存在“強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)”缺陷的角節(jié)點(diǎn)加固進(jìn)行了說(shuō)明，若節(jié)點(diǎn)僅存在“強(qiáng)梁弱柱”缺陷，且節(jié)點(diǎn)核心區(qū)具有足夠的強(qiáng)度，則可省略本實(shí)施例1加固過(guò)程中如圖6所示的步驟，即在弧形纖維混凝土塊體表面沿柱環(huán)向粘貼寬度為梁高的FRP布條，并沿兩直交梁端延伸一倍梁高的距離。

以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。