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公司主要业务：建筑加固、房屋加固、结构加固、抗震加固、除险加固、建筑结构加固、震后房屋加固、桥梁加固、基础加固、房屋抗震加固的加固工程等构筑物加固。
具体加固类型：碳纤维加固、粘贴碳纤维板加固、粘钢加固、外包钢加固、植筋及化学锚栓、喷射混凝土加固、托梁拔柱加固、承重墙结构拆除加固、结构裂缝修补加固、钢筋混凝土结构阻锈及防锈、钢绞线网渗透聚合物砂浆加固等加固技术。
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粘钢加固框架节点与碳纤维加固框架节点方法探讨
摘要：介绍了粘钢加固框架节点和碳纤维加固框架节点的方法，并对两者在承载力及抗震性能方面进行了比较。
关键词：粘钢加固碳纤维加固节点核心区
从20世纪80年代开始，建筑结构加固技术迅猛发展，如钢筋混凝土加大截面法加固、粘钢加固、玻璃钢加固、碳纤维加固等，这些加固方法日趋成熟。但目前来说，以上加固技术的研究及工程实践均集中在板、梁、柱等单个构件上，而框架结构的梁柱节点的加固技术很少有人问津，这主要是由于节点加固比构件加固困难。上海在20世纪8o年代以前为不抗震设防的地区，因此，不少钢筋混凝土框架结构是不抗震设防的建筑，不做抗震设计的框架结构的梁柱节点属低配筋区域，这有悖于“强节点，弱构件”的抗震概念设计原则，从而大大降低结构抗震能力，从工程抗震角度审视，这是安全隐患，因此，如何提高低配筋钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能的问题已提到议事日程上来。本文从工程技术角度，对节点加固方法进行讨论。
1 加固方法
在地震情况下，节点是框架中最薄弱、最易受损的部位之一，其破坏形式主要为以下4种：1)梁端受弯破坏；2)柱端受弯破坏；3)梁的受力钢筋锚固不足产生的粘结锚固破坏；4)节点核心区剪切破坏。本文主要讨论预防节点核心区剪切破坏的加固方法。
1．1 粘铜加固节点
粘钢加固即是用粘结剂将钢板粘贴于结构上，具有施工工期短、施工简单、不影响或少影响生产或生活等优点。同济大学进行了用粘钢加固节点的低周反复荷载试验，采用梁端加竖向荷载，柱顶施加恒定轴向力。共制作了4个试件，试件配筋相同，都为节点核心区内未配横向箍筋的不满足抗震要求的试件。其中JSY为对比试件，不采用任何加固方法，JSGI、JSG2、JSG3为采用三种不同方式的粘钢加固构件，加固方法如图l所示。JSGI：先将3根钢板条粘于梁上，再通过膨胀螺栓将U形箍板在核心区两端的梁上锚固，钢板与节点的空隙处用环氧砂浆填实。JSG2：先将L40 x 4的长角钢粘于柱的四角后将L40 x 4的短角钢粘贴于梁端及柱角角钢上，并用2只 膨胀螺栓将短角钢与梁固定，再将钢条粘于柱角角钢上，将其用 膨胀螺栓固定于柱上，然后在节点上下端的柱上粘贴U形箍板，并用 膨胀螺栓固定。JSG3与JSG2试件的制作方法相同，只是柱角角钢未连通(考虑到梁边一般有板，角钢穿过板施工困难，故角钢在柱中断开50mm)。
试件JSY破坏时节点核心区出现多条宽且长的交叉裂缝，部分混凝土剥落，为核心区脆性剪切破坏。试件JSGI因为粘钢加固核心区的同时，又加固了梁端，破坏发生在柱端，破坏时核心区裂缝细短，分布于钢条之间，呈水平走向，梁端无任何变化。JSG2试件加固核心区的同时又加固了柱端，破坏发生在梁端，核心区混凝土有细小交叉裂缝，柱端无任何变化。试件JSG3因柱角角钢断开，对核心区混凝土的约束作用减小，破坏最终发生在核心区，梁端也有裂缝，柱端无任何变化。JSG2和JSG3破坏时梁柱之间的短角钢与梁脱开，膨胀螺栓被拔出。节点核心区出现第一条裂缝的荷载值见表l，由表l可知，粘钢加固节点可以提高核心区混凝土的初裂值。粘钢加固后试件的屈服强度和极限强度提高情况及屈服后循环次数见表2。由表2可知，粘钢加固可以提高节点核心区的承载力及屈服后循环次数。
粘钢加固试件的梁端竖向荷载一位移滞回曲线比未加固的饱满，屈服后循环次数也比未加固梅件多．滞回曲线的骨架曲线0．75P．。处的刚度 (K．=0．75P ／Aw，P 为实测极限荷载，Aw为0．75P．，在骨架曲线上所对应的位移，这种计算方法可代表使用阶段的节点刚度)如表3所列，可见粘钢加固后节点刚度都得以提高，由滞回曲线算得的位移延性系数l‘ (1‘ =Au／Ay，Ay为梁钢筋第一次屈服时梁端的位移，△u为荷载下降到约0．85P 时梁端的位移)见表4，可见节点屈服后变形能力即节点延性提高。
所以，粘钢加固可以提高节点的刚度、延性及抗震能力。试件JSG1、JSG2的加固形式优于试件JSG3，JSG3由于柱上角钢在板的位置断开，破坏发生在核心区，但承载能力及抗震能力仍有很大提高。
1．2 碳纤维加固节点
碳纤维是一种纤维增强复合材料．具有优越的物理力学性能(抗拉强度是普通钢材的lO倍．弹性模量与普通钢材接近)。耐久性及耐腐蚀性能良好，易弯折、施工方便，可以广泛用于各种结构的加固中。
同济大学进行了梁、板、柱三者整浇在一起的节点周围用碳纤维加固的低周反复荷载试验，加载采用柱端加反复水平荷载及恒定竖向荷载。在实际工程中，节点四周的楼板对节点核心区具有约束作用，与梁平行的楼板钢筋能与梁上受力钢筋共同工作，故本试验采用梁板柱整浇在一起的节点形式。共制作了5个试件，试件的配筋情况相同．但梁端、柱端和核心区的箍筋都没有按规范要求加密。试件JCY为对比试件，JCGI、JcG2、JcG3、JCG4为碳纤维加固的4个不同试件，加固工序如图2～图4所示。加固过程如下：在靠近节点柱高300ram 范围内的受弯部位沿柱纵筋方向粘贴碳纤维．在靠近节点梁端500ram范围内的梁底和板顶沿纵筋方向粘贴碳纤维。为了施工方便，并考虑到碳纤维在梁端和柱端的锚固，将梁柱用于受弯加固的碳纤维连成一体。再在JCGI、JCG2、JCG4的节点核心区粘贴竖直方向及水平方向的碳纤维，竖直方向碳纤维上部锚固于板底200ram，下部锚固于柱端200ram，水平方向碳纤维在左右梁端各锚固200ram(JCG3的核心区没有包裹碳纤维，模拟实际工程中的双向直交梁情况)。再在柱的环向缠绕一层碳纤维，为了弥补梁端抗剪强度的不足，在梁端500ram 范围内粘贴u形箍，JCGI、JCG2、JCG3采用整体式u形箍，JCG4采用条带式u形箍，将所有u形箍在板底锚固。
试件JCGI与试件JCG2的粘贴加固形式完全相同，仅仅是试验加载时的轴压比不同。JCY试件破坏时核心区混凝土大块剥落，箍筋外露，梁底部与柱交接处混凝土也被压碎，但核心区的破坏比梁端破坏严重。采用碳纤维加固的试件，破坏时梁底纵向纤维都被拉断，梁柱交接处梁体破坏十分严重，节点核心区也出现x形裂缝。所有试件的柱体只出现过细微的受弯裂缝，柱一直处于相对较强的状态。采用碳纤维加固节点，开裂强度提高不明显。经碳纤维 的屈服强度及极限强度提高情见表5，由此可知，碳纤维加固可提高节点承载能力。采用碳纤维加固后柱端水平荷载一位移滞回曲线比未加固时饱满，捏拢现象和零滑移现象比未加固试件有所改善，滞回曲线的骨架曲线0．75P 处刚度(定义同上)如表6所列，可见碳纤维加固后，刚度都得以提高。因此，碳纤维加固可以提高节点的刚度、延性及抗震能力。碳纤维加固施工质量是影响加固效果的关键。在低轴一l-I压比情况下，轴压比对加固效果的影响较小，采用条状u形箍和整体U形箍都可以提高梁的抗剪刚度，在实际工程中推点也是有效的U。． ． ． ． 荐采用条状 形箍板。对十字交叉形梁，采用碳纤维加固节也是有效的。
2 粘钢加固及碳纤维加固的对比与分析
无论是粘钢加固还是碳纤维加固都改变了节点核心区粘钢加固可以提高核心区混凝土初裂值， 而碳纤维加固对核心区混凝土初裂值提高不明显。粘钢加固对节点位移延性系数提高比碳纤维加固提高程度大，碳纤维加固的滞回曲线的零滑移、“捏拢”及倒s现象比粘钢加固严重。因此，粘钢加固节点的抗震性能优于碳纤维加固的抗震性能。碳纤维是柔性材料，可以随意弯曲，因而施工方便，施工质量易保证，而粘钢加固在这方面要稍逊一筹。研究认为，节点核心区周围作用的梁端弯矩和柱端弯矩可以转化为钢筋拉力和混凝土受压区压力组成的力偶，通过钢筋与混凝土的粘结滑移传递到节点核心区上，形成正交的斜向压应力场和拉应力场，因此，核心区混凝土在反复荷载作用下会产生交叉的正交斜裂缝。
对于粘钢加固的对比试件JsY，由于核心区无任何箍筋，其受力机理为斜压杆机理，而对于JSG1，外粘钢板就象核心区箍筋一样，把混凝土紧紧约束起来，其受力类似剪摩擦机理，由于有了钢板及其约束作用，其承载力要比按斜压杆机理受力的试件JSY 高。JsG2和JSG3的受力性质是相同的，类似于桁架机理，箍板为拉杆，受压混凝土为压杆，与4根柱边角钢组成了一个刚度十分巨大的桁架，这样其承载能力也得以提高。
对于对比试件及碳纤维加固试件，由于核心区配有箍筋，其受力机理为斜压杆机理和剪摩擦机理的叠加。经碳纤维加固后，梁端纵向碳纤维锚固在柱子上，降低了传人节点的剪力，间接提高了节点的抗剪承载力，而且对JCG1、JCG2、JCG3，一方面由于核心区混凝土受到约束，混凝土强度有所提高，核心区开裂程度得到缓解，斜压杆机理中的压杆抗压承载力提高，而且增大了由碳纤维等效的箍筋的抗剪能力，
故承载能力提高。
对于粘钢加固，梁侧的钢板及梁柱之间的短角钢分担了梁上的部分荷载，降低了梁端纵筋的应力水平，间接提高了节点的屈服荷载，同理，对于碳纤维加固的节点，粘贴于梁顶部及底部的碳纤维也间接提高了节点的屈服荷载。粘钢加固节点的抗震性能优于碳纤维，这是由于钢材是弹塑性材料，吸收耗散地震能力强，而纤维是弹性材料，吸收耗能地震能力差。由于粘钢对核心混凝土的约束作用更强，故可提高核心区混凝土的初裂值。
粘钢加固对节点刚度的提高以JSG2的提高程度最大，达到72％ ，这是由于试验中梁端位移包括本身的挠度及节点转动的位移，JSG2在加固核心区的同时使柱子得到了有效加固，符合强柱弱梁的设计原则，节点转动位移小，故JSG2的刚度大。
3 结论
粘钢加固节点和碳纤维加固节点都可以提高节点的屈服强度、极限强度、延性、刚度及抗震性能。但本试验条件下，粘钢加固对抗震性能的提高优于碳纤维。粘钢加固可提高核心区混凝土的初裂值。在碳纤维加固中，在低轴压比情况下，轴压比对加固效果的影响较小，而施工质量是影响碳纤维加固效果的关键。十字形交叉梁采用碳纤维加固也是有效的。