探讨钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固

【关键词】框架；节点；抗震加固 

　　不论何种框架结构，都有框架节点。节点是一个重要的结构部位，它在框架中起着传递和分配内力、保证结构整体性的作用。纯框架结构的节点受力大，要求严。框架一剪力墙结构由于水平力主要由剪力墙承担，节点的受力比纯框架中的略小，要求可适当放宽。至于装配式框架，节点更是一个薄弱坏节。 

　　由于节点处梁柱数目的比例不同，节点受力状况也是不一样的，如顶层边柱节点是一个拐角节点，受荷后节点受张开或闭合的弯矩，而梁柱的钢筋都要在核心区锚固，受力比较复杂，节点核心区容易发生破坏。十字形的中柱节点由于四周有梁的约束，比较安全，但在强烈地震作用下，节点两侧的梁端可能均达到很大的剪力，容易发生核心区剪切破坏。 

　　一、节点的强度 

　　（一）节点的受力特点 

　　根据结构力学的分析，我们得到一结论：在竖向荷载作用下，中柱节点核心区受剪力较小，边柱节点核心区受剪力较大。在水平荷载作用下，节点受水平剪力很大，一般为柱子的4～6倍，在水平剪力和轴向压力的共同作用下，节点核心区将产生很大的斜拉力，使混凝土产生斜裂缝，发生剪切破坏。 

　　（二）影响节点抗震强度的因素 

　　1.轴向力。轴向压力在一定范围内对节点抗震是有利的，但是对于是否提高节点极限抗剪强度观点还不一致。但是轴压比不大于0.8时，一般认为有利于节点抗剪，可提高节点延性，减轻节点破坏程度。 

　　2.水平箍筋。混凝土初裂时节点抗剪能力不受箍筋多少的影响。节点抗剪强度和配箍率之间是非线性的，抗剪强度不是按（Vc+Vs）那样按比例增加，且配箍率过高会引起混凝土破坏先于箍筋屈服的后果，使节点核心区的抗剪强度达不到预计的最大值。 

　　3.柱子的纵向钢筋。柱子纵筋对节点抗剪是有利的，但不像增加水平箍筋那样能提高节点的抗剪强度。 

　　4.垂直钢筋。设置垂直钢筋可承担节点剪力的垂直分量，以减小混凝土负担，从而提高节点强度，节点延性也有明显增加，但抗初裂强度未提高。 

　　5.直交梁。对提高核心区抗剪强度有明显作用。 

　　6.楼板和梁腋。楼板具有增强对节点的约束和提高梁的抗弯能力的作用。对梁加腋使节点抗剪的有效体积有所增加，提高抗剪强度和刚度，有利于实现强柱弱梁。 

　　7.偏心影响。同梁柱无偏心的情况相比，其承载能力要降低50%～70%。 

　　（三）节点的变形 

　　节点的变形主要包括节点中心区的剪切变形和梁端对柱边的转动，这种转动是梁筋滑动（从柱中拔出）而引起的。也就是说，当结构进入非弹性阶段后，承受高弯曲、高剪切和轴向力的节点区将产生弯曲变形（染端对柱边的转动）这三种非弹性变形。 

　　（四）节点的延性 

　　延性是反映结构、构件或材料非弹性变形能力的一个度量指标。对于节点的延性要求，主要是对邻近核心区的梁端和柱端而言的，要求梁端和柱端有较大的变形能力，即使出现塑性铰也不至于产生梁柱剪切破坏。 

　　（五）节点的破坏形式 

　　根据震害的试验结果，节点的破坏形式可分为以下四种。 

　　1.梁端受弯破坏。受拉钢筋屈服，受压区混凝土压碎。混凝土保护层脱落，梁上交叉斜裂缝严重，梁端形成塑性铰。 

　　2.柱端压弯破坏。在弯矩和轴向力的共同作用下，柱端混凝土受压破坏，柱筋压曲，箍筋外鼓或崩断，柱端形成塑性铰。 

　　3.锚固破坏。梁受力筋锚固长度不足，在反复荷载作用下，钢筋与混凝土的粘结先行破坏，钢筋滑移，或混凝土压酥，梁筋拔出，而此时梁筋尚未达到屈服。 

　　4.核心区剪切破坏。在水平力作用下，节点核心区抗剪强度不足，产生斜向对角裂缝或交叉裂缝。严重时混凝土成块剥落，箍筋外鼓或崩断。 

　　上述第一种弯曲破坏属延性破坏，其余三种皆属脆性破坏，应设法避免。节点破坏的主要原因是混凝土缺少约束，节点配筋不足，钢筋锚固不当以及施工质量不良等引起，也就是说，要从强度和延性构造两个方面采取措施，也提高节点的抗震性能。 

　　二、节点抗震加固研究 

　　（一）加固计算承载力原则 

　　1.结构的计算简图应根据结构实际受力情况确定。 

　　2.结构的计算载面积，应采用实际有效载面积，并考虑结构在加固时的实际受力情况和加固部分应变滞后的特点，以及加固部分一结构协同工作的程度。 

　　3.进行结构的承载力验算时，应考虑实际荷载偏心、结构变形、温度作用等造成的附加内力。 

　　4.加固后使结构重量增大时，尚应对被加固的相关结构及建筑物基础进行验算。 

　　（二）加固方法的比较和研究 

　　1.加大载面加固法是采用增大混凝土构件的载面面积，以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法，鉴于加腋梁能有效地提高节点核心区的抗剪载面积，从而提高抗剪强度和刚度，在不影响使用功能的前提下，通过对梁加腋来加固节点是非常有效的。 

　　2.外包粘钢加固法是在混凝土构件外部粘贴钢板，以43提高承载力和满足正常使用的加固方法。该加固方法具有以下优点：是被加固构件基本不受损伤，可以充分发挥原构件的作用；是外粘钢厚度小，加固后构件自重增加少；是加固后构件的外形尺寸变化不大，对建筑功能影响极小，且施工工艺简便。 

　　3.外包钢加固是在混凝土构件四周以型钢的加固方法（分干式和湿式两种形式）。适用于使用上不允许增大混凝土载面尺寸，而又需要大幅提高承载力的混凝土结构的加固。 

　　4.锚贴钢材加固法是通过铆钉、锚栓、高强螺栓、高强承压螺栓、膨胀螺栓等机械的方法，将钢材贴在被加固构件表面，达到改善构件性能的目的，锚贴钢材的形式可多种多样，如钢板、槽钢、角钢及组合构件。 

　　5.粘贴和锚贴共同作用的复合加固方法。这种方法使钢材屈服前锚接的压力减轻了胶体内的剪应力，在胶体粘结作用上，外贴钢材与原构件变形协调，当钢材屈服以致造成胶体破坏后，锚栓和螺栓承担全部锚固作用，外贴钢材可以继续发挥其延性，保证构件的延性破坏。