專利名稱：一種加固框架節(jié)點的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及結構加固領域里的一種角鋼、高強螺栓和碳素纖維復合加固框架節(jié)點的技術方法。
背景技術：
框架節(jié)點是框架結構體系中框架柱、梁交匯疊合部位，它是整個框架體系中的重要受力部位，同時也是受力非常復雜的部位，承受框架柱梁傳遞過來的雙向彎矩和水平剪力，在結構設計、結構加固設計尤其是抗震加固設計中框架節(jié)點是重點加強部位。我國《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)11. 6中關于框架節(jié)點承載力的計算公式如下 1.框架節(jié)點截面計算公式Vj -—(ο.' ./ΑΑ)
,題(1)2.框架節(jié)點水平抗剪承載力計算公式Vj < —(1.\η + 0.05/;^^ +
Ymbcs(2)在結構加固領域目前對框架節(jié)點的加固主要采用包鋼加固、粘貼碳素纖維加固、鋼筋混凝土加大截面加固等三種方法，上述加固方法加固材料與原有框架節(jié)點之間存在二次受力問題，即只有當原框架節(jié)點承受較大內力，甚至出現(xiàn)裂縫時，加固材料方能發(fā)揮作用，分擔部分內力，使得加固效果大打折扣，無法影響到節(jié)點承載力，這點可以從公式(I)(2 )各參數(shù)的定義可以反映出來，目前我國《混凝土結構加固設計規(guī)范》(GB50010-2010 )也未提到上述加固方法對框架節(jié)點承載力的影響。另外由于框架節(jié)點處于框架柱、梁構件交匯重疊區(qū)域，加固材料難以順利和徹底的穿過、纏繞或者包裹框架節(jié)點，往往會通過穿孔、開鑿甚至焊接鋼筋方式加固框架節(jié)點，不僅削弱了加固框架節(jié)點的效果，還會對框架節(jié)點造成二次損傷。

發(fā)明內容
針對上述結構加固領域框架節(jié)點加固方法缺陷，本發(fā)明公開了一種加固框架節(jié)點的方法。所述方法包括如下步驟步驟I、將碳素纖維片粘貼于框架節(jié)點角部；步驟2、將角鋼通過高強螺栓固定在貼有碳素纖維片的框架節(jié)點角部。進一步地，所述步驟I之前進行如下步驟步驟a、將框架梁頂部的3倍梁高度范圍、框架梁底部的3倍梁高范圍、框架柱柱頭1/4柱凈高范圍、框架柱柱腳1/4柱凈高范圍內的混凝土基面打磨平整；步驟b、采用修補材料對混凝土基面缺陷部位進行修補；步驟C、對基面涂刷滲透液并粘貼粘接膠。
所述步驟2在所述粘接膠未干硬之前進行。所述碳素纖維片為L型。所述碳素纖維片的寬度與框架梁的寬度相同。所述高強螺栓包括高強螺栓桿體、連接螺母和墊板。所述角鋼采用Q235或Q345材質型鋼。所述角鋼上用于安裝所述高強螺栓的孔的直徑比所述高強螺栓的直徑大I 2mm ο所述孔采用鉆孔加工設備獲得。對所述高強螺栓施加的擰緊力為高強螺栓設計承載力的30% 80%。本發(fā)明的目的是通過角鋼、高強螺栓和碳素纖維形成的受力體系和約束體系，提高框架節(jié)點，尤其是快速恢復已受損框架節(jié)點的承載能力，同時避免加固施工對已有結構的二次損傷，能夠實現(xiàn)災后結構快速修補，具有顯著的社會效益和經濟效益。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1給出了角鋼及高強螺栓的預加力對框架節(jié)點的約束效應的示意圖；圖2給出了高強螺栓和角鋼形成的框架節(jié)點附加受力體系的示意圖；圖3給出了角鋼輔助碳素纖維提高節(jié)點承載力的示意圖；圖4給出了采用本發(fā)明一實施例方法進行節(jié)點加固的框架的軸側的示意圖；圖5給出了采用本發(fā)明一實施例方法進行節(jié)點加固的框架的正立面的示意圖；圖6給出了采用本發(fā)明一實施例方法進行節(jié)點加固的框架的側立面的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明一實施例提供了加固框架節(jié)點的方法，包括首先，采用L形碳素纖維片I材對框架節(jié)點角部進行粘貼。進一步地，在粘貼之前，可以先將框架梁5頂部、底部三倍的梁高度范圍和框架柱4柱頭、柱腳四分之一的柱凈高范圍內的混凝土基面打磨平整,并用配套修補材料將基面缺陷部位修補，在處理完畢后的基面涂刷粘貼滲透液和粘接膠，然后將與梁同寬度的碳素纖維片材粘貼在節(jié)點角部。上述碳素纖維片材加固施工工藝須按照《碳素纖維片材加固》要求進行。然后，進行固定角鋼2和高強螺栓3的安裝。其中，角鋼選用Q235或Q345材質型鋼，高強螺栓是包括高強螺栓桿體、連接螺母、墊板的高強對拉螺栓。在角鋼上應事先開孔用于螺栓安裝，孔徑應為高強螺栓直徑加I 2mm，開孔必須采用專門鉆孔加工設備完成，不得采用高溫氧槍切割成孔。安裝角鋼和高強對拉螺栓安裝宜在粘貼碳素纖維片材的膠體尚未干硬之前進行。最后進行高強螺栓的擰緊。擰緊力可達到高強螺栓設計承載力的30% 80%。具體地，如圖1所示，角鋼及高強螺栓通過預加力對框架節(jié)點實現(xiàn)三維約束，高強螺栓和角鋼形成的預加力Pu!、Pld等效為節(jié)點區(qū)域的二維預加壓力Pu ；PLL> PLE> PLL> Ple等效為節(jié)點區(qū)域的二維預加壓力Pm對框架節(jié)點承載力計算公式(I)和(2)而言，提高了計算參數(shù)及軸向力N值。其中，Pui為角鋼和高強螺栓直接在框架梁端上表面(梁頂)形成的預加壓力；PlD為角鋼和高強螺栓直接在框架梁端下表面(梁底)形成的預加壓力；Pll、PlK、
別為角鋼和高強螺栓直接在框架柱的四周邊形成的預加壓力。具體地，如圖2所示，角鋼及高強螺栓形成了封閉的承受水平剪力的受力體系，作用類似框架節(jié)點內的箍筋。對兩周節(jié)點承載力計算公式(I)和(2)而言，提高了受力鋼筋Asvj的數(shù)值。具體地，如圖3所示，角鋼輔助碳素纖維提高了框架節(jié)點的承載力，角鋼壓住碳素纖維角部使得纖維充分發(fā)揮自身強度高的特點，其作用類似框架梁內的縱向受力鋼筋，提高了節(jié)點附近框架柱、梁的截面承載能力。如圖4-6所述，為采用本實施例方法進行節(jié)點加固的框架的軸側、正立面和側立面的示意圖。本實施例的方法通過利用高強螺栓在角鋼產生的預壓力對框架節(jié)點區(qū)域形成三維壓力約束，大幅度提高框架節(jié)點核心區(qū)域的混凝土極限變形和強度；利用高強螺栓在角鋼產生的預壓力使得角鋼和高強螺桿參與框架節(jié)點的受力，提高框架節(jié)點的承載能力；利用碳素纖維折角處角鋼的約束作用提高碳素纖維的錨固性能，充分發(fā)揮碳素纖維高強度的特點，提高框架節(jié)點邊緣抵抗水平剪力的承載能力。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種加固框架節(jié)點的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟I、將碳素纖維片粘貼于框架節(jié)點角部； 步驟2、將角鋼通過高強螺栓固定在貼有碳素纖維片的框架節(jié)點角部。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟I之前進行如下步驟 步驟a、將框架梁頂部的3倍梁高度范圍、框架梁底部的3倍梁高范圍、框架柱柱頭1/4柱凈高范圍、框架柱柱腳1/4柱凈高范圍內的混凝土基面打磨平整； 步驟b、采用修補材料對混凝土基面缺陷部位進行修補； 步驟C、對基面涂刷滲透液并粘貼粘接膠。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2在所述粘接膠未干硬之前進行。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳素纖維片為L型。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述碳素纖維片的寬度與框架梁的寬度相同。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述高強螺栓包括高強螺栓桿體、連接螺母和墊板。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述角鋼采用Q235或Q345材質型鋼。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述角鋼上用于安裝所述高強螺栓的孔的直徑比所述高強螺栓的直徑大I 2mm。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述孔采用鉆孔加工設備獲得。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，對所述高強螺栓施加的擰緊力為高強螺栓設計承載力的30 % 80 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在結構加固領域中加固框架節(jié)點的方法，所述方法包括步驟1、將碳素纖維片粘貼于框架節(jié)點角部；步驟2、將角鋼通過高強螺栓固定在貼有碳素纖維片的框架節(jié)點角部。本發(fā)明通過角鋼、高強螺栓和碳素纖維形成的受力體系和約束體系，提高框架節(jié)點，尤其是快速恢復已受損框架節(jié)點的承載能力，同時避免加固施工對已有結構的二次損傷，具有顯著的社會效益和經濟效益。
文檔編號E04B1/98GK102979319SQ20121057994
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者王罡, 常正非, 王新泉, 方五軍, 楊永友, 鄧初晴, 楊志銀 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中國京冶工程技術有限公司