钢筋混凝土框架结构节点加固方法研究与应用
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1.6 问题的提出

根据震害与试验结果,钢筋混凝土框架节点破坏形式一般可归纳为以下四种:①梁端受弯破坏;②柱端压弯破坏;③锚固破坏;④核心区剪切破坏[1]。后面三种破坏均为脆性破坏,是需要在节点加固中首先避免的破坏形式。而第一种破坏表现为受拉钢筋屈服、受压混凝土压碎、混凝土保护层剥落,属延性破坏;框架结构在水平荷载作用下,由于框架梁上作用的弯矩有自反弯点向柱面逐渐增大的特点,梁筋将先在柱面附近屈服,随着梁端位移与塑性铰区域的增加,钢筋屈服段越来越长,并且逐渐向节点内渗透,发生“屈服渗透”现象,此时贯穿节点的钢筋会发生较严重的粘结退化,导致梁筋屈服区继续向节点内转移,此后塑性伸长和滑移使梁纵筋从节点中滑出,在梁柱两侧界面交替出现一条较宽的垂直裂缝,由于梁的受拉屈服区转移到节点内,使梁端的屈服变形更集中在这两条垂直裂缝上,这个屈曲变形又会加剧梁纵筋的粘结退化,并最终引起节点耗能能力快速下降[146-160]。因此虽然梁塑性铰破坏形式可以实现较大的位移延性系数,但并不代表结构的耗能性能很好,所以应该通过加固避免由于梁筋滑移产生的较大梁变形,这就需要梁靠近节点区的部分不发生破坏或发生不严重破坏,保持梁筋在节点内良好的粘结性能,实现梁对节点区持续约束,保证节点的强度与刚度。

虽然采用上述加固方法可以使梁、柱、节点的受力性能得到改善,避免发生不利的脆性破坏,然而大部分加固方法多着眼于承载能力的提高,这显然与能力设计的要求不符。虽然部分也出现了梁塑性铰破坏这一利于抗震的破坏形式,但受力后期常伴有节点内梁筋滑移、加固材料剥离或撕裂破坏、节点区出现较宽斜裂缝甚至发生节点受剪破坏等现象,未实现节点抗震加固的目标。框架边节点的核心区可以实现众多研究方法中针对简单的平面节点的加固处理方法,但对于含有直交梁的框架内节点却难于实施,楼板的存在使梁柱相交的节点核心区部分更加复杂,因此需要尽量避免对原有结构造成的损伤,采用简单易行的方法实施加固,而不是增加其他复杂的构造措施强行加固;同时在加固过程中往往只注重对相对容易处理的梁、柱实施加固,而忽略了梁柱交界面连接的处理,形成强梁强柱弱连接,导致加固材料发生剥离破坏,使材料无法充分发挥作用,造成加固失效与材料浪费。

因此,需要提出一种针对梁柱端及其交界面连接的有效的加固方法,使梁端塑性铰外移,有效地解决梁纵筋在节点核心区的滑移问题,使梁对节点核心区保持较好的约束作用,从而提高核心区混凝土的抗剪强度,减小核心区的剪切变形,并最终改善框架整体在地震过程中的受力性能。