布置靈活、實(shí)用性強(qiáng)是框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),憑借著這個(gè)優(yōu)勢(shì),在很多現(xiàn)代建筑中,框架結(jié)構(gòu)得到了普遍的應(yīng)用。但是,地震的頻頻發(fā)生,對(duì)人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全,有很大的威脅。這時(shí)候,大家就不得不去了解抗震加固的意義了。尤其是對(duì)于框架結(jié)構(gòu),抗震加固的重要性尤為明顯。針對(duì)框架柱的加固方法,先分析結(jié)構(gòu)柱的不同地震破壞形式,然后總結(jié)不同加固方法的適用范圍。
我們都知道,框架結(jié)構(gòu)中,墻體不承重,只起到圍護(hù)與隔離的作用,柱是承重的主要構(gòu)件,承擔(dān)著整個(gè)結(jié)構(gòu)的豎向荷載與水平力引起的附加荷載??蚣苤坏┌l(fā)生破壞,后果往往不堪設(shè)想,因此在抗震加固中,更應(yīng)重視框架柱的抗震加固。地震中框架柱的破壞形式主要有以下幾種:
彎曲破壞
彎曲破壞是地震中框架柱常見(jiàn)的破壞形式,主要發(fā)生在柱剪跨比較大、軸壓比較小且配筋合理的情況下。這種情況受彎承載力起控制作用。
主要破壞形態(tài)為:柱頂或柱底塑性鉸區(qū)水平完全裂縫密布,縱筋屈服,最終破壞時(shí)混凝土明顯壓碎、剝落。整個(gè)過(guò)程吸收較大的地震能量,屬于延性破壞。
剪切破壞
剪切破壞是框架柱抗震設(shè)計(jì)中要避免的破壞方式,主要發(fā)生在剪跨比較小、軸壓比較大、混凝土強(qiáng)度或箍筋約束不足的情況。這種情況受剪承載力起控制作用,破壞時(shí)箍筋屈服,縱筋始終未屈服,達(dá)到抗剪承載力后柱承擔(dān)的水平力隨變形增大迅速降低。
主要破壞形態(tài)為:混凝土出現(xiàn)明顯剪切滑移斜裂縫后迅速發(fā)生脆性剪切破壞。根據(jù)破壞形式具體又可分為剪切受壓破壞、剪切受拉破壞、剪切斜拉破壞。
彎剪破壞
彎剪破壞介于彎曲破壞和剪切破壞之間。由于多種客觀條件的限制,實(shí)際設(shè)計(jì)中不能完全避免剪切破壞的發(fā)生,所以設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的變形能力。彎剪破壞的特征是:隨著變形增大,柱縱筋首先屈服,柱端出現(xiàn)塑性鉸,由于剪切斜裂縫的發(fā)展使混凝土有效抗剪面積減小,骨料咬合力降低,柱經(jīng)歷一段塑性變形后受剪承載力隨變形的增大而減小。隨著變形的繼續(xù)增大,塑性鉸區(qū)箍筋屈服,柱發(fā)生剪切破壞,此時(shí)受壓邊緣混凝土未達(dá)到極限壓應(yīng)變。
破壞過(guò)程主要包括縱筋屈服,混凝土保護(hù)層剝落,鋼筋外露,箍筋屈服,縱筋壓曲。彎剪破壞前,構(gòu)件呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的彎曲響應(yīng),表現(xiàn)出一定的延性和耗能能力。
另外,早期建成的很多鋼筋混凝土柱的縱筋未貫通,設(shè)有搭接。在地震作用下,當(dāng)搭接長(zhǎng)度不足,且箍筋提供的有效約束不足時(shí),搭接部位容易發(fā)生粘結(jié)破壞,影響柱的抗震性能。
若想提高框架柱的抗震性能,還需要從以上幾種破壞機(jī)理入手,提高柱的承載能力與變形能力。目前應(yīng)用較為廣泛的是增大截面加固法、外粘型鋼加固法和碳纖維加固法。
增大截面加固法
增大截面加固法是一種適用范圍很廣的加固方法,對(duì)于原有框架柱尺寸偏小或者軸壓比明顯偏高的構(gòu)件能夠起到明顯的抗震加固效果。這種方法的缺點(diǎn)也較為明顯,對(duì)原有構(gòu)件的增大會(huì)導(dǎo)致建筑空間變小,同時(shí)影響其他構(gòu)件的受力性能。
外粘型鋼加固法
外粘型鋼加固法利用結(jié)構(gòu)膠將型鋼構(gòu)架與混凝土粘接在一起,共同受力。外粘型鋼能顯著改善結(jié)構(gòu)性能,對(duì)使用空間影響相對(duì)較小,但對(duì)于外露的鋼構(gòu)件額外的防火、防腐要求較高。
碳纖維加固
碳纖維加固法能夠有效提高框架柱的軸心受壓承載力、斜截面承載力與位移延性。利用碳纖維布對(duì)框架柱進(jìn)行加固,對(duì)原結(jié)構(gòu)擾動(dòng)最小,基本不增加重量同時(shí)不影響結(jié)構(gòu)的外形,具有輕質(zhì)高強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、抗震性能提高明顯的優(yōu)點(diǎn)。