专利名称：钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区pc钢棒加固装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，属于钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区加固领域。
背景技术：
在土木工程建设中，钢筋混凝土框架结构以其优越的抗震性能得到广泛的使用。其中梁柱节点是框架结构重要组成部分，起着传递和分配内力以及保证结构整体性的作用。在地震作用时，节点核芯区内受到的剪力较大且极为复杂，是框架结构中易损部位，而且节点核芯区的脆性剪切破坏，往往导致整个结构的倒塌，所以，在抗震设计中，采用“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件”设计原则。当工程结构遭受地震破坏、结构设计与施工误差、建筑物使用功能变更与加层、老旧建筑设防标准提高、抗震规范条款变动等因素都必须对结构进行相应的抗震加固，以提高结构的抗震性能。世界上经济发达国家的工程建设都经历了大规模建设、新建与加固并重以及维修加固三个阶段。美国、英国、德国用于维修加固的投资比例都已经超过了建设总投资的50%。而我国现有的近70亿m2城镇建筑中，已有50%已经进入老化阶段需要维修加固的老旧建筑。因此，为了有效减轻地震灾害，还应该加强对既有建筑抗震加固方法的研究。在建筑结构构件加固中，对于梁、柱的加固设计和施工都有相应的规范可依，但是由于节点核芯区的加固和修复非常困难，目前，尚未成熟的加固方法和施工技术，更无成熟的规范可依。目前，国内外已展开的关于节点核芯区的加固技术主要有(I)增大截面法通过增加节点核芯区截面面积，改善梁纵筋的锚固情况，增强节点核芯区传力机构，从而提高斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；但现场湿作业工期长，且需凿穿楼板。宜用于平面和空间节点核芯区的加固。(2)外包钢加固法在节点核芯区四周包裹型钢进行加固，钢板通过直接承受剪力，同时对节点核芯区形成约束作用，在不增大截面尺寸的同时，可以大幅度地提高核芯区抗剪承载力，干法施工简单，价格低，现场工期短；湿法施工简单，价格低，现场工期长。但要求型钢表面温度应低于60°C，且现场焊接，需做好防腐处理。宜于平面和空间节点核芯区的加固。(3)粘贴钢板加固法在节点核芯区，利用结构胶将钢板粘贴在核芯区的表面，钢板可以直接承受剪力，同时对节点核芯区形成约束作用，提高核芯区的抗剪承载力和截面刚度。施工简单，现场焊接，工期长。但要求型钢表面温度应低于60°C，需做好防腐处理。宜于平面节点核芯区的加固。(4)粘贴碳纤维加固法用树脂胶将碳纤维或玻璃纤维片材粘贴在节点核芯区受拉表面，通过直接受剪和约束核芯区混凝土，提高节点核芯区抗剪承载力和截面刚度。高强高效，耐腐蚀性及耐久性好，不增加构件的自重及体积，适用面广，便于施工，无需大型的施工设备，施工速度快，因而工效很高。宜于平面节点核芯区的加固。总体而言，以上几种加固方法，多适应于平面节点核芯区的加固设计，存在结构卸荷较为困难且代价较高、二次受力结构应变滞后、加固效果不佳、现场施工不便等诸多问题。而且对于圆柱框架空间节点，由于四周直交梁的存在，给节点核芯区的封包加固带来不便，因此，圆柱框架空间节点核芯区的加固问题尚未得到很好的解决。
实用新型内容本实用新型目的在于针对上述钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区加固设计及施工中存在的问题，提供一种加固方法及PC钢棒加固装置，可以明显的提高节点核芯区的抗剪承载力和抗震性能。根据节点核芯区的受力存在桁架模型和斜压杆模型，此加固主要通过直接承受剪力和加强核芯区混凝土的约束作用来实现。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下 一种钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其特征在于所述节点核芯区为由柱、梁和楼板相交形成的圆柱区域；所述PC钢棒加固装置包括弧形锚固扣件、PC钢棒、螺母和密封帽，所述弧形锚固扣件的两侧设置有分别与梁垂直的两肢，所述弧形锚固扣件中间的内侧弧形面与节点核芯区的弧形角部紧密贴合；所述弧形锚固扣件的两肢分别开有通孔，通孔内设置有PC钢棒，所述PC钢棒的两端设置有外螺纹，外螺纹上设置有螺母，所述密封帽安装在螺母外面，每根PC钢棒穿过梁以及梁两侧的弧形锚固扣件的一肢，从而将梁两侧的两个弧形锚固扣件连接固定在一起；四个弧形锚固扣件和四个PC钢棒通过螺母形成一圈约束所述节点核芯区的圆形PC钢棒套箍。进一步的，所述节点核芯区的四个弧形角度进行打磨处理。进一步的，所述PC钢棒直径为IOmm 20mm。进一步的，所述螺母的高度为所述PC钢棒直径的1.5 2.0倍。进一步的，所述PC钢棒套箍为一层或多层，为多层时相邻PC钢棒套箍的间距为10Omm 300mm。本实用新型具有以下优点I、加固效果好。从节点核芯区的桁架模型和斜压杆模型出发，通过PC钢棒和弧形锚固扣件采用预应力连接形成环向PC钢棒套箍，不仅可以直接承受核芯区的剪力，还有对核芯区提供良好的三向约束作用，可以大幅度提高节点核芯区的抗剪承载力和截面刚度，使之具有较好的抗震性能。2、受力更合理。PC钢棒套箍能使节点核芯区混凝土提前处于三向受压状态，达到良好的约束效果，PC钢棒提前分担原结构第一次受力产生的荷载，减轻了原结构的应力水平，使加固中普遍存在的应力滞后问题得到缓解。改善新新老结构的共同工作条件，大大改善核芯区的受力状况。3、预应力施加方便。通过PC钢棒可以方便的施加定量的预应力，可以根据各种抗震性能所需不同的抗剪承载力和截面刚度提供不同的约束作用。密封帽能够较好的提供防腐防水性能，给后续再施加预应力和修复工作提供便利。4、施工简单、适应性强。具有无需增加支撑，无需现场焊接，无需重型机械，无需卸载，施工方便快捷，工期较短，成本较低等特点。宜在各种平面和空间节点核芯区的加固中使用。通过对采用本实用新型装置加固的钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区的构件进行研究表明，节点核芯区的抗裂性，抗剪承载力都有明显提高，延性可以满足框架节点的抗震性能要求。本实用新型作为圆柱框架空间节点的一种有效的加固装置，在既有结构的抗震加固中，将有很好的前景。下面通过附图和实施例对本实用新型方案做进一步的详细描述。
图I为本实用新型在圆柱框架空间节点核芯区应用示意图； 图2为图I中A-A剖面图；图3为本实用新型的PC钢棒套箍(10)组件结构示意图；图4为本实用新型的弧形锚固扣件(6)正面投影图；图5为本实用新型的弧形锚固扣件(6)侧面投影图；图6为本实用新型的弧形锚固扣件(6)水平投影图；图7为本实用新型的弧形锚固扣件(6)三维视图。附图标记说明I、节点核芯区，2、柱，3、梁，4、楼板，5、梁成孔，6、弧形锚固扣件，7、PC钢棒，8、螺母，9、密封帽，10、PC钢棒套箍。
具体实施方式
如图1-7所示，本实用新型的一种钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其中，节点核芯区I为由柱2、梁3和楼板4相交形成的圆柱区域；PC钢棒加固装置包括弧形锚固扣件6、PC钢棒7、螺母8和密封帽9，弧形锚固扣件6的两侧设置有分别与梁3垂直的两肢，弧形锚固扣件6中间的内侧弧形面与节点核芯区的弧形角部紧密贴合；弧形锚固扣件6的两肢分别开有通孔，通孔内设置有PC钢棒7，所述PC钢棒7的两端设置有外螺纹，外螺纹上设置有螺母8，所述密封帽9安装在螺母8外面，每根PC钢棒7穿过梁3中的梁成孔5以及梁3两侧的弧形锚固扣件6的一肢，从而将梁3两侧的两个弧形锚固扣件6连接固定在一起；四个弧形锚固扣件6和四个PC钢棒7通过螺母8形成一圈约束所述节点核芯区I的圆形PC钢棒套箍10。其中，节点核芯区的四个弧形角度进行打磨处理。PC钢棒7直径为IOmm 20mm。螺母8的高度为所述PC钢棒7直径的I. 5 2. 0倍。PC钢棒套箍10为一层或多层，为多层时相邻PC钢棒套箍10的间距为IOOmm 300mm。本实用新型的施工要求如下I、基本要求I. I、被加固的圆柱节点核芯区I混凝土的现场检测的强度等级不应低于C25。I. 2,PC钢棒7宜采用直径为IOmm 20mm，螺母8的高度应螺栓直径的I. 5 2. 0倍。I. 3、长期使用的环境温度不应超过60°C，相对湿度不应大于70%且无化学腐蚀和高湿高温。[0040]2、施工准备2. I、学习设计图纸，編制详细施工方案及加固细部大样图等。2. 2、PC钢棒7、弧形锚固扣件，螺母8，密封帽9，丙酮等。2. 3、水钻成孔设备或冲击钻，角磨机或砂轮机，扭矩扳手，钢丝刷，毛刷，手套、钢尺等。3、施工エ艺流程施工准备一标定位置一清理、修整原构件一锚固扣件固定一PC钢棒7安装一预应力张拉一围护。4、操作要点 4. I、梁端成孔在所需加固的梁端截面高度处，用水钻或冲击钻成孔，并用压缩空气将孔内表面浮灰清除干净。4. 2、角部表面处理对要固定锚固扣件的节点核芯区I四个角部混凝土表面部位用砂轮打磨平整，直至完全漏出混凝土结构新界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净。4. 3、弧形锚固扣件6固定将锚固扣件固定到节点核芯区弧形角部打磨部位，可由エ厂直接加工，且做好防腐处理。4. 4、PC钢棒7安装将PC钢棒7穿过梁端的钻孔与角部的锚固扣件通过螺栓连接。并通过预张拉调整PC钢棒套箍10的位置，保证安装的精度。PC钢棒7采用直径为IOmm 20mm,且做好防腐处理。PC钢棒套箍10可为一个或多个，为多个时间距S为IOOmm 300mmo4. 5、PC钢棒7预应カ施加利用扭矩扳手对PC钢棒7施加一定的预应力。所施加张拉预应カ为该PC钢棒7抗拉强度的20% 70%。4. 6、表面防护由于PC钢棒7是经过防腐处理的，对于处于一般环境中的圆柱节点加固装置，是不需要做防腐工作的；但对于处在特殊环境如高温、高湿、腐蚀、放射性等的混凝土构件，应采用特殊的防护措施。以上所述，仅为实用新型的其中一种实施例，也可以用于其他结构构件加固中。对于PC钢棒套箍可以在エ厂中批量生产后，直接应用在实际结构中。凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例做的任何修改、变更或等效结构变化，均应属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其特征在于所述节点核芯区(I)为由柱(2)、梁(3)和楼板(4)相交形成的圆柱区域；所述PC钢棒加固装置包括弧形锚固扣件(6)、PC钢棒(7)、螺母(8)和密封帽(9)，所述弧形锚固扣件(6)的两侧设置有分别与梁(3)垂直的两肢，所述弧形锚固扣件(6)中间的内侧弧形面与节点核芯区的弧形角部紧密贴合；所述弧形锚固扣件(6)的两肢分别开有通孔，通孔内设置有PC钢棒(7)，所述PC钢棒(7)的两端设置有外螺纹，外螺纹上设置有螺母(8)，所述密封帽(9)安装在螺母⑶外面，每根PC钢棒(7)穿过梁⑶以及梁(3)两侧的弧形锚固扣件(6)的一肢，从而将梁(3)两侧的两个弧形锚固扣件(6)连接固定在一起；四个弧形锚固扣件(6)和四个PC钢棒(7)通过螺母(8)形成一圈约束所述节点核芯区(I)的圆形PC钢棒套箍(10)。
2.根据权利要求I所述的钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其特征在于所述PC钢棒(7)直径为IOmm 20mm。
3.根据权利要求I所述的钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其特征在于所述螺母⑶的高度为所述PC钢棒(7)直径的I. 5 2. 0倍。
4.根据权利要求I所述的钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，其特征在于所述PC钢棒套箍(10)为一层或多层，为多层时相邻PC钢棒套箍(10)的间距为10Omm 300mm。
专利摘要本实用新型涉及一种钢筋混凝土圆柱框架空间节点核芯区PC钢棒加固装置，属于土木工程加固施工领域。本装置包括节点核芯区、弧形锚固扣件、PC钢棒、螺母和密封帽，弧形锚固扣件的两肢分别开有通孔；节点核芯区由柱、梁和楼板相交形成的圆柱区域，在节点核芯区四个弧形角部进行打磨处理；PC钢棒两端设有外螺纹；弧形锚固扣件在一肢上由穿过预留通孔的PC钢棒一端与螺母连接；密封帽是安装在螺母外面；由四个弧形锚固扣件和四个PC钢棒通过螺母形成一圈约束节点核芯区的圆形PC钢棒套箍。本装置能直接承受剪力、提供三向约束作用、缓解应力滞后、改善新老结构的共同工作条件及核芯区的受力状况。
文档编号E04B1/98GK202509791SQ20122005820
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者李振宝, 郭二伟, 马华, 高全雷 申请人:北京工业大学