一种梁柱节点的加固结构及加固方法与流程

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种梁柱节点的加固结构。

背景技术：

在框架结构中，梁柱节点负责传递分配内力、保证结构的整体性，一旦遭到破坏就会引起整个建筑物的倒塌，因此节点是框架结构的薄弱处。当节点收到损伤破坏时，应进行加固处理，以满足我国设计规范中“强节点，弱构件”的设计原则。

国内外许多学者同时试验研究、数值模拟和理论分析，节点加固方法包括外贴纤维布、外包钢板、绕丝法、nsm(near-surfacemounted)加固等方法，上述加固方法有待优化。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种梁柱节点的加固结构及加固方法，可有效的提高抗剪性能、增大极限承载力，采用的技术方案为：

一种梁柱节点的加固结构，梁柱节点包括竖向设置的混凝土柱以及水平分布在所述混凝土柱左右两侧的混凝土梁，该所述加固结构包括cfrp板条和记忆合金丝，两个所述混凝土梁靠近所述梁柱节点核心区的一端分别设有前后贯穿其的通孔，所述记忆合金丝的两端分别穿过两个所述通孔且通过夹头连接固定，并缠绕在所述混凝土柱的外周，所述记忆合金丝与对应所述通孔内壁之间的间隙内填充有玻璃胶，两个所述混凝土梁的梁底分别设有沿其纵向分布且槽口朝下的条形槽，且每个所述条形槽的两端延伸至对应所述混凝土梁的两端齐平，所述cfrp板条沿水平方向设置在所述条形槽内，且其两端与所述条形槽的两端齐平，所述cfrp板条与所述条形槽的内壁之间填充有环氧树脂胶。

优选的，所述记忆合金丝设有多个，两个所述混凝土梁靠近所述梁柱节点核心区的一端分别设有多个上下间隔分布的通孔，且多个所述通孔与多个所述记忆合金丝一一对应，两个所述混凝土梁上的通孔一一对应，每个所述记忆合金丝的两端分别穿过对应的两个所述通孔并通过夹头连接固定。

优选的，两个所述混凝土梁上对应的两个所述通孔位于同一平面内，每个所述记忆合金丝分别水平缠绕在所述混凝土柱外周。

优选的，所述混凝土柱的表面涂覆有聚合物砂浆层，且多个所述记忆合金丝分布在所述聚合物砂浆层和所述混凝土柱的表面之间。

优选的，所述混凝土柱为方形柱，且所述梁柱节点核心区四周的四个拐角处均为弧面。

根据上述梁柱节点的加固结构，提出一种梁柱节点的加固方法，包括以下步骤：

步骤1、在两个所述混凝土梁靠近所述梁柱节点核心区的一端上钻孔、开槽，并将孔内和槽内的粉尘、碎屑及杂物清理干净；

步骤2、将所述梁柱节点核心区的角部打磨成弧面，使记忆合金丝的两端分别穿过两个所述混凝土梁上的孔并缠绕在混凝土柱表面，并使记忆合金丝的两端通过夹头连接固定，并向孔内注入高温玻璃胶；

步骤3、将环氧树脂胶注入槽内至环氧树脂胶的体积为槽容积的一半，将cfrp板条置入槽内并按压，使cfrp板条嵌入环氧树脂胶内部，再向槽内注入环氧树脂胶，至所述槽内充满环氧树脂胶。

优选的，完成所述步骤2后，再在混凝土柱的表面涂抹聚合物砂浆，并整平混凝土柱的表面。

本申请的加固方法操作简单，且本申请公开的加固结构将内嵌的cfrp板条和将缠绕在混凝土柱上的记忆合金丝复合使用，从而有效的提高梁柱节点的抗震性能，其中记忆合金丝在不增加梁柱连接节点结构刚度的前提下，对梁柱节点形成有效的横向约束，有效的提高梁柱节点的抗剪承载力和变形能力，内嵌的cfrp板条具有高强、高效、耐腐蚀等优点，与传统外贴加固法相比，表面处理工作量减少，节省工期，具有高冲击性、耐久性、防火性能，且内嵌在混凝土梁内的cfrp板条提高了加固梁的抗弯承载力，加强极限承载力，抑制裂缝的发展。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述梁柱节点的加固结构的示意图；

图2为图1中a-a向剖视图；

图3为本发明实施例中所述混凝土梁的截面图；

图4为本发明实施例中试件尺寸及配筋示意图，其中图4a为试件尺寸示意图，图4b为混凝土柱的配筋示意图，图4c为混凝土梁的配筋示意图；

图5是本发明实施例所述加载装置的结构示意图；

图6为本发明对比例1-2、实施例1中梁柱节点的载荷-位移特性示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-3，梁柱节点包括竖向设置的混凝土柱1以及水平分布在所述混凝土柱1左右两侧的混凝土梁2，本申请所述加固结构包括cfrp板条3和记忆合金丝4，两个所述混凝土梁2靠近所述梁柱节点核心区一端分别设有前后贯穿其的通孔，所述记忆合金丝4的两端分别穿过两个所述通孔且通过夹头连接固定，并缠绕在所述混凝土柱1的外周，所述记忆合金丝与对应所述通孔内壁之间的间隙内填充有玻璃胶，两个所述混凝土梁2的梁底分别设有沿其纵向分布且槽口朝下的条形槽5，且每个所述条形槽5的两端延伸至对应所述混凝土梁2的两端齐平，所述cfrp板条3沿左右方向水平设置在所述条形槽5内，且其两端与所述条形槽5的两端齐平，所述cfrp板条3与所述条形槽5的内壁之间填充有环氧树脂胶。

本申请实施例所述梁柱节点的加固结构采用cfrp板条3和记忆合金丝4的方式复合加固，有效的提高梁柱节点的抗震性能。

优选地，所述记忆合金丝4设有多个，两个所述混凝土梁2靠近所述梁柱节点核心区一端分别设有多个上下间隔分布的通孔，且多个所述通孔与多个所述记忆合金丝4一一对应，两个所述混凝土梁2上的通孔一一对应，每个所述记忆合金丝4的两端分别穿过对应的两个所述通孔并通过夹头连接固定。

多个所述记忆合金丝4上下间隔地缠绕在所述混凝土柱上，提高本申请所述加固结构对所述梁柱节点的加固效果。

优选地，两个所述混凝土梁2上对应的两个所述通孔位于同一平面内，每个所述记忆合金丝4分别水平缠绕在所述混凝土柱1的外周。

将记忆合金丝4水平缠绕在混凝土柱1的外周，简化缠绕记忆合金丝的操作。

优选地，所述混凝土柱1的表面涂覆有聚合物砂浆，且多个记忆合金丝4分布在所述聚合物砂浆和所述混凝土柱1的表面之间。

所述聚合物砂浆与混凝土柱的粘接性能好，从而增强记忆合金丝的横向约束力。

优选地，所述混凝土柱1为方形柱，且所述梁柱节点核心区四周的四个拐角处均为弧面。

将所述混凝土柱的四个拐角打磨为弧面，以使记忆合金丝紧贴混凝土圆柱的表面，从而保证所述记忆合金丝对所述混凝土柱的横向约束力。

根据上述梁柱节点的加固结构，提出一种梁柱节点的加固方法，包括以下步骤：

步骤1、在两个所述混凝土梁靠近所述梁柱节点核心区的一端钻孔、开槽，并将孔内和槽内的粉尘、碎屑及杂物清理干净；

步骤2、将所述梁柱节点核心区打磨成弧面，使记忆合金丝的两端分别穿过两个所述混凝土梁上的孔并缠绕在混凝土柱表面，并使记忆合金丝的两端通过夹头连接固定，并向孔内注入高温玻璃胶，在混凝土柱的表面涂抹聚合物砂浆层，并整平混凝土柱的表面；

步骤3、将环氧树脂胶注入槽内至环氧树脂胶的体积为槽容积的一半，将cfrp板条置入槽内并按压，使cfrp板条嵌入环氧树脂胶内部，再向槽内注入环氧树脂胶至所述槽内充满环氧树脂胶。

根据上述加固结构和加固方法，提出本申请的对比例1-2和实施例1。

对比例1

如图4所示，提出本申请的对比例1，对比例1采用的梁柱节点试件包括混凝土柱1和水平分布在所述混凝土柱1左右两侧的两个混凝土梁2，对比例1中的梁柱节点试件的结构如图4a所示，所述混凝土柱的截面尺寸为250mm*250mm，柱高为1800mm，设计混凝土的强度等级为c30，所述混凝土柱的配筋图如图4a和图4b所示，两个所述混凝土梁的截面尺寸均为150mm*250mm，长度为1050mm，所述混凝土柱的配筋图如图4a和图4c所示，其中所述所述混凝土柱的配筋和所述混凝土梁的配筋的纵筋强度等级为hrb400，箍筋强度等级为hpb300。

将对比例1的试件应用于如图5所述的加载装置，所述加载装置包括千斤顶6和作动器7，混凝土柱顶采用千斤顶6加载，作动器7在混凝土柱1上端施加拉力和压力进行低周反复加载，测量对比例1所述梁柱节点试件的荷载-变形特性。

对比例2

与对比例1不同的是，对比例2所述梁柱节点试件还包括两个cfrp板条，两个所述混凝土梁2的梁底分别设有两个沿其纵向分布的且槽口朝下的条形槽5，且两个所述条形槽5沿前后方向间隔分布，每个所述条形槽5的两端延伸至对应所述混凝土梁2的两端齐平，所述cfrp板条3沿左右方向水平设置在所述条形槽5内，且其两端与所述条形槽5的两端齐平，所述cfrp板条3与所述条形槽5的内壁之间填充有环氧树脂胶。

将对比例2的试件应用于如图5所述的加载装置，测量对比例2所述梁柱节点试件的荷载-变形特性。

实施例1

与对比例2不同的是，对比例3所述梁柱节点试件还包括三个记忆合金丝，两个所述混凝土梁2靠近所述梁柱节点核心区的一端分别设有三个上下间隔均匀的分布的通孔，且两个所述混凝土梁2的三个所述通孔一一对应，相互对应的两个所述通孔位于同一水平面上，每个所述记忆合金丝的两端分别穿过对应所述两个通孔并通过夹头连接固定，三个所述记忆合金丝4均水平缠绕在所述混凝土柱1外周，且所述记忆合金丝与对应所述通孔内壁之间的间隙内填充有玻璃胶。

将对比例4的试件应用于如图5所述的加载装置，测量对比例2所述梁柱节点试件的荷载-变形特性。

如图6所示为对比例1-2和实施例1的荷载-变形特性，根据图6中显示的结果，得到以下结论：

(1)对比例1和对比例2中的试件的最大荷载分别约为30000n和35000n，实施例1中的试件的最大荷载约为60000n，因此实施例1中试件与对比例1的试件相比，梁柱节点的承载力提高了50％，实施例1中试件与对比例2中的试件相比，梁柱节点的承载力提高了42％；

(2)实施例1得到的荷载-变形曲线围合成的面积明显大于比例1和对比例2中得到荷载-变形曲线围合成的面积，即实施例1加固后的试件的耗能性能优于对比例1和对比例2中试件的耗能性能，延性增加，抗震性能好。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。