本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的鋼板加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌是指結(jié)構(gòu)由于突發(fā)事件的發(fā)生造成結(jié)構(gòu)發(fā)生初始局部破壞，繼而引起與破壞構(gòu)件相連的構(gòu)件連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體倒塌或者大范圍的倒塌。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌的研究尚未成熟。我國(guó)所有現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范僅有《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2010的3.6節(jié)和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010第3.12.1條中給出結(jié)構(gòu)的防連續(xù)性倒塌設(shè)計(jì)原則，并沒(méi)有具體的、具有可操作性的設(shè)計(jì)方法和流程，更沒(méi)有提高既有結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的方法，結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌依然是土木工程界無(wú)法避免的重大問(wèn)題。

在偶然荷載(強(qiáng)震、爆炸、颶風(fēng)等)作用下，框架結(jié)構(gòu)豎向受力構(gòu)件失效后，約束梁會(huì)依次進(jìn)入彈性階段、彈塑性階段，進(jìn)而屈服產(chǎn)生塑性鉸，成為瞬變機(jī)構(gòu)，此時(shí)梁構(gòu)件的計(jì)算跨度和變形突然增大，形成懸鏈線效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的懸鏈線效應(yīng)能夠大幅度減緩因偶然荷載導(dǎo)致柱失效后可能觸發(fā)的連續(xù)倒塌，并成為抗連續(xù)性倒塌的最后一道防線。而既有的結(jié)構(gòu)大多數(shù)的梁上部縱向鋼筋被截?cái)?，?duì)結(jié)構(gòu)形成懸鏈線效應(yīng)起到嚴(yán)重的削弱，不利于抗豎向連續(xù)性倒塌。所以，如何提高既有結(jié)構(gòu)的懸鏈線效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)豎向受力構(gòu)件失效后能防止整體的連續(xù)性倒塌，是工程設(shè)計(jì)中抗連續(xù)性倒塌的重要環(huán)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種能夠提高既有結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的鋼板加固結(jié)構(gòu)，通過(guò)在框架梁和框架柱上設(shè)置鋼板加固結(jié)構(gòu)來(lái)提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的懸鏈線效應(yīng)，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的抗豎向連續(xù)性倒塌性能。

本發(fā)明的第二目的是提供一種提高既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)懸鏈線效應(yīng)的鋼板加固結(jié)構(gòu)的施工方法。

為實(shí)現(xiàn)第一發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鋼板加固結(jié)構(gòu)，包括框架梁、框架柱，所述框架梁為梁體存在上部鋼筋截?cái)嘣O(shè)計(jì)的既有鋼筋混凝土梁，框架梁上部縱向受力鋼筋的鋼筋走向相同且位于多條平行直線上，所述鋼筋走向上的受力鋼筋之間的無(wú)鋼筋區(qū)域?yàn)榭蚣芰旱匿摻罱財(cái)鄥^(qū)，還包括

條形鋼板，包括粘貼區(qū)和位于粘貼區(qū)兩端的附加區(qū)，所述條形鋼板緊貼在框架梁上表面，且粘貼區(qū)覆蓋鋼筋截?cái)鄥^(qū)，附加區(qū)設(shè)有間隔設(shè)置的螺栓孔；條形鋼板緊貼框架梁一側(cè)設(shè)有粘接材料；

L型鋼板，所述L型鋼板包括緊貼在條形鋼板附加區(qū)的水平端和緊貼在框架柱表面的豎直端，水平端設(shè)有間隔設(shè)置的螺栓孔，豎直端沿遠(yuǎn)離水平端方向依次設(shè)有U型件和螺栓孔；L型鋼板的螺栓孔外設(shè)有緊貼在水平端、豎直端的鋼壓板，所述鋼壓板設(shè)有螺栓孔，螺栓孔內(nèi)設(shè)有螺栓；L型鋼板緊貼框架梁或框架柱或條形鋼板一側(cè)設(shè)有粘接材料；

所述U型件的內(nèi)表面分別緊貼在L型鋼板的豎直端和豎直端兩側(cè)的框架柱表面，U型件設(shè)有壓力孔，壓力孔內(nèi)設(shè)有錨栓，用于將U型件和框架柱固定連接；U型件內(nèi)表面設(shè)有粘接材料。

作為本方案的一種優(yōu)選方案，所述螺栓采用M12螺栓。

作為本方案的一種優(yōu)選方案，所述錨栓采用M16錨栓。

為實(shí)現(xiàn)第二發(fā)明目的，一種鋼板加固結(jié)構(gòu)的施工方法，方法包括：

步驟1)計(jì)算條形鋼板尺寸，

條形鋼板寬度w為：

w＝f′_y*A′_s/f_f*h

其中，f′_y為受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A′_s為受力鋼筋的截面面積，f_f為條形鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

粘貼區(qū)長(zhǎng)度l₀為：條形鋼板所在的鋼筋截?cái)鄥^(qū)內(nèi)鋼筋走向上的兩端截?cái)噤摻罱財(cái)嗵幘嚯x的最大值；

附加區(qū)長(zhǎng)度l_sp為：

l_sp≥f_sp*t_sp/f_bd+200mm

其中，f_sp為條形鋼板的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，t_sp為條形鋼板總厚度，f_bd為條形鋼板與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

步驟2)計(jì)算L型鋼板尺寸，

L型鋼板寬度w_L為：w_L≥w；水平端長(zhǎng)度為1000mm；豎直端長(zhǎng)度為500mm；

步驟3)根據(jù)步驟1)、步驟2)和現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境加工條形鋼板和L型鋼板；

步驟4)通過(guò)粘接材料將條形鋼板粘貼在框架梁上表面，且粘貼區(qū)長(zhǎng)度方向覆蓋鋼筋截?cái)鄥^(qū)；

步驟5)通過(guò)粘接材料將L型鋼板的水平端和豎直端外表面分別粘貼在條形鋼板和框架柱表面，且水平端螺栓孔與附加區(qū)螺栓孔形成通孔；

步驟6)在豎直端靠近水平端的內(nèi)表面設(shè)置U型件，U型件內(nèi)環(huán)面通過(guò)粘接材料分別粘貼在豎直端表面和豎直端兩側(cè)的框架柱表面，并在U型件兩端壓力孔內(nèi)設(shè)置錨栓，錨栓穿過(guò)壓力孔并插入框架柱內(nèi)；

步驟7)在豎直端的螺栓孔外設(shè)置鋼壓板，將螺栓依次穿過(guò)鋼壓板和豎直端螺栓孔并插入框架柱內(nèi)；在水平端的螺栓孔外設(shè)置鋼壓板，將螺栓依次穿過(guò)鋼壓板、水平端和附加區(qū)的螺栓孔并插入框架梁內(nèi)。

作為本方案的一種優(yōu)選方案，所述L型鋼板設(shè)置在框架柱頂端時(shí)，L型鋼板的水平端和豎直端內(nèi)表面分別粘貼在條形鋼板和框架柱表面，且豎直端長(zhǎng)度為800mm。

作為本方案的一種優(yōu)選方案，所述條形鋼板需要搭接時(shí)，相鄰兩層鋼板的截?cái)辔恢脩?yīng)錯(cuò)開不小于300mm，并在截?cái)嗵幖釉O(shè)鋼壓板和螺栓進(jìn)行錨固。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過(guò)在框架梁和框架柱上粘貼鋼板，可以較好地解決既有框架結(jié)構(gòu)大變形截?cái)鄳益溇€效應(yīng)不足的問(wèn)題，增強(qiáng)既有結(jié)構(gòu)的抗豎向連續(xù)性倒塌能力。另外，本發(fā)明除采用粘接材料粘接鋼板外，還通過(guò)錨固件固定，在框架結(jié)構(gòu)變形過(guò)程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面內(nèi)切力受力初期通過(guò)膠體傳遞，受力后期通過(guò)螺栓傳遞，兩種加固手段分別針對(duì)不同時(shí)期結(jié)構(gòu)變形。

2、本發(fā)明采用鋼板作為加固材料，不僅取材簡(jiǎn)單，施工方便，而且質(zhì)量易于控制，另外鋼板適用于各種惡劣環(huán)境，對(duì)高溫和強(qiáng)腐蝕性等環(huán)境具有很好的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明加固狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明加固狀態(tài)的俯視圖；

圖3為本發(fā)明布置于框架柱柱頂時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1-3所示，一種鋼板加固結(jié)構(gòu)，包括框架梁1、框架柱2，所述框架梁1為梁體存在上部鋼筋截?cái)嘣O(shè)計(jì)的既有鋼筋混凝土梁，框架梁1上部縱向受力鋼筋的鋼筋走向相同且位于多條平行直線上，所述鋼筋走向上的受力鋼筋之間的無(wú)鋼筋區(qū)域?yàn)榭蚣芰?的鋼筋截?cái)鄥^(qū)，還包括

條形鋼板3，包括粘貼區(qū)5和位于粘貼區(qū)5兩端的附加區(qū)6，所述條形鋼板3緊貼在框架梁1上表面，且粘貼區(qū)5覆蓋鋼筋截?cái)鄥^(qū)，附加區(qū)6設(shè)有間隔設(shè)置的螺栓孔(圖中未標(biāo)出)；條形鋼板3緊貼框架梁1一側(cè)設(shè)有粘接材料(圖中未標(biāo)出)；

L型鋼板4，所述L型鋼板4包括緊貼在條形鋼板3附加區(qū)6的水平端7和緊貼在框架柱2表面的豎直端8，水平端7設(shè)有間隔設(shè)置的螺栓孔，豎直端8沿遠(yuǎn)離水平端7方向依次設(shè)有U型件9和螺栓孔；L型鋼板4的螺栓孔外設(shè)有緊貼在水平端7、豎直端8的鋼壓板11，所述鋼壓板11設(shè)有螺栓孔，螺栓孔內(nèi)設(shè)有螺栓12，作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選，所述螺栓12采用M12螺栓；L型鋼板緊貼框架梁1或框架柱2或條形鋼板3一側(cè)設(shè)有粘接材料；

所述U型件9的內(nèi)表面分別緊貼在L型鋼板4的豎直端8和豎直端8兩側(cè)的框架柱2表面，U型件9設(shè)有壓力孔(圖中未標(biāo)出)，壓力孔內(nèi)設(shè)有錨栓10，用于將U型件9和框架柱2固定連接，作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選，所述錨栓10采用M16錨栓；U型件9內(nèi)表面設(shè)有粘接材料。

如圖1-3所示，一種鋼板加固結(jié)構(gòu)的施工方法，方法包括：

步驟1)計(jì)算條形鋼板3尺寸，

條形鋼板寬度w為：

w＝f′_y*A′_s/f_f*h

其中，f′_y為受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A′_s為受力鋼筋的截面面積，f_f為條形鋼板3的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

粘貼區(qū)5長(zhǎng)度l₀為：條形鋼板3所在的鋼筋截?cái)鄥^(qū)內(nèi)鋼筋走向上的兩端截?cái)噤摻罱財(cái)嗵幘嚯x的最大值；

附加區(qū)6長(zhǎng)度l_sp為：

l_sp≥f_sp*t_sp/f_bd+200mm

其中，f_sp為條形鋼板3的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，t_sp為條形鋼板3總厚度，f_bd為條形鋼板3與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

步驟2)計(jì)算L型鋼板4尺寸，

L型鋼板4寬度w_L為：w_L≥w；水平端7長(zhǎng)度為1000mm；豎直端8長(zhǎng)度為500mm；

步驟3)根據(jù)步驟1)、步驟2)和現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境加工條形鋼板3和L型鋼板4；

步驟4)通過(guò)粘接材料將條形鋼板3粘貼在框架梁1上表面，且粘貼區(qū)5沿長(zhǎng)度方向覆蓋鋼筋截?cái)鄥^(qū)；

步驟5)通過(guò)粘接材料將L型鋼板4的水平端7和豎直端8外表面分別粘貼在條形鋼板3和框架柱2表面，且水平端7螺栓孔與附加區(qū)6螺栓孔形成通孔；

步驟6)在豎直端8靠近水平端7的內(nèi)表面設(shè)置U型件9，U型件9內(nèi)環(huán)面通過(guò)粘接材料分別粘貼在豎直端8表面和豎直端8兩側(cè)的框架柱2表面，并在U型件9兩端壓力孔內(nèi)設(shè)置錨栓10，錨栓10穿過(guò)螺栓孔14并插入框架柱2內(nèi)；

步驟7)在豎直端8的螺栓孔外設(shè)置鋼壓板11，螺栓12依次穿過(guò)鋼壓板11和豎直端8的螺栓孔并插入框架柱2內(nèi)；在水平端7的螺栓孔外設(shè)置鋼壓板11，螺栓12依次穿過(guò)鋼壓板11、水平端7和附加區(qū)6的螺栓孔并插入框架梁1內(nèi)。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選，所述L型鋼板4設(shè)置在框架柱2頂端時(shí)，L型鋼板4的水平端7和豎直端8內(nèi)表面分別粘貼在條形鋼板3和框架柱2表面，且豎直端8長(zhǎng)度為800mm。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選，所述條形鋼板3需要搭接時(shí)，相鄰兩層鋼板的截?cái)辔恢脩?yīng)錯(cuò)開不小于300mm，并在截?cái)嗵幖釉O(shè)鋼壓板11和螺栓12進(jìn)行錨固。

所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的范圍。