钢筋混凝土梁柱节点加固研究综述

摘要：梁柱节点是框架结构的关键构件，起着传递、分配内力和保持框架结构整体性的作用。本文总结了钢筋混凝土梁柱节点的加固方面的研究现状，为未来的研究方向提供参考。

关键词：梁柱节点；加固；综述

中图分类号： TU528.571 文献标识码： A 文章编号：

1 概述

梁柱节点是框架结构的关键构件，起着传递、分配内力和保持框架结构整体性的作用。主要由梁柱相交的节点核心区，以及与核心区相连的梁、柱端构成。在混凝土结构设计中，节点的力学性能往往决定了框架结构的整体受力情况。同时框架节点的破坏会对结构整体的安全性能产生不利影响，后果非常严重。当框架节点由于一些原因：诸如设计或施工不当，使用功能或环境改变，对结构抗震要求提高等原因造成承载力不足，延性、刚度不满足要求时，需对其进行加固补强。本文总结了钢筋混凝土梁柱节点的加固方面的研究现状，为未来的研究方向提供参考。

2 主要加固方法

近年来，对钢筋混凝土梁柱节点的加固方法主要包括：注入树脂修复、更换材料、混凝土外包加固、外包钢加固以及纤维复合材料加固等。这些方法根据所需的人力财力，都有各自的应用范围。这些方法的根本目的就是改善梁柱之间的受力模式，使其分配的内力更加合理。当框架节点的破坏模式由柱的屈服或节点脆性破坏转变为框架梁段塑性铰区域转动破坏时，结构的整体承载力和延性将大为改观，同时也符合强柱弱梁的设计思路。下面将对这些研究方法的主要研究进展进行介绍。

3 加固方法研究进展

3.1 注入树脂修复

对梁柱节点在受理过程中产生的裂缝进行注入树脂修复是较早的加固方法。French等学者最早开展了相关的实验研究[1]。他们使用真空浸渍技术修复了由于不适当锚固导致损伤的单向和双向连续节点。试验结果表明，真空浸渍的树脂修复可以有效修复大面积的损伤。这种方法同样被Beres等[2]学者采用，但他们的实验结果显示这种修复对于节点的抗震性能没有明显改善。此后的相关研究都表明，使用树脂修复加固后的框架节点，其钢筋的锚固性能难以达到破坏前的水平，因此这种加固对改善梁柱节点的力学性能的效果相对较差。

3.2 更换材料

当节点受到较大程度的损坏时，可以考虑更换部分或全部的纵向受力钢筋、混凝土保护层等。Karayannis等[3]学者通过试验表明，对于不含箍筋的节点，这种加固修复方法可以有效提高节点的极限承载力和延性。Tsonos使用更高强度混凝土替代了原先的混凝土，修复了两个框架节点试件[4]。试验结果表明，节点的强度、刚度及耗能能力有了明显的提高。但这种方法也存在局限性，当需要加固的构件无法接近或需更换的部位不方便处理时，这种加固方法在实际工程中难以推广。

3.3混凝土外包加固

混凝土外包在柱子的加固中也可称为增大截面法，这是最常使用的一种加固方法。通过增大混凝土的受力截面，提高构件的承载能力。众多学者的研究表明，混凝土外包可以有效提高框架节点的力学性能，但其存在的主要问题包括：首先，会导致大量的混凝土施工工作，延长修复周期；其次，增大了构件的尺寸就相对的减少了房屋的使用空间和净高；最后，增加了结构的重力荷载，这在考虑地震作用时是尤为不利的。

3.4 外包钢加固

许多研究表明，使用外包钢板法可以有效提高梁柱节点的承载力和延性。Corazao等人对梁柱板节点进行了加固，采用方法为：使用螺栓和树脂将钢板包在柱子四周，同时焊接加劲肋，同时在钢板外浇筑了一层混凝土保护层[5]。Beres等人[2]考虑了两种不同的钢板布置方案，对中节点和边节点分别进行了加固。为了避免梁底钢筋屈服，中节点采用螺栓锚固钢板在梁底的加固方法，同时用钢钉将钢板与柱子相连。经过加固，节点的破坏区域发生了改变，同时极限荷载增加了20%，刚度增大10%到20%，而耗能能力没有明显改善。对于边节点，加固的目的主要在于将塑性铰区域固定在梁中，同时增加对节点的侧向约束。因此，钢板主要被布置在柱的上下端，这样的结果为：极限荷载增大33%，初始刚度增大12%，同时构件的耗能能力大大提高。

3.5 纤维复合材料加固

从1998年开始，学者开始考虑使用纤维复合材料加固梁柱节点。Prota等人[6]使用碳纤维筋与外贴片加固了承受三种不同轴压力的中节点。Ghobarah等人[7]测试了四组边节点试件。试件被设计成为剪切破坏模式，经过玻璃纤维片材加固后，破坏模式发生了变化。由于采用的具体加固方式不同，加固效果差异很大。对于锚固处理较好的试件，破坏多发生于梁端塑性铰区域，而锚固措施不到位时，会发生片材剥离，试件发生剪切破坏。整体来说，使用纤维复合材料加固具有质量轻、施工方便、加固效果比较不错等优点，但其锚固措施需要充分考虑。

4 结语

经过对针对梁柱节点的主要加固方法的总结，可以比较其优势与不足。总体来说，在能保证锚固和构造要求的的前提下，使用纤维复合材料加固可以获得较好的加固效果与施工经济性。

参考文献

French, C. W.; Thorp, G. A.; and Tsai, W. J., “Epoxy Repair Techniques for Moderate Earthquake Damage,” ACI Structural Journal, V. 87, No. 4, July-Aug. 1990, pp. 416-424.

Beres, A.; El-Borgi, S.; White, R. N.; and Gergely, P., “Experimental Results of Repaired and Retrofitted Beam-Column Joint Tests in Lightly Reinforced Concrete Frame Buildings,” Technical Report NCEER-92-0025, SUNY/Buffalo, 1992.

Karayannis, C. G.; Chalioris, C. E.; and Sideris, K. K., “Effectiveness of RC Beam-Column Connection Repair Using Epoxy Resin Injections,” Journal of Earthquake Engineering, V. 2, No. 2, 1998, pp. 217-240.

Tsonos, A. G., “Seismic Rehabilitation of Reinforced Concrete Joints by the Removal and Replacement Technique,” European Earthquake Engineering, No. 3, 2001, pp. 29-43.

Corazao, M., and Durrani, A. J., “Repair and Strengthening of Beamto-Column Connections Subjected to Earthquake Loading,” Technical Report NCEER-89-0013, SUNY/Buffalo, 1989.

Prota, A.; Nanni, A.; Manfredi, G.; and Cosenza, E., “Selective Upgrade of Beam-Column Joints with Composites,” Proceedings of the International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, Hong Kong, Dec. 2001.

Ghobarah, A., and Said, A., “Shear Strengthening of Beam-Column Joints,” Engineering Structures: The Journal of Earthquake, Wind and Ocean Engineering; V. 24, No. 7, July 2002, pp. 881-888.