混凝土框架结构加固技术综述

摘要： 针对框架结构在地震作用下不良破坏模式及框架结构常见的破坏形态，分析了框架结构破坏原因，结合框架结构实际，提出适用于框架结构的加固方法，指出这些加固方法的特点及应用中需要完善的地方，并采用归纳类比的方法对这些加固技术进行系统的分类，指明现行加固技术的不足之处，为框架结构加固技术的发展提供参考。

Abstract： In view of the bad damage mode and common forms of damage of the frame structure under earthquake， this paper analyzes the causes of the damage of frame structure. Combined with the actual structure of the frame， the reinforcement methods suitable for the frame structure are put forward， and the characteristics and defects of these reinforcement methods are pointed out. The reinforcement technologies are systematically classified， and the shortcomings of the existing reinforcement technology are pointed out， which can provide reference for the development of frame structure reinforcement technology.

关键词： 框架结构；加固技术；FRP加固；复合加固

Key words： frame structure；reinforcement technology；FRP reinforcement；composite reinforcement

中图分类号：TU377.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0113-02

0 引言

框架Y构又称构架式结构，是由梁和柱以刚接或铰接的形式连接而成的结构体系。其主要优点是：跨度大，空间分隔灵活；墙体不承重故自重较轻且侧向刚度较柔而构成延性，有利于抗震；梁和柱利于标准化施工，节约材料，可以灵活地配合建筑平面布置。因具备良好的结构优势，故框架结构被广泛应用于各类公共建筑中，据相关统计，各类形式的框架结构在我国建筑结构中大约占三分之一，而且这一比重将会不断增大。

框架结构对于人们的生产生活具有重要作用，但历次地震作用表明，框架结构的混凝土构件破坏严重，尤其是柱，墙和梁柱节点的破坏尤为严重。主要原因是由于框架结构节点处应力集中显著，且侧向刚度小，在强烈地震的作用下容易产生较大的侧向位移，故而在地震中破坏较为严重。破坏程度较轻的结构如果不采取相应的措施势必会影响其正常使用，而拆除则会造成资源的极大浪费。因此合理地把握建筑物的损伤，科学的运用加固技术，可使得已损建筑物的功效达到最大化[1-3]。

1 框架结构的破坏

据相关统计，在地震作用下框架结构梁柱的破坏大多表现为“强梁弱柱”，轻则柱端混凝土开裂、剥落，钢筋，重则柱端混凝土压酥、纵向钢筋屈服，呈灯笼状。而梁与现浇楼板共同工作，出现相对少的损伤，少量现浇楼板的裸梁在梁端出现裂缝。这是一种不良的破坏模式，与现行的设计规范中框架结构的设计破坏模式“强柱弱梁”相背离。

1.1 破坏模式 在地震作用下，混凝土框架结构常见的破坏模式可以分为：柱铰模式、梁铰模式和梁柱铰混合模式三类[4]。

柱铰模式，是指结构在地震作用下，框架柱柱端首先进入塑性状态，出现塑性铰，而梁端状态仍为弹性，不出现塑性铰。这种破坏模式是最不利的，会在极大削弱结构的稳定性和承载能力，产生薄弱部位，发生局部破坏。

梁铰模式，指框架结构的塑性铰位置主要在梁端部和底层柱脚部位，在地震作用下主要通过梁端塑性铰的塑性变形来消耗地震输入能量，并保证其他部位的框架柱始终保持弹性状态。这是最理想也是最有利的一种破坏机制，从理论上讲，可以使结构拥有好的延性和耗能能力。

梁柱铰混合模式，介于梁铰模式和柱铰模式之间，是最常见的一种破坏模式。主要是指框架结构以梁端部出铰为主，允许在一定位置的柱端出现塑性铰。这样既避免了薄弱楼层的局部破坏，又使结构通过较多数量的梁铰及一定数量的柱铰耗散地震能量[5]。

1.2 破坏形式 框架结构在不同因素的作用下其破坏形式也不同。本文就地震作用下，框架结构构件的破坏形式、破坏原因加以分析。①填充墙的破坏。原因：在地震荷载作用下，由于填充墙刚度相对较大，承担相对大的荷载，而其抗剪承载力较低故产生破坏。破坏形式有：墙体表面出现45°斜裂缝。在应力集中区如：窗角、门口等部位易产生八字或人字形斜裂缝等。②梁、柱及其节点破坏。破坏原因：主要是因为强度和延性不足引起。在地震作用下的一般破坏规律为：梁受损较轻，而柱则受损严重，特别柱顶破坏尤为显著。柱的破坏形式主要有柱表面有水平裂缝产生甚至贯通的水平裂缝，或混凝土压酥，柱筋呈灯笼状外露、压屈及钢筋绷断。梁的破坏形态较为常见，一般为梁身出现上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。梁柱节点附近有斜裂缝产生，混凝土开裂或剥落，这是最常见的受损表现。③建筑结构层间破坏。原因：由于施工或设计问题，结构构件质量刚度不均匀，特别是底层，在地震荷载下易发生弹塑性变形乃至破坏[7]。