框式结构以其布置灵活、实用性强等优点,在现代建筑中得到了广泛的应用,我们看到的大部分建筑都属于框架结构。近几年来,地震的频繁发生,严重威胁着人们的生命和财产,导致人们认识到建筑物抗震加固的重要性,对于常见的框架结构来说尤为重要。
众所周知,框架结构中,墙不承重,只起围护和隔离作用,柱是主要的承重构件,承担整个结构竖向荷载和水平力所产生的附加荷载。当框架柱受到破坏时,其后果往往不堪设想,因此在抗震加固中,应更加重视框架柱的抗震加固。在地震作用下,框架柱的破坏形式主要有:
折弯破坏
在地震中,弯曲破坏是框架柱常见的破坏形式,通常发生在柱顶或柱底,伴随有较大变形。混凝土在破坏过程中受压、剥落,伴随着钢筋弯曲,钢筋可达到屈服强度。
剪切性破坏
剪断法是指框架柱在反复荷载作用下,混凝土表面产生斜向裂缝,随后发生钢筋拉断或箍筋张开,然后纵向钢筋屈曲,造成突发性脆性破坏。按具体的破坏形式,可以分为剪切受压破坏、剪切受拉破坏、剪切斜拉破坏。
粘合开裂破坏
粘结破坏有两种类型,一种是由于钢筋与混凝土之间的握持力不足被拔除;另一种是当框架柱出现裂缝后,在反复荷载作用下出现新的粘结裂缝,导致混凝土的剥离和破坏。
上述三种破坏模式,都会导致框架结构的破坏。要提高框架柱的抗震性能,还需从提高柱的承载能力和变形能力入手,从破坏机理入手。现在使用较广泛的有增大截面加固法、外粘钢加强法、碳纤维加固法等。
加大截面加固法是一种适用范围较广的加固方法,对原框架柱尺寸较小或轴压比明显偏高的构件,可以发挥明显的抗震加固效果。此法的缺点也比较明显,增加原有构件的体积会使建筑空间减小,同时影响其它构件的受力性能。
外粘钢加强法是利用结构胶将型钢框架与混凝土粘结在一起,共同受力。外粘钢能改善结构性能,对使用空间的影响相对较小,而对外露钢构件防火、防腐要求较高。
碳纤增强法能有效提高框架柱轴心受压、斜截面承载力、位移等性能。采用碳纤维布加固框架柱,使其对原有结构的扰动小,基本不增加重量,同时不影响结构的外形,具有轻质高强、施工简单、抗震性能提高明显的优点。