外包角钢加固钢筋混凝土柱轴心受压承载力计算方法研究

钢筋混凝土柱外包角钢加固法的研究

第 2 5卷第 4期20 0 8年 1月 2

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文章编号： 0 04 3 ( 0 8 0~ 7 90 1 0— 9 9 2 o ) a0 1— 5

外包角钢加固钢筋混凝土柱轴心受压承载力计算方法研究卢亦焱史健勇 黄银粜(汉大学 1 0 7武汉 ) (卜海交通大学武 02 3 2 0 3上海 ) 000。

摘要：外包角钢加固混凝土柱轴心受压试验研究结果表明，包角钢一方面直接参与承受轴向压外力，另一方面与缀板形成钢骨架体系约束内部混凝土，而提高了被加固柱的极限承载力和延性。从 在试验研究的基础上，分析了角钢和混凝土的受力状态。采用极值法和简化法两种计算角钢加固 混凝土柱轴心受压承载力的计算方法，虑到角钢体系对混凝土的约束作用 .考将核心混凝土划分为双轴受压区及三轴受压区，计算结果与试验结果吻合较好。本文所提出的简化计算方法计算简其便，可为工程应用提供参考。

关键词：角钢；固；加混凝土柱；承栽力；算方法计中图分类号： TU3 5 3 7.文献标识码： A 仍为加固工程中采用的主要方法之一，得到广泛地应用。外包角钢加固可分为湿式外包钢和干式外包钢两种。当外包钢与}凝土柱间以乳胶水泥粘贴或昆

1引言 我国建国后大量建造的建筑，由于许多因素的影响，导致使用寿命缩短或承载力降低，中主要包其

建筑结构胶灌浆等方法粘结时称为湿式外包钢加固。湿式外包钢加固时，混凝土与外包角钢能整体协同工作。当外包钢与混凝土柱问无粘结，或虽填

括：理老化、学腐蚀、物化混凝土碳化、设计标准的提高等等；受水灾、灾、灾及地震等灾害，结遭风火使构、构件遭到损坏。因此，在大量的混凝土结构需存要进行维修加固补强，:救混凝土结构由于设计如补

塞有灌浆料但仍不能确保结合面剪力有效传递时，称为干式外包钢加固。干式外包钢加固时，包钢外骨架与原构件不能整体工作，此只能单独受力。彼 与

湿式外包钢相比，式外包钢施工更为简便，承干但载力提高不如湿式外包钢有效。 本文外包钢加固混凝土柱主要指湿式外包钢，

不当、工错误和材料质量不符合要求等原因造成施的质量问题；已建混凝土结构因需要增加结构荷对载而进行技术改造。所以，究和发展经济的、研可靠的加固技术具有重要的理论意义和社会经济效益。目前在混凝土柱加固工程中，应用较多的有扩大截面法、预应力加固法、间接加固法，外包角钢加固法、复合加固法等I]各种加固方法均有各自的 ,

在外包钢加固凝土柱试验研究的基础上，其承昆对载力计算方法进行探讨，为工程应用提供参考。

2试验概况 本次试验共进行了 8根方柱轴心受压试验，试件

特点，在不同的加固工程中得到了应用。外包角钢加固混凝土柱，于具有施工简便、力可靠、大由受增构件尺寸小、大幅度提高柱的承载力等优点，能目前

截面尺寸为 10 5mmx 10 5mm,高 60柱 0 mm。混凝土

*基金项目：国博士后科学基金资助项目( 0 2 3 17;北省青年杰出人才基金 ( 0 4 B 1 )中 2 0 0 14 )湖 2 0 AB 0 4来稿日期：0 70—3修回日期：0 80—3 2 0—61 2 0—62

第一作者简介：亦焱。,9 5年生，士，汉大学土木建筑工程学院。授；究方向…结构工程。E mal y l9 1 1 3 cm卢男 16博武教研 _ i: yu0@ 6 .o

钢筋混凝土柱外包角钢加固法的研究

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第 2卷 5

采用 C 0实测同条件养护下的混凝土立方体抗压强 3,

度为 3. N 7 4 mm一。试件有素混凝土柱、筋？凝钢昆土柱( 4 1 )压试验及外包角钢 ( 0配 02轴 L 3 mm×

3承载力计算方法 3 1受力机理分析 .

3rm) 0 a轴压试验，体试验情况见文献 E]具 6。对于素混凝土对比柱，加载至极限荷载的 8 0时。凝土柱中间出现微小纵向裂缝，着荷载的增混随

由前面的试验结果分析，固柱轴心受压承载加

力由混凝土的贡献、筋的贡献以及钢骨架体系约纵束的贡献三部分组成。响承载力的因素很多，影主要因素有混凝土的抗压

强度、向含钢率、板间距以纵缀及角钢的边长。随含钢率的提高，试件的弹性工作阶段延长，限承载力逐渐提高。主要是由于随含钢极这

大，裂缝扩展迅速，最终导致混凝土柱被压坏。对于普通的钢筋混凝土柱，当荷载较小时， N与 e基本呈比例关系。临近破坏时，混凝土保护层脱落，向钢纵筋受压屈曲而向外凸出，凝土被压碎，件被破混试坏。柱属于典型的轴心受压短柱的材料破坏，坏该破前元明显预兆。

率的提高，角钢在试件中分配承载力增大，而混凝土分配的荷载则相对减少，而延长了混凝土的弹性因工作阶段；同时，随含钢率的提高，试件的塑性强化阶段的变化速度加快，由于含钢率越高，包钢骨体外系阻止核心混凝土向外膨胀的约束作用加强，因而试件强化阶段的变化速度加快。随缀板间距的减少，

角钢加固的混凝土方柱，当荷载小于破坏荷载的 5~ 6时，与 e基本呈比例关系， O O N截面应

力分布均匀，符合平截面假定，筋、钢混凝土和角钢的压应变基本相同。着荷载的增加，随在混凝土表面出现少量细小的裂缝，此时』与 e\,不再呈比例关系 . 应变增长较快。当临近极限荷载时，变迅速增长，应

试件的承载力逐渐增大，是因为缀板间距越小，这钢骨体系对混凝土的约束作用越强，心混凝土的强核度越大，混凝土与角钢共同工作的能力越强；反之， 钢骨体系对混凝土的约束作用减弱，凝土过早摆混脱钢骨的约束而产生裂缝、破坏。设在常用的角钢假品种中，宽厚比在一定范围内可以保证角钢的稳定性，在这种情况下，钢的边长越长，混凝土的约角对

角钢和箍板向外鼓出，缝不断加宽。裂随着“”的砰声响，角钢与混凝土剥离，因压屈而外凸，筋混凝配土则保护层脱落，筋外凸。纵混凝土被压碎而破坏。 试验结果表明，外包角钢短柱的受力性能与普通钢筋混凝土柱的相似，主要有以下特点一。 l 1外包角钢短柱的角钢表面外露，凝土仅与角 )混

束作用越明显，约束效果越好。文在受力机理分析本的基础上，出两种方法计算角钢约束混凝土柱的提承载力。

钢内表面

接触，粘结力与摩擦力比较小，其同时，没有混凝土保护层来约束角钢向外弯曲。因此，外包角

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