2.5 塑性鉸外移加固方法的可行性

工程實(shí)踐中改善節(jié)點(diǎn)性能的構(gòu)造措施包括轉(zhuǎn)移梁端塑性鉸、梁加腋和梁筋附加錨板等，在新建結(jié)構(gòu)中采用這些構(gòu)造措施可以取得較好的效果，但對(duì)于房屋改造中的節(jié)點(diǎn)加固或?yàn)?zāi)后受損加固節(jié)點(diǎn)，在施工上則存在困難。20世紀(jì)80年代后許多國(guó)家開始進(jìn)行加固框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，目的是通過加固材料提高節(jié)點(diǎn)的承載能力與耗能能力。本節(jié)收集了國(guó)內(nèi)外71個(gè)加固節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（其中加大截面法19個(gè)、粘鋼法9個(gè)、外包鋼法5個(gè)、預(yù)應(yīng)力法4個(gè)，外貼纖維法34個(gè)）與外移塑性鉸法進(jìn)行對(duì)比分析^{[9-11，22，28，36，41，42，48，63，68，74，79，93]}，論證該加固方法的可行性。

圖2.17 不同加固方法承載能力對(duì)比

2.5.1 承載能力

由圖2.17可見，幾種加固方法中加固構(gòu)件與對(duì)比構(gòu)件承載力比值在1.07～1.89之間（本文方法在1.19～1.89之間），均大于1.0，說明加固后節(jié)點(diǎn)承載力均有所提高，本文加固方法能實(shí)現(xiàn)承載力的提高。

2.5.2 耗能能力

由圖2.18可見，幾種加固方法中加固構(gòu)件與對(duì)比構(gòu)件耗能能力比值在0.82～3.86之間（本文方法在1.81～2.79之間），個(gè)別構(gòu)件小于1.0，說明大部分加固后節(jié)點(diǎn)耗能能力有所提高，本文加固方法能實(shí)現(xiàn)耗能量的增加。

圖2.18 不同加固方法耗能能力對(duì)比

2.5.3 抗震加固系數(shù)

在加固工程中，加固材料往往因?yàn)閼?yīng)力滯后難以與原材料協(xié)同工作，導(dǎo)致加固材料不能發(fā)揮相應(yīng)的作用，無法達(dá)到加固目的。因此，加固設(shè)計(jì)中既要考慮承載力提高的因素，同時(shí)也要考慮結(jié)構(gòu)整體性能的改善。圖2.19給出了幾種加固方法承載能力與耗能能力關(guān)系，不難看出承載力提高較小而耗能提高較大的加固構(gòu)件明顯多于承載力提高較大而耗能提高較小的加固構(gòu)件，碳纖維與本文方法尤其明顯。對(duì)于承載力提高較大而耗能提高較小的加固構(gòu)件，加固材料無法得到最大限度的利用，因此有必要引進(jìn)抗震加固系數(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固整體性能的改善。抗震加固系數(shù)指構(gòu)件或結(jié)構(gòu)加固后耗能能力與承載力提高倍數(shù)的比值，目的是通過較小承載力的提高實(shí)現(xiàn)較大的耗能量的增加。

圖2.19 不同加固方法承載能力與耗能能力關(guān)系

圖2.20 不同加固方法抗震加固系數(shù)對(duì)比

由圖2.20可見，幾種加固方法中加固構(gòu)件抗震加固系數(shù)在0.48～3.31之間，而本文方法在1.23～2.34之間，說明經(jīng)本文加固方法加固后的構(gòu)件耗能能力提高均大于承載力的提高，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)抗震性能的改善，因此本文所提加固方法是可行的。

轉(zhuǎn)移梁端塑性鉸已被實(shí)踐證明是一種有效的改善節(jié)點(diǎn)性能的措施，其指導(dǎo)思想是對(duì)梁配筋采取措施加強(qiáng)柱邊截面的抗彎強(qiáng)度，迫使塑性鉸離開柱邊一定距離形成，以推遲或避免柱邊梁筋進(jìn)入屈服，使節(jié)點(diǎn)內(nèi)梁筋粘結(jié)性能得到保證。為了實(shí)現(xiàn)塑性鉸外移，必須使柱面處梁截面抗彎強(qiáng)度超過預(yù)期梁鉸處的抗彎強(qiáng)度，在加固時(shí)，這一點(diǎn)可以通過在柱邊一定范圍內(nèi)布置加固材料實(shí)現(xiàn)，角鋼或焊接鋼板由于具有良好的韌性、較高的強(qiáng)度、焊接性能和表面性能等特點(diǎn)，符合作為轉(zhuǎn)移梁端塑性鉸加固材料的要求。