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外包型鋼加固砌體柱的受力分析

磚柱在采用濕式外包鋼加固時(shí)，由于受到結(jié)構(gòu)形式、荷載位置和使用要求等因素的限制，一般不能將磚柱完全地卸載，因此原柱已處于一種應(yīng)力-應(yīng)變水平，需考慮二次受力的影響。

新外包的角鋼可以和原結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)新增加的外荷載，但是新增加外荷載施加到結(jié)構(gòu)之前，角鋼處于零應(yīng)力應(yīng)變狀志，即存在著應(yīng)力超前和應(yīng)變滯后的現(xiàn)象。

外包鋼在參與受荷時(shí)，不僅承擔(dān)豎向荷載，同時(shí)也對(duì)砌體的橫向變形有一定的約束作用，阻止了砌體的側(cè)向膨脹，磚砌體處于豎向壓應(yīng)力和外包鋼約束產(chǎn)生的側(cè)向壓應(yīng)力作用下的三向應(yīng)力狀態(tài)。

而外包角鋼和扁鋼箍約束磚砌體的變形而受到擠壓，同時(shí)，承受豎向壓應(yīng)力的作用，因而處于一種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。

加固設(shè)計(jì)方案

砌體柱加固設(shè)計(jì)常用的外包型鋼加固方式，宜設(shè)計(jì)成以角鋼為組合構(gòu)件四肢，以鋼綴板圍束砌體的鋼構(gòu)架加固方式。

角鋼與砌體間應(yīng)貼緊，角鋼上頂大梁，下抵基礎(chǔ)，綴板間距不宜過(guò)大，以保證角鋼有效地承擔(dān)分配的荷載，且使砌體強(qiáng)度得以提高。

加固計(jì)算

01 當(dāng)采用外包角鋼(或其他型鋼)加固砌體承重柱時(shí)，其加固后承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值N和彎矩設(shè)計(jì)值M，應(yīng)按剛度比分配給原柱和鋼構(gòu)架。無(wú)論是干式還是濕式，不論角鋼與砌體柱接觸面處涂布或灌注任何粘結(jié)材料，計(jì)算中均不能考慮其粘結(jié)作用。

02 對(duì)已有腐蝕、裂縫或其他嚴(yán)重缺陷的原柱，原柱強(qiáng)度和剛度均受到削弱，因此應(yīng)引入剛度降低系數(shù)。同時(shí)，應(yīng)先剔除腐蝕層并修補(bǔ)后再進(jìn)行加固，并根據(jù)缺陷情況選取原砌體的剛度降低系數(shù)。

03 當(dāng)采用外包型鋼加固軸心受壓砌體構(gòu)件時(shí)，其加固后原柱和外增鋼構(gòu)架的承載力應(yīng)按下列規(guī)定驗(yàn)算：

柱的承載力，應(yīng)根據(jù)其所承受的軸向壓力值Nm，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003的有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)，其砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果確定。若驗(yàn)算結(jié)果不符合使用要求，應(yīng)加大鋼構(gòu)架截面，并重新進(jìn)行外力分配和截面驗(yàn)算。

鋼構(gòu)架的承載力，應(yīng)根據(jù)其所承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值Na，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。計(jì)算鋼構(gòu)架承載力時(shí)，型鋼的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)僅承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別乘以強(qiáng)度折減系數(shù)0.95和0.90。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)乘以強(qiáng)度折減系數(shù)0.85。

構(gòu)造要求

01 當(dāng)采用外包型鋼加固砌體承重柱時(shí)，鋼構(gòu)架應(yīng)采用3號(hào)鋼制作;鋼構(gòu)架中的受力角鋼和鋼綴板的最小截面尺寸應(yīng)分別為L(zhǎng)60mmx60mmx6mm和60mmx6mm。

02 鋼構(gòu)架的四肢角鋼，應(yīng)采用封閉式綴板作為橫向連接件，以焊接固定。綴板的間距不應(yīng)大于500mm。

03 為使角鋼及其綴板緊貼砌體柱表面，應(yīng)采用水泥砂漿填塞角鋼及綴板，也可采用灌漿料進(jìn)行壓注。

04 鋼構(gòu)架兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固。其下端應(yīng)錨固于基礎(chǔ)內(nèi)，上端應(yīng)抵緊在該加固柱上部構(gòu)件的底面，并與錨固于梁、板、柱帽或梁墊的短角鋼相焊接。在鋼構(gòu)架(從地面標(biāo)高向上量起)的2h和上端的1.5h(h為原柱截面高度)節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)，綴板的間距不應(yīng)大于250mm。與此同時(shí)，還應(yīng)在柱頂部位設(shè)置角鋼箍予以加強(qiáng)。

05 在多層砌體結(jié)構(gòu)中，若不止一層承重柱需增設(shè)鋼構(gòu)架加固，其角鋼應(yīng)通過(guò)開(kāi)洞連續(xù)穿過(guò)各層現(xiàn)澆樓板;若為預(yù)制樓板，宜局部改為現(xiàn)澆，使角鋼保持通長(zhǎng)。

06 采用外包型鋼加固砌體柱時(shí)，型鋼表面宜包裹鋼絲網(wǎng)并抹厚度不小于25mm的1:3水泥砂漿作防護(hù)層。否則，應(yīng)對(duì)型鋼進(jìn)行防銹處理。

外包型鋼加固砌體柱，除了其外包鋼與加固的舊磚柱能整體受力共同工作提高柱的承載力外，外包鋼柱形成整體的緊箍，對(duì)原磚柱起到一定的約束作用，使磚砌體處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，提高了磚砌體的抗壓強(qiáng)度和變形，從而提高了磚砌體的極限承載力。

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