Page 251 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 8 期 李曰兵，等： 后置翼墙法加固弱节点型 RC 框架试验研究 1891

1. 2 承载力评价与节点加固必要性判定 l b /2
M bu，j = M bu ⋅ （3）
l b /2 - h c /2
地震中保证节点完好是结构抗倒塌的重要保
l c /2
障，国内外主要抗震规范 ［2，13‑14］ 均高度重视梁‑柱节点 M cu，j = M cu ⋅ （4）
l c /2 - h b /2
的抗震性能，因此对节点的锚固、配箍率等均给出了
M fu = min [( M cu1，j + M cu2，j )，M bu，j，M ju ]=
明确的构造要求。本文研究对象节点区未配箍筋，
min [( M cu1，j + M cu2，j )，M bu，j，β j ⋅ M bu ] （5）
且柱截面偏小导致梁筋锚固长度较短，属于不满足
首先采用规范 ［13］ 公式计算梁、上柱和下柱的抗
构造要求的节点。规范 ［2，13‑14］ 给出的节点承载力计
弯承载力 M bu 、M cu1 和 M cu2 。然后，分别按式（3）和（4）
算 公 式 是 以 满 足 构 造 要 求 为 前 提 的 ，因 此 用 规
计算梁、柱在危险截面处达到抗弯强度时，对应的节
范 ［2，13‑14］ 公式评价不满足构造要求节点的承载力是
点中心处弯矩 M bu，j 、M cu1，j 和 M cu2，j ；利用式（1）和（2）
不合理的。
计算节点抗弯承载力 M ju 。则边节点构件的承载力
SHIOHARA 等 ［15］ 提 出 了 节 点 抗 弯 力 学 模 型 ，
M fu 可由式（5）得到。梁、柱和节点三者中，承载力最
并给出了能够考虑节点细部构造的抗弯承载力的评
小者首先发生破坏。若节点的承载力最小，则该边
价公式。引入下式所示强度折减系数 β j ，即节点的
节点构件将发生节点破坏，需要对节点进行加固，以
强度 M ju 与相邻梁在端部成铰时对应的节点中心弯
满足“强节点弱构件”的抗震概念。
矩 M bu，j 之比：
针 对 本 文 的 原 型 框 架 结 构 中 的 边 节 点 ，利 用
β j=
é ê ê 4( ) 2( ) ù ú ú 式（1）~（5）计算得到柱（M cu1，j +M cu2，j ）、梁（M bu，j ）、节
1
ξ rê ê ê ê 0.85- a t f y + ξ a M cu1，j+M cu2，j -1 + 1 a j f jy ú ú 点（M ju ）的弯矩承载力分别为 90.9、51.4、46.9 kN∙m，
ë b j D b F c M bu，j a t f y û
可见节点的承载力最小，需要对节点进行加固。由
（1）
于在既往研究中暂未发现针对中节点的加固必要性
因此节点抗弯承载力可由下式计算：
判定方法，本文仅对边节点的加固必要性进行了判
（2）
M ju = β j ⋅ M bu，j
定，中节点拟采用与边节点相同的加固参数。
式 中 ，F c 为 混 凝 土 抗 压 强 度 ；b j 为 节 点 有 效 剪 切 宽
度；ξ r 为节点纵横比影响系数；ξ a 为有效柱深比值； 1. 3 加固试件设计
M cu1，j 、M cu2，j 、M bu，j 分别为上柱、下柱、梁在危险截面达
经评价原型框架属于弱节点型框架，需要加固。
到 抗 弯 承 载 力 时 对 应 的 节 点 中 心 处 弯 矩 ；D b 为 梁
对该框架采用在既有框架柱内侧增设 RC 翼墙的方
高；a j 为节点区箍筋总截面积；f jy 为节点箍筋屈服应
法进行加固，翼墙宽度初步设定为既有柱的宽度加
力；a t 和 f y 分别为梁受拉钢筋截面积和屈服应力。
前 期 研 究 ［10］ 针 对 梁‑柱 边 节 点 ，在 利 用 SHIO‑ 混 凝 土 保 护 层 厚 度（20 mm），即 220 mm；翼 墙 厚
HARA 等 ［15］ 方法评价节点承载力的基础上，提出了 度为 100 mm；翼墙与既有结构间采用直径 10 mm
边节点构件承载力评价和失效模式的判定方法。假 的 植 筋 连 接 ，根 据《建 筑 抗 震 加 固 技 术 规 程》（JGJ
［16］
定框架结构在地震力作用下，梁、柱的反弯点均位于 116—2009） ，植筋深度为既有结构侧 12d（d 为植
中点，则边节点构件的弯矩分布如图 3 所示。图 3 筋直径），翼墙侧 15d，梁侧植筋单排布置，柱侧双排
交错布置，翼墙混凝土设计强度为 C40。
中，M c1，j 和 V c1 分别为上柱的弯矩和剪力；M c2，j 和 V c2
分别为下柱的弯矩和剪力；M b，j 和 V b 分别为梁端的 前期研究 ［10‑11］ 提出了如图 4 所示增设翼墙法加
弯矩和剪力。 固边节点的加固力学模型。在地震力作用下，节点
区易产生如图所示的裂缝，梁发生弯曲，增设的翼墙
对梁产生压力 C 和拉力 T（由植筋提供），并阻止梁
的变形和节点裂缝扩展。加固后的节点承载力，在
C 和 T 的作用下，由 M ju 提高至 M ju，r ，如下式所示：

M ju，r = M ju + C ⋅ l C + T ⋅ l T （6）
若加固后节点承载力大于梁在危险截面（翼墙
止 端）达 到 抗 弯 承 载 力 时 对 应 的 节 点 中 心 弯 矩
M bu，r，j ，如下式所示，则能够实现梁早于节点破坏，形
图 3 地震作用下梁‑柱边节点构件弯矩分布图 ［10］
Fig. 3 Bending moment distribution diagram of beam- 成梁端铰机构的加固目标：
column edge joint component under seismic action ［10］ M ju，r > M bu，r，j （7）