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包钢加固法是一种间接加固方法,利用横向木条或箍筋作为连接件,在原结构的表面、角落或两侧包裹型钢或钢板,以降低或替代原结构的应力。这种组合结构类似于外竖向空间框架或相当于型钢混凝土柱,其钢结构本身具有较高的承载力。
外包型钢混凝土柱类似于方钢管混凝土结构。一方面,钢管对核心混凝土的约束使混凝土处于三维压应力状态,从而提高混凝土材料的强度和延性。另一方面,核心混凝土防 止钢管壁向内屈曲,增 强了柱系统的稳定性和承载力。
国内外许多学者对轴压方钢管柱的性能研究做了大量的工作。但是,钢骨加固柱不同于方钢管混凝土柱。钢骨柱由粘钢钢板和角钢组成的空间框架加固,是在柱一次受力并有一定应力水平时增设的。只 有当柱子受到两次应力时,钢骨结构才对原混凝土柱产生被动约束力。
包钢结构在梁板连接处不能形成连续结构,梁柱节点将成为加固的薄弱部位。但是,外包钢加固和方钢管混凝土结构也有其相似之处,它们本身就是一个承载能力很大的承重框架。另外,钢结构对混凝土柱施加侧向约束,使柱内混凝土成为三维压应力状态,从而提高混凝土柱内混凝土的抗压强度,进一步提高柱的承载力和延性。
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对于矩形构件,角钢多包裹在矩形构件的四角,通过箍板水平连接。对于圆形构件,如圆柱和烟囱,通常用扁钢和钢箍来加固。
在施工中,由于各种原因,现有梁、柱上的荷载往往会大大增加。对于这类问题,往往不仅要通过加固大大提高原结构的承载能力,而且要求加固后的结构截面增加不多,加固速度快,整体工作性能强,可靠性高。如果梁弯矩增加超过原结构抗力的40%,正弯矩受拉边缘采用粘贴钢板加固,加固后的结构裂缝宽度和刚度往往不符合要求。
对于受压柱,有时不仅要求大幅度提高其承载力,还要求降低轴压比以满足抗震设防的延性要求。如果用粘贴钢板的方法加固受压构件,柱在轴力作用下,钢板与混凝土之间会产生很大的剥离应力,当钢板的竖向应力仍然很小时,钢板会向外屈曲,使加固效果不大。有必要寻求一种既能大幅度提高其承载能力,又能使被加固构件截面增加很少,且具有良好延性和整体工作性能的加固方法。近年来,在工程领域中广泛采用了外包钢加固构件的方法。