粘钢加固框架结构的力学性能分析-湖北加固公司
粘钢加固，损伤框架结构，地震作用
对于钢筋混凝土结构的加固研究，自从钢筋混凝土结构诞生以来就已存在，只是以前的研究没有系统化、理论化。第二次世界大战后，除了大规模的恢复建设外，旧房的维修和改造日趋重要。同时，由于钢筋混凝土结构的广泛使用，随着钢筋混凝土结构理论的日趋完善，钢筋混凝土结构的加固研究也逐渐系统化、理论化。
一、试验概述
本次试验是对已经损伤的一品框架结构进行粘钢加固，为了与原结构进行比较，还设计了对比件，加固框架试件的配筋与对比试件相同。通过对损伤试件的分析，由刚度退化系数分析方法计算求得加固钢板的用量为3mm厚的Q235钢板，加固部位为损伤严重的柱上下端部。
二、加载方式
试验主要是研究在地震作用下粘钢加固框架结构的力学性能，所以本次试验采用拟动力加载的方式进行，加载时柱按照轴压比3加载竖向力，其大小为每根柱100KN，在正式加载前对试件进行预加载，正式加载分荷载控制阶段和位移控制阶段，在荷载控制阶段，每级加载循环一次，位移加载阶段每级加载循环三次。
三、试验数据分析
1、滞回曲线分析
1）对比试件
对比试件为钢筋混凝土的框架结构，在试验之前受到水平力的往复作用直到破坏，在本次试验前，对混凝土压碎和开裂处进行了修复。在试验中，从滞回曲线可以看到，在加载的力还没有达到梁柱开裂荷载时，曲线就有稍微的跳动，有个平缓段出现，然后曲线接着以线性的方式继续，出现这一现象的原因是由于之前试件受力留下的细微裂缝没有修补上，在力的作用下，细微裂缝加宽，变形突然增加。滞回曲线的加载曲线在每一次加载过程中，曲线的斜率随荷载的增大而减小，且减小的程度在加快；比较各次同向加载曲线，后次比前次的斜率逐渐减小，说明了反复荷载下构件的刚度退化。在卸载阶段刚开始卸载时曲线陡峭，恢复变形很小。荷载减小后曲线趋向平缓，恢复变形逐渐加快，即所谓的恢复变形滞后现象。曲线的斜率随反复加卸载次数而减小，表明了结构卸载刚度的退化。全部卸载后，构件留有残余变形，其值随反复加卸载次数不断地积累增大。数次反复荷载以后，正反向加载曲线上出现了拐点，形成了捏拢现象，而且捏拢现象逐次增大。捏拢现象可以用压弯构件的受力状态加以解释：以柱根部截面为例，构件达正向最大弯矩时，变形最大，柱截面受拉钢筋早已屈服而出现很大塑性变形，裂缝开展宽，两旁混凝土粘结破坏；完全卸载后，虽然仍有轴力作用，但残余变形仍然存在，受弯裂缝没有闭合，开始受拉的钢筋（右侧）虽然受压但总应变仍为伸长，截面左侧也有残余变形和压应力；开始反向加载后，左侧的混凝土和钢筋(A`S)逐渐由压转为拉，而截面右侧只有钢筋(AS)受压，因而变形增长大，P-δ曲线平缓。当右侧钢筋受压屈服，原有裂缝逐渐闭合并开始受压后，变形增长速度减慢，P-δ曲线的斜率加大，形成反弯点。继续反向加载，截面下部混凝土的受压塑性变形增加，左侧的钢筋受拉屈服和裂缝开裂，构件刚度再次减小，位移由正向转为负向；当构件达反向最大弯矩，左侧受弯（拉）裂缝很宽，钢筋滑移大。
2)加固试件
加固试件是对损伤后的钢筋混凝土框架结构进行粘钢加固，加固量是根据损伤后刚度退化情况计算得到。在试验中，构件的受拉钢板屈服之后，受拉钢筋才屈服，受拉钢板在屈服时的水平力为47.58KN，受拉钢筋屈服时的水平力为49.7KN，他们相差2.12KN，对滞回曲线的影响基本相同，荷载继续地往复作用，混凝土受拉裂缝不断地开展和延伸，钢筋和钢板的拉应变和混凝土的压应变逐渐地积累增大，总变形持续地增大，而承载力变化不大。此时，试件的正反向加、卸载曲线与对比试件基本相同。
在加固试件的滞回曲线中，正向加载的最大力要大于反向加载的最大力，出现这一情况是由于在正向加载时，受拉一侧的钢板和混凝土之间剥离较严重，钢板屈曲严重，而受压一侧的钢板与混凝土之间的剥离较轻，加载引起的钢板屈曲不严重，这样就引起在反向加载时受拉一侧的钢板和混凝土能较正向加载时更好的协调工作，对于受压一侧的钢板和混凝土虽然剥离但在剥离不严重，钢板没有发生弯曲失稳的情况下，可以考虑按照各自的刚度大小来分配所受力的大小。出现一侧钢板和混凝土之间的剥离较严重的情况是由于在粘贴钢板时，柱上端的锚固方法的不同照成的。比较两个试件的滞回曲线，可以看到，对比试件在加载时的滞回曲线的斜率要比加固试件加载时滞回曲线的斜率要大，说明对比试件的刚度退化较加固试件的要大，按理论设计时，两个试件的延性系数都是按3设计的，但是实际上，对比试件的延性系数为2.813加固试件的延性系数为3.474，加固试件中钢板的弹塑性性能要好耗能能力要强，因此，加固试件的延性应该更高一些。
2、试件的刚度退化分析
由试验数据分析可得
刚度退化曲线
从刚度退化曲线可以清楚的判断出两个试件的刚度退化率基本是相当的，这也从另一个方面说明了加固前的剪切型框架在加固后依然是剪切型，即开始的计算理论是正确的。同时由刚度退化曲线也可以看到，加固试件的刚度在后期的退化要较开始退化时严重，这是由于到了后期加固钢板发生弯曲时结构刚度很快降低造成的，对比试件则刚好相反，开始时刚度退化较大，后期渐趋平缓，主要是由于对比试件内部未修补的微裂缝对截面刚度的影响，在后期，裂缝发展稳定刚度退化曲线趋于平缓。
四、小结
目前，对于粘钢加固框架结构的分析研究还不是很多，通过本次实验我们可以得出在地震作用下粘钢加固框架结构的方法可以提高结构的承载力和延性，有利于框架结构的抗震，但对于实际的框架结构加固，则要考虑二次受力的问题，在这方面还有待于进一步的研究。