侧向钢板加固钢筋混凝土连梁的抗剪强度

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发布时间：2021-09-06

资料介绍

侧向钢板加固钢筋混凝土连梁的抗剪强度
朱勇，周云
(广州大学土木工程学院，广东广州510006)
摘要：钢筋混凝土连梁是剪力墙结构中的一个重要构件。许多因素都可能要求对结构中连梁进行加固处理。
本文研究了在钢筋混凝土连梁两侧用螺栓固定钢板加固连梁后，对连梁的强度计算分析。运用混合分析方法和
滑移应变的概念，得出了钢板与钢筋混凝土连梁截面间纵向和横向相对滑移位移表达式；以该相对滑移量为变
量的加固后连梁的钢板截面与钢筋混凝土梁截面的内力表达式。由螺栓连接组的剪力一滑移关系、混凝土的抗
压强度、极限压应变和钢板截面的应变分布，根据平衡条件得出加固后连梁的抗剪强度。
关键词：连梁；加固；钢板；滑移；强度
中图分类号：TU375．1 文献标识码：A 文章编号：1672—7037(2008)04-0115—04
剪力墙结构是高层建筑中常用的主要抵抗水
平载荷(风和地震荷载)的结构形式。连接相邻
独立墙片间的梁常称为连梁。在地震作用下，连
梁的刚度、强度及延性对整个结构体系的行为表
现有极大的影响 J。局部连梁的失效可引起结构
的抗侧力系统的整体失效【2】。随着科学技术及经
济、社会的发展，在过去建成的没有考虑抗震设
计或由过时规范设计的连梁；以及由于时间因素、
钢筋强度的退化、混凝土强度的降低、建筑物用
途的改变、需要增加结构构件强度和新的安全要
求等，都会要求对连梁进行加固处理。
本文介绍了在中等程度跨高比连梁两侧采用
螺栓固定钢板的方法加固后，连梁的抗剪强度的
计算方法。基于推导出的、考虑滑移效应的、钢
板与钢筋混凝土连梁组合协同变形的、变形协调
方程，由材料本构性质，根据平衡条件，确定加
固后连梁的强度。该计算方法，可为应用工程师
对连梁加固的强度设计和螺栓连接设计，提供理
论依据。
1 连梁两侧用螺栓连接钢板加固
连梁加固的实验研究见文献【3】，加固中用两
块钢板在两端用螺栓连接到连梁的两侧面，且螺
栓连接位置处在连梁两端的剪力墙上。研究表明，
加固后的连梁具有很好的抗震性能，不仅强度增
加、变形能力增强，而且耗能性提高、延性性能
也有所增强。更重要的是，加固后连梁的等效刚
度几乎保持不变；这对抗震非常有利，在地震作
用下，没有额外刚度的增加，就不会产生附加的
内力。实验研究表明，该加固连梁在外荷载作用
下，混凝土梁和钢板间的组合作用，不同于一般
普通的在受拉面上用钢板加固的框架梁的组
合作用。边界约束上，框架梁一般简化为两端简
支，而连梁两端具有相同转角及相对侧移位移；
外力作用下钢板和梁间的滑移关系上，框架梁只
在纵向有相对滑移，连梁不仅在纵向有相对滑移
而且在横向亦有相对滑移。在确定加固连梁的抗
剪强度时，要充分考虑加固连梁本身的变形、受
力特点。
2 组合加固的变形协调条件
对连梁组合加固的力学分析【6】时，假定钢板
和混凝土处于弹性状态，而连接螺栓在全荷载作
用下处于理想塑性状态。Oehlers and Sved171的研
究表明这种假定来模拟组合梁的结构行为是合理
的，可行的。在侧向力作用下，连梁内力为以中
点为反弯点、沿梁跨度线性分布的弯曲内力，及
均布的剪力作用。图1显示了在外力作用下的加