预应力包钢法加固框架梁柱节点抗震性能的试验研究
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摘要
预应力包钢法是采用张拉高强度螺栓，并通过角钢传递使构件预先受
压，以提高其受剪承载力的一种加固方法。本文主要研究了其对提高框架
梁柱节点受剪承载力的作用，探讨这种新加固技术在工程上应用的可行
性。为了更清楚明确这种加固技术的有效性和影响因素，本文首先对预应
力包钢法加固钢筋混凝土梁进行了研究。该课题主要包括以下几个方面：
一、 预应力包钢法加固钢筋混凝土梁受剪承载力的试验研究
本文对七根预应力包钢法加固钢筋混凝土梁在静载作用下受力性能
进行了研究，验证了预应力包钢法的有效性，为其加固框架节点的研究奠
定基础。试验研究表明：使用预应力包钢法来提高钢筋混凝土梁的抗裂度
和受剪承载力是十分有效的。本文还对加固梁抗裂度和受剪承载力进行了
理论分析，并提出了抗裂度和受剪承载力计算公式，其与试验结果比较符
合。
二、 预应力包钢法加固框架梁柱节点抗震性能的试验研究
本文对四个梁柱节点试件在周期反复荷载作用下受力性能进行了研
究，验证了预应力包钢法加固框架梁柱节点的有效性，为实际应用奠定基
础。试验研究证明：此种加固方法对提高框架梁柱节点的抗裂度和受剪承
载力是十分有效的；加固试件的抗震性能也得到了明显的改善，节点的剪
切变形明显减小，节点的延性提高，强度退化和刚度退化都趋于缓和，耗
能能力提高，可见预应力包钢加固节点是一种有效的加固方式，在实际工
程中可以推广应用。本文提出了相应的预应力包钢法加固框架梁柱节点受
剪承载力设计计算公式，其计算结果与试验数据可较好吻合，且偏于安全，
可以满足实际工程设计的要求。本文还根据试验中的现象提出了一些设计
建议，以供设计人员参考。
三、预应力包钢法加固框架梁柱节点的关键技术
鉴于预应力包钢法在实际应用中存在的问题，本文对扭矩和螺栓预拉
力的实验数据以及对两根钢筋混凝土梁和加固节点的长期观测结果进行
了研究，确定了实际扭矩的计算公式和预应力的最终损失量，为实际应用
奠定了基础。
It is a new reinforced method with stretching high-strength bolt and make joint core
zone compressive by angel steel. In this paper its effect on strengthening shear capacity
of reinforced concrete frame joint is studied, and the effectiveness of this reinforced
method is presented. And in order to know the effect and influencing factor of this
technology clearly, in this paper the reinforced concrete beams strengthened with this
method is studied at first. The program includes such experimental researches as
follows:
1. Experimental research on shear capacity of reinforced concrete beams with
the method
This paper studied the performance of seven beams enclosed with
prestressed bolt under static loading, verified its validity, and so laid a
foundation for the reinforcement of the joint. The experimental research
indicates the method can advance effectively the cracking load and shear
capacity on the base of the rational analysis, a simplified design formula is
proposed and it can meet the experiment.
2. Experimental research on seismic behavior of frame joint strengthened
with the method
The seismic behavior of four specimens of strengthening frame
beam-column joints enclosed with prestressed bolt is studied under cyclic
loading, proofed this method is effective, and make a base for its practice. The
experiment conclude: it is very effective for improve the crack resistance,
shear capacity and seismic behavior of frame joint reinforced with this method.
So this method is valid which can be used in practice. The design formula of
shear capacity is proposed; the calculated value can meet the experiment value,
and it can satisfy actual engineer designing. Finally some design suggestion
put forward in this paper, which can meet the engineering requirements.
3. Moment technology on frame beam-column joint strengthened with the
method
Because of lots of questions in the procedure of using this method, it takes
a long term observed result about beam and joint is studied and inference the
formula and last lost value. It would establish the fundaments for actual
application.
压，以提高其受剪承载力的一种加固方法。本文主要研究了其对提高框架
梁柱节点受剪承载力的作用，探讨这种新加固技术在工程上应用的可行
性。为了更清楚明确这种加固技术的有效性和影响因素，本文首先对预应
力包钢法加固钢筋混凝土梁进行了研究。该课题主要包括以下几个方面：
一、 预应力包钢法加固钢筋混凝土梁受剪承载力的试验研究
本文对七根预应力包钢法加固钢筋混凝土梁在静载作用下受力性能
进行了研究，验证了预应力包钢法的有效性，为其加固框架节点的研究奠
定基础。试验研究表明：使用预应力包钢法来提高钢筋混凝土梁的抗裂度
和受剪承载力是十分有效的。本文还对加固梁抗裂度和受剪承载力进行了
理论分析，并提出了抗裂度和受剪承载力计算公式，其与试验结果比较符
合。
二、 预应力包钢法加固框架梁柱节点抗震性能的试验研究
本文对四个梁柱节点试件在周期反复荷载作用下受力性能进行了研
究，验证了预应力包钢法加固框架梁柱节点的有效性，为实际应用奠定基
础。试验研究证明：此种加固方法对提高框架梁柱节点的抗裂度和受剪承
载力是十分有效的；加固试件的抗震性能也得到了明显的改善，节点的剪
切变形明显减小，节点的延性提高，强度退化和刚度退化都趋于缓和，耗
能能力提高，可见预应力包钢加固节点是一种有效的加固方式，在实际工
程中可以推广应用。本文提出了相应的预应力包钢法加固框架梁柱节点受
剪承载力设计计算公式，其计算结果与试验数据可较好吻合，且偏于安全，
可以满足实际工程设计的要求。本文还根据试验中的现象提出了一些设计
建议，以供设计人员参考。
三、预应力包钢法加固框架梁柱节点的关键技术
鉴于预应力包钢法在实际应用中存在的问题，本文对扭矩和螺栓预拉
力的实验数据以及对两根钢筋混凝土梁和加固节点的长期观测结果进行
了研究，确定了实际扭矩的计算公式和预应力的最终损失量，为实际应用
奠定了基础。
It is a new reinforced method with stretching high-strength bolt and make joint core
zone compressive by angel steel. In this paper its effect on strengthening shear capacity
of reinforced concrete frame joint is studied, and the effectiveness of this reinforced
method is presented. And in order to know the effect and influencing factor of this
technology clearly, in this paper the reinforced concrete beams strengthened with this
method is studied at first. The program includes such experimental researches as
follows:
1. Experimental research on shear capacity of reinforced concrete beams with
the method
This paper studied the performance of seven beams enclosed with
prestressed bolt under static loading, verified its validity, and so laid a
foundation for the reinforcement of the joint. The experimental research
indicates the method can advance effectively the cracking load and shear
capacity on the base of the rational analysis, a simplified design formula is
proposed and it can meet the experiment.
2. Experimental research on seismic behavior of frame joint strengthened
with the method
The seismic behavior of four specimens of strengthening frame
beam-column joints enclosed with prestressed bolt is studied under cyclic
loading, proofed this method is effective, and make a base for its practice. The
experiment conclude: it is very effective for improve the crack resistance,
shear capacity and seismic behavior of frame joint reinforced with this method.
So this method is valid which can be used in practice. The design formula of
shear capacity is proposed; the calculated value can meet the experiment value,
and it can satisfy actual engineer designing. Finally some design suggestion
put forward in this paper, which can meet the engineering requirements.
3. Moment technology on frame beam-column joint strengthened with the
method
Because of lots of questions in the procedure of using this method, it takes
a long term observed result about beam and joint is studied and inference the
formula and last lost value. It would establish the fundaments for actual
application.
引文
参 考 文 献
[1]唐九如，钢筋混凝土框架节点抗震，东南大学出版社，1989
[2]框架节点专题研究组，低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱节点核
心区抗剪强度的试验研究，建筑结构学报，1983，(6)
[3]框架节点专题研究组，低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱节点核
心区受力分析，建筑结构学报，1982，(6)
[4]陈永春，高红旗，马颖军，反复荷载下钢筋混凝土平面框架梁柱节点受
剪承载力以及梁筋粘结锚固性能的试验研究，中国建筑科学研究院结
构所科研项目，1993，(11)
[5]傅剑平，游渊，白绍良，钢筋混凝土框架节点传力机构分析，重庆建筑
大学学报，1996，18(2)
[6]傅剑平，游渊，白绍良，钢筋混凝土框架节点受力特征分类，重庆；重
庆建筑大学学报，1996，18(2)
[7]徐福泉，碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究，[博士学位论文]，
北京；中国建筑科学研究院，2001，8
[8]谢剑，碳纤维织物增强钢筋混凝土梁承载能力的试验研究，[硕士学位
论文]，天津；天津大学，1999,(12)
[9]赵彤，刘明国，张景明，抗震加固方法在国外的若干新发展，建筑结构，
2001，31(3)
[10]钟益村，钢筋混凝土框架不配箍筋节点的抗震鉴定和加固方法，建筑
科学，1987， (3)
[11]金国芳，李见令，李思明，框架节点加固的抗震性能试验研究，工程
抗震，2000，(3)
[12]李见令，梁发云，钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固，建筑技术，
2001，32(6)
[13]龙明英，钟益村，高小旺，某框架结构梁柱节点抗震鉴定和加固试验
研究，建筑科学，1988，(1)
[14]马乐为，刘瑛，周小真，姜维山，钢筋混凝土框架中节点粘钢加固抗
震性能试验研究，西安；西安建筑科技大学学报，1996，28
[15]刘瑛，申建红，粘钢加固框架节点的变形分析，青岛；青岛建筑工程
学院学报，1997，18(3)
76
参 考 文 献
[16]蔡健，徐进，苏恒强，TN 胶粘钢加固钢筋混凝土梁柱节点的试验研究，
华南理工大学学报（自然科学版），2001，29(9)
[17]赵鸿铁，钢筋混凝土框架梁柱节点的抗裂度，建筑结构学报，1990，
11(6)
[18]焦心亮，张连德，钢筋混凝土框架顶层中节点抗震性能研究，建筑结
构，1995，(11)
[19]唐九如，冯纪寅，庞同和，钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度
试验研究，南京；南京工学院学报，1985，(4)
[20]蒋永生，蓝宗建，冯纪寅，钢筋混凝土框架节点梁端抗震性能的试验
研究，南京工学院学报，1980，(3)
[21]胡朝斌，唐九如，在反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱边研究，南
京；南京建筑工程学院学报，1986，(1)
[22]张连德，钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度的研究，建筑技术
通讯（建筑结构），1983，(3)
[23]张连德，钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的研究，建筑结构学报，
1987，(2)
[24]徐云扉，胡庆昌，陈玉峰，施昌，低周反复荷载下两跨三层钢筋混凝
土框架梁柱受力性能的试验研究，建筑结构学报，1984，(2)
[25]赵国藩，李树瑶等，钢筋混凝土结构的裂缝控制，1991
[26]钢筋混凝土结构设计与构造， 85 年设计规范背景资料汇编，中国建
筑科学研究院，1985
[27]过镇海著，“钢筋混凝土原理”，清华大学出版社
[28]Ahmed Ghobarah, A.Said, Shear Strengthening of Beam-column Joints,
Engineering Structure 24(2002) 881-888
[29]Sergio M.Alcocer, James O.Jirsa, Strength of Reinforced Concrete Frame
Connections Rehabilitated by Jacketing, ACI Structure Journal, May-June
1993 249-261
[30]Jianchun Li, Steve Bakoss, Bijian Samali, Reinforcement of Concrete
Beam- column Connections with Hybrid FRP Sheet, composite structure,
47(1999) 805-812
[31]M.Fayet, J.P.Brossard, On the Designation of Joints, Mechanism and
Machine Theory 34 (1999) 527-548
[32]Arthur H.Nilson, Design of Concrete Structure, 1997
77
参 考 文 献
[33]Jianchun Li, Bijian Samali, Lin Ye, Behaviour of concrete beam-colunm
connections reinforced with hybrid FRP sheet, Composite Structure,
57(2002)357-365
[34]A.Ghobarah, Ashraf Biddah, Dynamic analysis of reinforced concrete
frames including joint shear deformation, Engineering Structures 21(1999)
971-987
[35]A.S.Elnashai, Analysis of the damage potential of the Kocaeli (Turkey)
earthquake of 17 August 1999, Engineering Structures 22(2000) 746-754
[36]G.Huber, F.Tschemmernegg, Modelling of beam-to-column joints, J.
Construct. Steel Res. 45(2000) 199-216
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[28]Ahmed Ghobarah, A.Said, Shear Strengthening of Beam-column Joints,
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47(1999) 805-812
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[32]Arthur H.Nilson, Design of Concrete Structure, 1997
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[33]Jianchun Li, Bijian Samali, Lin Ye, Behaviour of concrete beam-colunm
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[34]A.Ghobarah, Ashraf Biddah, Dynamic analysis of reinforced concrete
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971-987
[35]A.S.Elnashai, Analysis of the damage potential of the Kocaeli (Turkey)
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[36]G.Huber, F.Tschemmernegg, Modelling of beam-to-column joints, J.
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