包鋼加固是將將型鋼或鋼板包在原結(jié)構(gòu)表面、四角或兩側(cè)，以減輕或取代原結(jié)構(gòu)受力的一種間接加固法。這個整體類似于外套豎向空間構(gòu)架組合結(jié)構(gòu)或相當(dāng)于型鋼勁性混凝土柱，其型鋼結(jié)構(gòu)自身具有較高的承載力。

具體原理是怎樣的呢

型鋼對混凝土柱的外包，類似方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，一方面鋼管對核心混凝土的約束作用使混凝土處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高了混凝土材料的強(qiáng)度和延性。另一方面核心混凝土阻止鋼管壁向內(nèi)屈曲，增強(qiáng)了柱體系的穩(wěn)定性和承載力。

對軸壓方鋼管柱的性能研究，國內(nèi)外很多學(xué)者也都做了大量的工作。但包鋼加固柱又有別于方鋼管混凝土柱。包鋼加固柱是利用粘貼薄鋼板與角鋼組合的空間構(gòu)架對構(gòu)件進(jìn)行加固，是在柱子一次受力后、具有一定應(yīng)力水平時加上去的，只有當(dāng)柱子二次受力時，包鋼結(jié)構(gòu)才對原混凝土柱產(chǎn)生被動約束力。

包鋼結(jié)構(gòu)在梁板樓蓋節(jié)點(diǎn)處往往在構(gòu)造上不能連續(xù)，梁柱節(jié)點(diǎn)處將成為加固的薄弱部位。但包鋼加固與方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也有其共性，它們自身就是一個承重構(gòu)架，具有較大的承載力。此外都是通過鋼結(jié)構(gòu)對混凝土柱產(chǎn)生橫向約束力，使柱中混凝土成為三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高混凝土柱中混凝土的抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而提高了柱子的承載能力和延性。

對于矩形構(gòu)件，大多在矩形構(gòu)件四角包角鋼，橫向用箍板連接，對于圓形柱、煙囪等圓形構(gòu)件，用扁鋼加套箍的辦法加固較多。

建筑工程中常因各種原因要在已有梁柱上大幅度增加荷載，對這類問題往往不僅需要通過加固大幅度提高原結(jié)構(gòu)的承載能力，而且還要求加固后結(jié)構(gòu)的截面增加不多、加固速度快、整體工作性能強(qiáng)、可靠性高等。如梁彎矩增加幅度超過原結(jié)構(gòu)抗力的40%，且采用粘鋼板加固方法加固正彎矩受拉邊，則結(jié)構(gòu)加固后的裂縫寬度和剛度大小往往不滿足要求。

對于受壓柱，有時不但要求大幅提高其承載能力，還要求降低軸壓比，以滿足抗震設(shè)防的延性要求。如果采用粘鋼板加固法加固受壓構(gòu)件，柱子在軸向力作用下，鋼板與混凝土之間產(chǎn)生很大的剝離應(yīng)力，在鋼板承受的豎向應(yīng)力還很小時，鋼板將向外屈曲從而使得加固效果甚微。需要尋求一種既能大幅度提高其承載力，又能使加固后構(gòu)件截面增加不多，而且具有很好的延性和整體工作性能的加固方法。

包鋼加固混凝土承載性分析

不考慮穩(wěn)定系數(shù)，型鋼的軸壓承載力為1 800 kN，對初應(yīng)力系數(shù)為0%，20%，40%，50%的加固疊合柱，分別施加初應(yīng)力0，360，720，900 kN，得到預(yù)加載分析步的位移分別為0，1，2，2.5 mm。

軸壓破壞形態(tài)

有限元計算時典型構(gòu)件混凝土及內(nèi)部原鋼柱的破壞形式，軸壓構(gòu)件破壞時，柱腳混凝土先剝落，低初應(yīng)力系數(shù)的疊合柱柱腳混凝土先被壓碎，然后力轉(zhuǎn)移到型鋼上型鋼屈服；高應(yīng)力系數(shù)的疊合柱型鋼先進(jìn)入屈服，然后混凝土被壓碎，柱子喪失承載能力。

加固時初應(yīng)力系數(shù)對承載力及應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的影響

為不同初應(yīng)力系數(shù)加固的鋼柱在不同階段的反力、位移，混凝土退出工作時，混凝土跨中位移分別為5.99，9.55，2.69，1.12 mm，加固時初應(yīng)力比越高，混凝土延性越差；混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變0.003 3時，鋼骨跨中位移分別為1.58，2.96，3.1，3.5 mm，有初應(yīng)力的疊合柱型鋼位移更大，型鋼應(yīng)變超前。初應(yīng)力系數(shù)大于20%時，初應(yīng)力系數(shù)越大，峰值承載力越小，破壞時鋼骨受力越大。

近年來，用外包鋼加固以提高構(gòu)件承載能力的方法，已被工程界廣泛采用。

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