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7.2 计算方法
7.2.1 当采用外包角钢(或其他型钢)加固砌体承重柱时,其加固后承受的轴向压力设计值N和弯矩设计值M,应按刚度比分配给原柱和钢构架,并应符合下列规定:
1 原柱承受的轴向力设计值Nm和弯矩设计值Mm应按下列公式进行计算:
2 钢构架承受的轴向力设计值Na和弯矩设计值Ma应按下列公式进行计算:
7.2.2 当采用外包型钢加固轴心受压砌体构件时,其加固后原柱和外增钢构架的承载力应按下列规定验算:
1 原柱的承载力,应根据其所承受的轴向压力值Nm,按现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的有关规定验算。验算时,其砌体抗压强度设计值,应根据可靠性鉴定结果确定。若验算结果不符合使用要求,应加大钢构架截面,并重新进行外力分配和截面验算。
2 钢构架的承载力,应根据其所承受的轴向压力设计值Na,按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定进行设计计算。计算钢构架承载力时,型钢的抗压强度设计值,对仅承受静力荷载或间接承受动力作用的结构,应分别乘以强度折减系数0.95和0.90。对直接承受动力荷载或振动作用的结构,应乘以强度折减系数0.85。
3 外包型钢砌体加固后的承载力为钢构架承载力和原柱承载力之和。不论角钢肢与砌体柱接触面处涂布或灌注任何粘结材料,均不考虑其粘结作用对计算承载力的提高。
7.2.3 当采用外包型钢加固偏心受压砌体构件时,可依据本规范第7.2.1条及第7.2.2条的规定,分别按现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003和《钢结构设计规范》GB 50017进行原柱和钢构架的承载力验算。
7.2.1 试验表明,外包型钢对原柱的横向变形有约束作用,使原柱处于三向受压状态,从而间接地提高了原柱的承载力。由于约束作用与钢构架的构造及施工质量有很大关系,受力机理复杂,研究不够充分,因此计算中不考虑约束作用对承载力的提高,仅将其作为安全储备。
外包型钢加固法可分为干式和湿式两种。干式外包型钢加固法是型钢直接外包于被加固构件四周,型钢与构件间无任何连接。这种加固法不考虑结合面传递剪力。湿式加固法又分成两种:一种是用改性环氧树脂胶压注的方法,将角钢粘贴在砌体构件上;另一种是角钢与被加固构件之间留有一定的间距,中间压注灌浆料,实际上是一种外包型钢和外包混凝土相结合的复合加固法。由于砌体强度等级偏低,整体性差,其界面即使采用结构胶粘结,也难以有效地传递剪力。从试验破坏情况来看,角钢多是在两缀板间弯扭屈曲破坏;这也说明角钢与砌体不能形成整体截面共同工作。因此无论是干式还是湿式,不论角钢与砌体柱接触面处涂布或灌注任何粘结材料,计算中均不能考虑其粘结作用。由于以上原因,计算加固后构件承载力时,外包型钢与原构件所承受的外力按各自的刚度比例进行分配,然后分别计算。
对已有腐蚀、裂缝或其他严重缺陷的原柱,原柱强度和刚度均受到削弱,因此引入刚度降低系数。同时,应先剔除腐蚀层并修补后再进行加固,并根据缺陷情况选取原砌体的刚度降低系数km。考虑到外包型钢与原构件的协同工作条件较差,因此弯矩分配时引入协同工作系数η=0.9。
本条采用的是截面刚度近似计算公式,与精确计算公式相比,仅略去型钢绕自身轴的惯性矩,其所引起的计算误差很小,完全可以不计。
7.2.2 角钢在轴向力和砖砌体侧向压力作用下,两缀板间角钢产生压弯应力,砌体侧向压应力一般不是太大,且主要由缀板承受,对角钢来说可以忽略不计。对角钢影响较大的有两个因素:一者,四肢角钢加工不可能绝对均匀,在试验中虽然精心制作仍有误差,试验中四肢角钢的应变值不一致充分说明了这点,一般可根据施工精度和承受荷载的特点取0.85~0.95钢材强度折减系数;二者,从试验破坏情况来看,角钢多是在两缀板间弯扭屈曲破坏,说明缀板间的单肢验算不可忽略。
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