[发明专利]一种SMA-ECC复合加固RC框架结构及其施工方法

说明书

本发明涉及一种SMA‑ECC复合加固RC框架结构，包括RC框架梁和RC框架柱，所述RC框架梁端部表面浇筑有ECC加固层，所述RC框架梁在ECC加固层旁边安装有角钢，所述角钢与RC框架节点之间安装有SMA棒材；所述RC框架柱表面设置有箍筋和SMA纵筋，RC框架柱的端部表面浇筑有ECC加固层，其余区域表面浇筑有细石混凝土加固层，ECC加固层和细石混凝土加固层将新设箍筋和SMA纵筋完全覆盖。本发明还提供了上述加固框架结构的施工方法，包括4个施工步骤。本发明可有效减轻地震作用下RC框架结构的破坏，提升RC框架结构的抗震性能和自复位能力，进而提升RC框架结构建筑的可恢复功能，有利于此类建筑抗震韧性的提升。从建筑全寿命评估角度来看，本发明带来的经济效益显著。

技术领域

本发明涉及SMA-ECC复合加固RC框架结构及其施工方法，属于建筑结构工程及加固改造技术领域。

背景技术

钢筋混凝土(reinforce concrete，简称RC)框架结构在我国的中低层建筑结构中应用广泛。目前，经抗震设计的RC框架结构在地震作用下具有较好的变形能力和耗能能力，在大震作用下不会发生倒塌。但是，RC框架结构在中震和大震作用下因产生较大变形而出现较多损伤，并会产生较大残余变形，虽然结构未倒塌，但会造成建筑使用功能中断，严重影响正常生活和生产恢复，并造成巨大的经济损失。

为减轻甚至消除RC框架结构的残余变形，进一步提高其抗震性能，可通过一定技术手段提高其自复位能力。目前，使建筑结构具有自复位功能的技术主要有预应力技术和形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)技术，二者也可结合使用。使用预应力技术提升RC框架结构的自复位能力时，须采用无黏结后张拉预应力方法，并附加额外的耗能系统以提高结构的耗能能力；使用SMA技术提升RC框架结构的自复位能力时，一般是将RC构件中部分钢筋替换为SMA筋材，并使用连接件将SMA筋材与钢筋相连。使用以上方法可在不同程度上提升RC框架结构的自复位能力，但也存在一些问题。例如，使用预应力技术需设置大量预应力锚具，且预应力装置会出现预应力松弛；使用SMA技术时，一般需采用专用连接件将钢筋与SMA筋材进行耦合，且在混凝土中配置SMA筋材也不能明显提高混凝土的抗裂性能。因此，需要同时提高现有RC框架结构在地震作用下的耐损伤能力和自复位能力，以提升其可恢复功能，进而提升现有RC框架结构建筑的抗震韧性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种SMA-ECC复合加固RC框架结构，具有良好的耐损伤性能和自复位能力。使用此类经加固的框架结构的建筑，其抗震韧性可得到有效提升。

本发明采用的技术方案如下：

一种SMA-ECC复合加固RC框架结构，包括RC框架梁和RC框架柱，所述RC框架梁将靠近RC框架节点的端部混凝土保护层去除，并在去除位置表面浇筑有ECC加固层，

所述RC框架梁的前、后侧面在ECC加固层旁边均安装有角钢，所述角钢与RC框架节点之间安装有SMA棒材，所述SMA棒材的一端通过螺帽固接在角钢上，另一端植入RC框架节点中，

所述RC框架柱将表面混凝土保护层去除，并在表面设置有箍筋和SMA纵筋，所述SMA纵筋通过钢筋固定于RC框架柱表面，所述RC框架柱的端部表面浇筑有ECC加固层，RC框架柱端部以外的区域表面浇筑有细石混凝土加固层，所述RC框架柱表面的ECC加固层和细石混凝土加固层将箍筋、SMA纵筋及钢筋完全覆盖。

进一步，所述SMA棒材在RC框架梁的前、后表面的数量至少各2根，其直径不小于16mm，植入RC框架节点的深度不小于10倍SMA棒材直径，RC框架梁端部表面的ECC加固层的长度为RC框架梁的截面高度，所述RC框架梁端部的ECC加固层表面与RC框架梁表面平齐。

进一步，所述RC框架柱表面的SMA纵筋的数量至少有8根，所述SMA纵筋直径不小于16mm，SMA纵筋的长度覆盖全层高，上、下层的SMA纵筋在RC框架节点区域搭接，搭接长度覆盖RC框架节点高度。