在東日本大地震災(zāi)害中，鋼筋混凝土框架柱上設(shè)置鋼屋蓋的體育館等建筑，其鋼屋蓋在混凝柱上的支座遭受混凝土破壞和錨栓斷裂等的情況較多。類似的地震災(zāi)害過去也發(fā)生過。有的混凝土遭破壞后從高處落下造成危險(xiǎn)后果。體育館等建筑在地震時(shí)作為避難設(shè)施，使用的人很多，提出緊急的加固對策是很有必要的。
加固工法兩例
鋼屋蓋支座的承載力極限取決于錨栓何時(shí)斷裂或混凝土何時(shí)破壞。混凝土破壞造成的承載力降低，如圖1所示，可考慮在支座下方用鋼板加固。加固工法例1是對柱頭部位進(jìn)行整體約束。在鋼筋混凝土柱的正面和背面用鋼板覆蓋，用貫通式圓鋼棒進(jìn)行安裝。此時(shí)要對柱反力較大處充分固定。加固工法例1中對柱的突出部分進(jìn)行了約束，此時(shí)對受鋼板約束的構(gòu)件要從側(cè)面安裝錨栓且錨栓要選擇適合的位置，從鋼筋和其它錨栓間穿過，同時(shí)要確保錨栓有合適的受剪承載力。施工后的錨栓必須打入至足夠的深度。
加固后驗(yàn)算：1）地震時(shí)屋蓋可傳遞的最大內(nèi)力；2）加固后支座錨栓群的承載力；3）加固后支座混凝土的承載力；4）對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體的承載力做全面考察，檢驗(yàn)是否能夠承受地震時(shí)由屋蓋傳來的最大作用力。對受力復(fù)雜的大跨空間結(jié)構(gòu)，作用力難以預(yù)測，加固用的螺栓群的承載力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
圖1 加固工法兩例
承載力計(jì)算方法的考慮
用鋼板約束后以及用鋼棒加固后的構(gòu)件，其承載力驗(yàn)算的前提是此時(shí)的受力情況。加固構(gòu)件起作用時(shí)，考慮混凝土已因破壞失去承載力，僅由錨栓傳遞內(nèi)力。加固前后，構(gòu)件下部會出現(xiàn)如圖2所示的情況，其中，左邊是加固件未設(shè)置時(shí)的傳力情況，右邊是加固件設(shè)置后的傳力情況。加固的目的是在錨栓群達(dá)到最大承載力時(shí)被加固的構(gòu)件不受破壞。
圖2 加固前后構(gòu)件下部的傳力情況
其次，要考慮混凝土破壞并介入后力的作用點(diǎn)。如圖3所示，混凝土上部和柱鋼筋靠上部位可假設(shè)為內(nèi)力作用點(diǎn)（圖中q是錨栓群最大承載力，此箭頭位置是內(nèi)力作用點(diǎn)；l是內(nèi)力作用點(diǎn)至施工后鋼棒重心間的距離；l是施工后上下鋼棒間的距離）。
如上所述，先設(shè)定加固件的作用力和力的作用點(diǎn)，然后進(jìn)行鋼板、圓鋼棒或施工錨栓的設(shè)計(jì)。圖3表示，驗(yàn)算圓鋼棒及后續(xù)施工錨栓的承載力時(shí)，不僅要考慮錨栓群的最大受剪承載力，在內(nèi)力作用點(diǎn)，不能忽略圓鋼棒或施工錨栓的重心偏離引起的偏心作用。關(guān)于鋼板，如圖4所示，屈服線假設(shè)的平面外受彎在設(shè)計(jì)時(shí)須予以考慮。這樣做出的設(shè)計(jì)，錨栓群具有最大的受剪承載力，加固后的支座才能足以受力。
圖3 加固件內(nèi)力考慮
圖4 屈服線假設(shè)