既有框架柱箍筋间距不满足抗震规范的分析处理

一、问题提出

某7度区框架结构，抗震等级二级，框架柱实际箍筋间距未满足规范要求。本文简单介绍对此问题的分析和加固处理建议。

（1）部分抽检框架柱箍筋加密区箍筋间距（140）不满足设计图纸要求，也不满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）第6.3.7条第2款要求。

（2）经复核验算，由于箍筋间距偏大，柱箍筋加密区实际体积配箍率不满足《抗规》第6.3.9条第3款要求；但按实际配箍验算的柱抗弯、抗剪承载力满足小震及中震弹性设计要求。

二、加固思路

柱斜截面受剪承载力满足设计要求的情况下，限制柱的箍筋最大间距和最小体积配箍率的作用主要是约束混凝土、提高混凝土的强度和延性；对于既有结构柱延性不足而进行抗震加固时，可采用全长无间隔地环向连续粘贴纤维布的方法（简称环向围束法）进行加固。

结合本项目情况，建议采用以下两种体积配箍率之差的包络值，根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）第10.8节的规定进行加固处理：

a、对箍筋最大间距不满足《抗规》第6.3.7条第2款的要求的情况，考虑在满足箍筋最小直径、最大间距，及箍筋最大肢距（二级抗震等级）要求情况下对应的体积配箍率与实际箍筋间距情况下对应的体积配箍率之差进行加固；

b、对柱实际体积配箍率不满足《抗规》第6.3.9条第3款的情况，按实际体积配箍率与最小体积配箍率之差进行加固。

三、算例分析

以该项目的某一中柱为例：

1. 柱砼强度为C35，截面尺寸650mm×650mm，原设计配置4×4复合箍，间距100mm，直径12的箍筋。柱轴压比0.7，最小配箍特征值λv取0.15，根据《抗规》第6.3.9条, 最小体积配箍率按下式计算：

ρ_vmin=λ_vf_c/f_yv=0.15×16.7/360=0.6958%

上式中f_c取16.7N/mm²，f_yv取360N/mm²。

2. 柱净高2.3m，初步估算剪跨比（H_n/2h₀）不大于2，根据《抗规》第6.3.9条, 剪跨比不大于2的柱，箍筋加密区体积配箍率不应小于1.2%,取ρ_vmin=1.2%。

3. 实际体积配箍率ρ_v

根据本项目检测鉴定报告，本层该柱加密区箍筋最大间距为140，对应的实际体积配箍率ρ_v按下式计算：

ρ_v=（n₁l₁+n₂l₂）A_sv/A_cor/s=（4×600+4×600）×113.1/600^2/140=1.077%；

4. 根据《抗规》第6.3.7条，剪跨比不大于2的二级框架柱，柱的箍筋最大间距不能大于100，二级柱最小的直径为8；以及第6.3.8条，柱的纵向钢筋间距不宜大于200；根据以上两个条件；构造配置4×4肢箍，间距100，直径8的箍筋，满足箍筋最大间距构造要求的体积配箍率ρ_v按下式计算：

ρ_v=（n₁l₁+n₂l₂）A_sv/A_cor/s=（4×600+4×600）×50.3/600^2/100=0.671%；

5. 实际箍筋间距超过规范要求的情况下；根据本项目检测鉴定报告，本柱加密区箍筋最大间距为140，对应的构造上要求的体积配箍率ρ_v.e按下式计算：

ρ_v.e=（n₁l₁+n₂l₂）A_sv/A_cor/s=（4×600+4×600）×50.3/600^2/140=0.479%；

6. 采用环向围束法进行加固。根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）10.8.2条：

ρ_f＝2n_ft_f(b＋h)/A_cor

式中A_cor—环向围束内混凝土面积(mm²)；

正方形：A_cor＝bh-(4-π)r²=650×650-（4-3.14）×20²=422156(mm²)；

正方形截面，k_c＝0.66；b_f=200(mm)；S_f=200(mm)；f_f=2300(N/mm²)；

?_yv0=360(N/mm²)。

碳纤维：采用3层0.111厚的碳纤维布无间隔的环向连续粘贴。

ρ_f＝2n_ft_f(b＋h)/A_cor=2×3×0.111×（650+650）/422156=2.0509×10^-3

环向围束法加固示意

四、小结