[发明专利]一种用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱及其施工方法

权利要求书

1.一种用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：包括钢筋混凝土柱和钢套筒；钢筋混凝土柱垂直设置于所述横梁以及楼板之间，且钢筋混凝土柱的截面呈矩形；钢套筒包括四块钢板、连接角钢和端部角钢；四块钢板贴附在钢筋混凝土柱的四个侧壁面；相邻两块钢板之间通过若干个等间距布设连接角钢相连接；每块钢板的顶端和底端均通过端部角钢与横梁或楼板相连接。

2.根据权利要求1所述的用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：所述钢板的宽度小于与所述钢筋混凝土柱相接触面的宽度5cm，所述钢板的长度小于与所述钢筋混凝土柱相接触面的高度10cm。

3.根据权利要求1所述的用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：所述端部角钢上设置有与所述端部角钢截面相垂直的三角形钢肋板。

4.根据权利要求1所述的用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：所述端部角钢与所述楼板之间以及端部角钢与横梁之间填充有砂浆。

5.根据权利要求1所述的用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：设每块钢板的厚度均为t_p，连接相邻两块钢板的连接角钢之间的间距为s_d，则t_p和s_d需根据钢筋混凝土柱加固前的承载力V_cap以及加固后的承载力V_stren和V_cap,stren进行确定。

6.根据权利要求5所述的用钢套筒加固的钢筋混凝土框架柱，其特征在于：t_p和s_d的具体确定方法，包括如下步骤：

步骤1、确定钢筋混凝土柱加固前的承载力V_cap；

步骤2、计算s_d，具体包括如下计算公式：

步骤2-1、s_d的表达式：将加固后钢筋混凝土柱的抗剪强度V_stren表达为关于s_d的函数：

式中，V_d、V_c和V_s分别为钢套筒、钢筋混凝土柱中混凝土和钢筋混凝土柱中箍筋的抗剪强度；

d_c和d_w分别为钢筋混凝土柱的总截面长度和有效截面长度；

F_d为连接角钢抗剪强度，为关于钢板厚度t_p的函数；

N₀为钢筋混凝土柱轴向上的外部总荷载，已知量；

A_c和A_st分别为钢筋混凝土柱横截面积和箍筋的横截面积；

f_c′和f_yst分别为混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度，均为已知量；

s_st为钢筋混凝土柱中箍筋间距，为已知量；

γ_s和γ_c分别为钢材安全系数和混凝土安全系数，均为已知量；

m为钢筋混凝土柱中箍筋肢数或纵筋排数；

步骤2-2、计算s_dmax，通过V≤0.6V_stren计算得到s_d的最大上限值s_dmax；其中，V为钢筋混凝土柱所承受的外部水平向总荷载，为已知值或计算值；

步骤2-3、计算s_dmin，s_dmin为关于钢板厚度t_p的函数，具体通过如下公式计算得到：

V_cap,stren≤0.6V_stren

式中，V_cap,stren为关于钢板厚度t_p的函数；

步骤3、确定钢板厚度初始值t_p0，具体包括如下步骤：

步骤3-1、建立η_M-t_p线性关系曲线：通过理论分析(η_M＝V_cap,stren/V_cap)，获得η_M-t_p线性关系曲线；

步骤3-2、求解实际η_M，具体求解公式为：

η_M＝V/V_cap

步骤3-3、确定钢板厚度初始值t_p0：将步骤3-2求解得到的η_M代入步骤3-1的η_M-t_p线性关系曲线中，进而获得钢板厚度初始值t_p0；

步骤4、确定最佳钢板厚度t_p：最佳钢板厚度t_p需同时满足如下三个约束条件：

约束条件一、V_cap,stren≥V；

约束条件二、ALR≤0.65；其中，ALR为钢筋混凝土柱的轴压比，为关于t_p的函数；

约束条件三、加固后钢筋混凝土柱的抗弯刚度和未加固前钢筋混凝土柱的抗弯刚度相匹配；将步骤3确定的钢板厚度初始值t_p0，代入以上三个约束条件中，当t_p0同时满足以上三个约束条件时，则t_p0即为确定的最佳钢板厚度t_p；否则，以t_p0为起点，增大t_p，当增大后t_p同时满足以上三个约束条件时，则此时的t_p即为确定的最佳钢板厚度t_p；

步骤5、计算s_dmin：将步骤4确定的最佳钢板厚度t_p，代入步骤2-3中，进而得到s_dmin。