2.5 塑性铰外移加固方法的可行性

工程实践中改善节点性能的构造措施包括转移梁端塑性铰、梁加腋和梁筋附加锚板等，在新建结构中采用这些构造措施可以取得较好的效果，但对于房屋改造中的节点加固或灾后受损加固节点，在施工上则存在困难。20世纪80年代后许多国家开始进行加固框架节点的试验研究，目的是通过加固材料提高节点的承载能力与耗能能力。本节收集了国内外71个加固节点的试验数据（其中加大截面法19个、粘钢法9个、外包钢法5个、预应力法4个，外贴纤维法34个）与外移塑性铰法进行对比分析^{[9-11，22，28，36，41，42，48，63，68，74，79，93]}，论证该加固方法的可行性。

图2.17 不同加固方法承载能力对比

2.5.1 承载能力

由图2.17可见，几种加固方法中加固构件与对比构件承载力比值在1.07～1.89之间（本文方法在1.19～1.89之间），均大于1.0，说明加固后节点承载力均有所提高，本文加固方法能实现承载力的提高。

2.5.2 耗能能力

由图2.18可见，几种加固方法中加固构件与对比构件耗能能力比值在0.82～3.86之间（本文方法在1.81～2.79之间），个别构件小于1.0，说明大部分加固后节点耗能能力有所提高，本文加固方法能实现耗能量的增加。

图2.18 不同加固方法耗能能力对比

2.5.3 抗震加固系数

在加固工程中，加固材料往往因为应力滞后难以与原材料协同工作，导致加固材料不能发挥相应的作用，无法达到加固目的。因此，加固设计中既要考虑承载力提高的因素，同时也要考虑结构整体性能的改善。图2.19给出了几种加固方法承载能力与耗能能力关系，不难看出承载力提高较小而耗能提高较大的加固构件明显多于承载力提高较大而耗能提高较小的加固构件，碳纤维与本文方法尤其明显。对于承载力提高较大而耗能提高较小的加固构件，加固材料无法得到最大限度的利用，因此有必要引进抗震加固系数实现结构加固整体性能的改善。抗震加固系数指构件或结构加固后耗能能力与承载力提高倍数的比值，目的是通过较小承载力的提高实现较大的耗能量的增加。

图2.19 不同加固方法承载能力与耗能能力关系

图2.20 不同加固方法抗震加固系数对比

由图2.20可见，几种加固方法中加固构件抗震加固系数在0.48～3.31之间，而本文方法在1.23～2.34之间，说明经本文加固方法加固后的构件耗能能力提高均大于承载力的提高，实现了结构抗震性能的改善，因此本文所提加固方法是可行的。

转移梁端塑性铰已被实践证明是一种有效的改善节点性能的措施，其指导思想是对梁配筋采取措施加强柱边截面的抗弯强度，迫使塑性铰离开柱边一定距离形成，以推迟或避免柱边梁筋进入屈服，使节点内梁筋粘结性能得到保证。为了实现塑性铰外移，必须使柱面处梁截面抗弯强度超过预期梁铰处的抗弯强度，在加固时，这一点可以通过在柱边一定范围内布置加固材料实现，角钢或焊接钢板由于具有良好的韧性、较高的强度、焊接性能和表面性能等特点，符合作为转移梁端塑性铰加固材料的要求。