王婷，张磊，崔鹏艳

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000）

1 引言

建筑结构加固是通过一定的方法或手段对原结构特殊部位予以加固补强，使其能够满足新的使用要求。建筑结构加固的原因有以下三点：①原有结构由于设计、施工等建造质量问题或者使用维修不当等原因，结构存在安全隐患；②由于某些原因需要改变建筑结构的用途，而原结构无法满足要求；③地震后国家发布了新的抗震规范，提高了抗震设防等级，原有建筑无法达到现行抗震规范要求。

建筑结构加固的方法有很多，比如增大截面加固法、增补钢筋加固法、外包钢加固法、纤维增强复合材料加固法、阻尼填充墙加固法、改变受力体系加固法、防屈曲耗能支撑加固法等，加固前需分析结构的具体需求，选用合适的加固方法和合理的加固方案。本文主要介绍预应力钢带加固技术及其研究现状。

2 预应力钢带加固技术

西安建筑科技大学杨勇教授从快递包裹外包装上缠绕的胶带获得灵感，设想出采用钢带绕梁、柱及框架节点缠绕一圈对结构或构件进行加固，即预应力钢带加固技术。预应力钢带加固技术是采用气动打包机，将高强度钢带安装固定于钢筋混凝土梁、柱及节点四周，对梁、柱以及节点的混凝土形成横向约束，很大程度上提高了构件的变形能力。预应力钢带安装时，可通过控制空压机压强的大小调节预应力程度，钢带两端通过专门的闭式锁扣相连接，解决了锚固问题，其预应力损失较小。相对于其他的加固方法，预应力钢带加固技术施工操作方便、加固效果良好、成本相对低廉、耐久性好，因此其推广应用价值较高。

2012年以来，杨勇老师课题组连续数年研究钢带加固技术对建筑结构或构件的承载力、刚度、变形、抗震性能等方面的提升效果，完成了一系列关于钢带加固梁、柱、节点、框架的试验研究。

3 研究现状

郭梁[1]的《预应力钢带加固混凝土梁抗剪性能试验研究与数值模拟》中，采用预应力钢带对6个钢筋混凝土梁进行了抗剪加固，完成了6个加固试件和1个普通简支梁的对比试验，研究分析在不同的钢带间距、不同的钢带层数以及不同的倒角情况下，加固梁的破坏形态、受剪承载能力、钢带应变等问题。结果表明，采用预应力钢带加固后的钢筋混凝土梁，其斜截面承载能力和变形能力得到大幅提升，且钢带间距对其影响最显著。针对不同的剪跨比及预应力，利用ANSYS软件对指定钢带间距下的6根混凝土梁进行了抗剪性能的有限元模拟，开展了加固试件受剪承载力等研究。依据试验过程和钢带应变数据，分析钢筋混凝土梁在预应力钢带抗剪加固条件下的受力机理，提出利用桁架模型对加固试件进行承载力分析。在其基础上，结合测量数值与模拟结果，推导了钢筋混凝土梁在采用预应力钢带抗剪加固后，其受剪承载力的极限承载力计算公式。

赵飞[2]的《预应力钢带加固高轴压比钢筋混凝土柱抗震性能研究》中，设计并制作了4个钢筋混凝土柱，其中1个是对比试件RC（试验轴压比为0.52），另外3个是加固试件JRC1、JRC2和JRC3，加固试件设计采用不同的试验轴压比和钢带间距。试件JRC1试验轴压比为0.52，钢带间距为100mm，试件JRC2试验轴压比为0.62，钢带间距为100mm，试件JRC3试验轴压比为0.52，钢带间距为50mm。通过4个试件的低周反复荷载试验，分析裂缝开展过程、滞回曲线、刚度曲线、延性性能、耗能性能、极限承载力等指标，得出以下结论：①预应力钢带可以减缓试件的刚度退化和强度退化，提高试件的变形能力和耗能性能；②在钢带间距相同的情况下，试件的位移延性系数随轴压比增大而降低；③在加载后期，预应力钢带发挥其约束作用，减缓了试件的刚度退化，且钢带间距越小，对刚度退化的减缓作用越明显；④在加载后期，对比试件RC的强度退化最严重，其次是加固试件JRC2；⑤试件 JRC1和 JRC3，且试件JRC1和JRC3的退化趋势接近且较平稳。这说明轴压比对试件强度退化有较大影响，钢带加固可以减缓试件的强度退化，试件JRC1和JRC3在相同的轴压比下，钢带间距对强度退化的影响很小。

王汉迎[3]的《预应力钢带加固火灾后钢筋混凝土T形梁抗剪性能研究》中，设计并制作了12根钢筋混凝土梁，编号T0～T11，其中T0是常温对比试件，T1、T4、T10是受火后未加固的对比试件，其余8根为受火后预应力钢带加固试件，设计参数为受火时间、钢带间距和钢带层数。对12根梁进行拟静力加载，详细量测各级加载下的抗剪承载力、梁端位移、加载点位移、跨中位移及试件开裂荷载、裂缝发展情况等。通过分析得到以下结论：①受火后未加固梁，随受火时间的增长破坏程度越严重，抗剪承载力和刚度降幅越大；②预应力钢带加固梁的开裂荷载有所提高，由于钢带抑制了裂缝贯通，使梁延性提高；③受火后预应力钢带加固试件，在同等加固条件下，抗剪承载力的增幅随受火时间的增长而减小；④受火后预应力钢带加固试件，在一定范围内，随钢带层数的增多，极限承载力显著增长，且加载后期刚度增长明显；⑤受火后加固试件的极限承载力在一定范围内随钢带间距的减小而提高，当钢带间距为150mm，钢带层数为3层时，抗剪承载力增幅最大，超过此范围，钢带间距越密，导致约束力过强则会限制极限承载力的提高。

陈伟[4]的《预应力钢带加固震损钢筋混凝土框架抗震性能试验研究》中，按照1：2的缩尺比例设计并制作了一榀钢筋混凝土框架，采用低周反复荷载将其加载至“震损”状态，对损伤部位的混凝土进行修复后，采用预应力钢带加固震损框架的梁、柱及节点部位，对加固后的框架再次进行拟静力试验，分析对比原框架和震后加固框架的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能性能等指标。结果表明，采用预应力钢带加固震损框架，能够减缓震损框架的刚度退化，增强其变形能力，并且大幅度提高其抗震性能，因此钢带加固技术适用于震后快速抢修建筑结构。文章最后提出一套采用预应力钢带加固震后受损框架的抗震设计方法。

张波、杨勇等人[5]的《预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压性能试验研究》中，采用预应力钢带加固技术对16个钢筋混凝土柱加固后，对这16个试件和另外2个未加固的对比试件开展了轴压性能试验，其中加固试件采用了不同的钢带间距或不同的钢带层数。试验结果表明，采用预应力钢带加固的混凝土柱，其轴压性能及变形能力得到一定程度的提升，且在钢带间距相同的条件下，加固试件的承载力和变形能力，随钢带层数的增加而大幅提升，在钢带层数相同的条件下，加固试件的承载力和变形能力随钢带间距的减小而大幅提升。

杨勇、李辉等人[6]的《预应力钢带加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究》中，设计并制作了一榀1/2比例的单跨三层钢筋混凝土框架，采用预应力钢带加固技术对其各层梁端、柱端以及节点核心区加固后，进行拟静力试验。结合加载过程中的裂缝开展以及试验数据，对预应力钢带加固的钢筋混凝土框架试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、层间位移角、耗能性能和刚度退化等抗震性能等指标进行研究分析，结果表明，试件最大层间弹塑性位移角达到1/28.8，预应力钢带加固后的钢筋混凝土框架结构具有良好的延性和耗能性能。

在王念念[7]的《预应力钢带—粘钢组合加固钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究》中，设计并制作了9个钢筋混凝土框架中节点，其中2个是对比试件，1个采用粘钢加固，3个采用预应力钢带加固，另外3个采用粘钢—预应力钢带混合加固，设计中考虑了轴压比和钢带加固量两个因素。分别对9个试件进行拟静力加载，整个加载过程采用位移控制，当承载力下降到峰值荷载的85%时终止试验。通过观察试验现象并分析试验数据，得到以下结论：①所有试件破环形式均为节点核心区剪切破坏；②粘钢和预应力钢带加固试件均可提高试件的抗剪承载能力；③粘钢加固试件，在加载前期刚度提高较大，但到加载中后期，由于粘钢脱落等原因致使承载能力退化严重，较之对比试件，粘钢加固对试件的耗能性能提高程度很低；④预应力钢带加固试件，在加载后期承载力提高显著，且刚度退化减缓，较之对比试件，预应力钢带加固试件的耗能性能提高程度很大。

从上述钢带加固梁、柱和框架节点的试验研究中可以分析归纳得到以下结论：①对于加固前未受损的梁、柱及框架节点，钢带加固技术可以提高其开裂荷载、承载力、变形能力及延性；②对于加固前已经受损（受火或震后）的梁、柱及框架节点，钢带加固技术可以减缓其裂缝的发展，减小刚度退化和强度退化速度，提高变形能力和耗能性能。

4 结语

文章介绍了一系列预应力钢带加固钢筋混凝土梁、柱、节点以及框架的抗震性能试验研究，试验结果充分体现了预应力钢带良好的加固效果，相较于传统加固方法被动受力的特点，预应力钢带为结构或构件提供了主动环向预应力，抑制了裂缝的开展，改善了混凝土的受力性能，提高了结构或构件的抗震性能。无论是原结构加固，还是震后加固，或是火灾后加固，预应力钢带均能充分发挥其作用，提高结构性能，应用前景十分广阔。