毕业论文_高岩_20060420705_国美商场结构复核计算及加固设计方案.doc
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1、郑州大学本科毕业论文题 目:国美商场结构复核计算及加固设计方案指导教师: 李 乐 职称: 讲 师 学生姓名: 高岩 学号: 20060420705 专 业: 土 木 工 程 院(系): 土木工程学院 完成时间: 2010年6月1日 2010年 6 月 1 日摘 要随着我国现代化进程的加快,产业结构调整和设备更新、生产工艺更新等日趋频繁,人们对建筑功能的要求越来越高,原有建筑的低标准、建筑的老龄化和长期使用后结构功能的逐渐减弱等引起的结构安全问题已开始引起人们的关注。建筑结构加固理论的研究与发展、加固技术在工程中的应用已成为土木工程行业的热门课题。本论文探讨了结构加固工程理论及其工程应用。根据郑
2、州南阳路国美电器商场现浇框架结构加固改造工程的实例,采用SATWE有限元分析软件对该工程在加固改造前的结构进行分析计算,提出了包括植筋加大构件截面、构件粘贴碳纤维布补强、增设支点等加固改造方法和思路。根据加大截面法,对承载力不足的梁进行了加大截面加固设计;确定了框架梁粘贴碳纤维,新增钢筋混凝土柱及新增基础的结构加固方案;应用有限元分析软件对加固改造后的构件在整体结构中引起的结构性能变化进行分析。本论文的研究成果具有应用价值,应用于实际结构加固工程,取得了良好的经济效益和社会效益。关键词:结构加固 分析软件 加大截面 碳纤维补强 结构分析ABSTRACTWith the development
3、of our countrys modernization progress and adjustment of industry structure and frequently updating of equipments and production technology, peoples requirements for architectural function are becoming higher and higherThus,the structural security related problems have attracted peoples much attenti
4、on, which are caused by low standard and aging of old project and functional decreasing of structure after used for a long timeStructural Reinforcement of theoretical research and development, strengthening the application of technology in the engineering industry has become a hot topic of Civil Eng
5、ineering.This paper discusses the structure of reinforcement theory and its application .In this paper, Nanyang Road, Zhengzhou, GOME Electrical Appliances Market reinforcement frame structure example of the reconstruction project, using the finite element analysis software for the project in the re
6、inforcement of the structure before the transformation calculation, proposed including planting bar to increase member section, paste the carbon fiber components fabric reinforcement, such as an additional fulcrum Reinforcement methods and ideas. According to increase the cross section method, insuf
7、ficient capacity for the increasing cross-section beam reinforcement; set the framework for the carbon fiber beam paste, and add new reinforced concrete columns based on structure reinforcement; application of finite element analysis software after Reinforcement component in the overall structure ch
8、anges due to structural performance analysis. The results of this research have value, used in the actual structure of reinforcement, and achieved good economic and social benefits.Key words:structural strengthening analysis software increasing cross-section Carbon fiber reinforcing structural analy
9、sis目 录1.结构加固工程理论及其应用11.1加固改造工作程序11.1.1可靠性检测与鉴定11.1.2加固改造方案的选择11.1.3加固改造设计11.1.4施工组织设计21.1.5施工及验收21.2混凝土结构加固方法选择21.3目前加固方法简介31.3.1目前成熟的结构加固方法简介31.3.2粘钢加固法41.3.3碳纤维片材加固法61.3.4植筋法81.4不同加固方法在梁正截面承载能力加固时的应用101.4.1加固方法的选择101.4.2粘钢加固法101.4.3碳纤维片材加固法101.4.4植筋增大构件截面加固法111.5不同加固方法在梁斜截面承载能力加固时的应用121.5.1加固方案的选择
10、121.5.2粘钢加固法131.5.3碳纤维加固法131.5.4植筋增大构件截面加固法132.郑州国美电器南阳路店原结构复核计算142.1工程概况142.2结构分析依据及计算基本条件162.2.1所依据的规范162.2.2计算分析软件及结构模型162.2.3计算内容和基本条件173.郑州南阳路国美电器商场结构加固方案设计253.1工程加固设计所依据的标准规范253.2各种加固方法和构件加固目的综合适应性分析253.3工程改造加固内容综述263.4加固改造设计分析及结构加固方案284. 加固改造后结构整体分析及验算354.1概论354.2改造后结构整体分析结果354.3加固改造效果分析37结 论
11、38参考文献39致 谢401.结构加固工程理论及其应用1.1加固改造工作程序建筑物的加固改造的工作程序为:可靠性检测与鉴定加固改造方案选择加固改造设计施工组织设计加固改造施工竣工验收。 1.1.1可靠性检测与鉴定根据工业建筑可靠性鉴定标准(GB501442008)、民用建筑可靠性鉴定标准(GB502921999),对需加固改造的建筑物进行全面、细致的调查与检查,确定构件或房屋的完损等级并据此确定是否属于危险构件或危险房屋,为建筑物进行加固改造设计提供科学、有效的依据。 1.1.2加固改造方案的选择对已有建筑物加固改造方案的选择十分重要,加固改造方案不仅影响资金的投入,更重要的是影响加固质量。例
12、如,对于裂缝过大,而承载力已够的构件,若用增加纵筋的加固方法是不可取的,因为增加纵筋不会减少已有裂缝。有效的办法是外加预应力钢筋,或外加预应力支撑,或改变受力体系等。又如,当结构构件的承载力足够,但刚度不足时,宜优先采用增大梁板结构构件的截面尺寸的方法,以提高其刚度。合理的加固方案应该使加固效果好,对使用功能影响小,技术可靠,施工简便,经济合理,不影响外观。 1.1.3加固改造设计建筑物的加固改造设计,包括被加固构件的承载力验算、构件处理和施工图绘制、施工过程的指导四部分工作。在承载力验算中,应特别注意新加部分与原有结构构件的协同工作。一般来说,新加部分的应力滞后于原结构的应力,处理加固结构的
13、构造时不仅要满足新加构件自身的构造要求,还要考虑新构件与原结构构件的连接。加固施工比正常新建施工复杂,主要原因是对原结构不完全了解,故设计对加固施工的指导显得尤为重要。 1.1.4施工组织设计 进行加固改造工程的施工组织设计时,应充分考虑下列情况:(1) 施工现场狭窄、场地拥挤;(2) 受生产设备、管道和原有结构、构件的制约;(3) 须在不停产或尽量少停产的条件下进行加固施工;(4) 施工时,拆除和清除的工作量大,而施工需分段、分期进行。由于大多数加固工程是在存在承载或部分承载的情况下进行的,因此,施工安全非常重要。其措施之一是,施工前对加固构件适当卸载,并施加预应力顶撑,以减小原结构构件中的
14、应力。 1.1.5施工及验收加固改造施工前期,在拆除原有废旧构件或清理原有构件时,应特别注意观察有无与原检测情况不相符合的地方。工程技术人员应亲临现场,随时观察有无意外情况出现。一有意外,应立即停止施工,并采取妥善的处理措施。在加固时,应注意新旧构件结合部位的粘结或者连接质量。建筑物加固改造的施工时最危险的工作,故应速战速决,以减少因施工给用户带来的不便和避免意外事故发生。在加固改造的施工过程中,应采用相应的仪器设备对加固过程进行各种监视和控制,其监测、检验结论作为加固改造工程竣工验收的依据。1.2混凝土结构加固方法选择混凝土结构补强加固方法很多,常用的有加大截面法、外包钢加固法、外部粘钢加固
15、法、预应力加固法、增设支点加固法、托梁拔柱技术、增设支撑体系和剪力墙加固法,以及各种裂缝修补技术等,分别适用于不同情况。加固方法的选择,应根据可靠性鉴定结果、结构功能降低及加固原因(如完好情况下的加固及受损状态下的加固),结合结构特点、当地具体条件、新的功能要求等因素,并按加固效果可靠、施工简便、经济合理原则,综合分析确定。需注意的是:静力加固时必须考虑结构二次受力问题,加固重点侧重于提高结构承载力;抗震加固一般不必考虑结构二次受力,加固重点侧重于结构的延性和整体性。1.3目前加固方法简介 1.3.1目前成熟的结构加固方法简介表1.1混凝土结构常用加固、改造方法的特点和适用范围加固方法主要特征
16、适用范围加大截面加固法用同种材料加大构件截面积,提高承载力梁、板、墙等一般构件外包钢加固法在混凝土构件四周包以型钢,可显著提高承载力。有干式和湿式两种做法构件受截面尺寸增大的限制,或需要大幅度提高承载力。当用化学灌浆外包钢时,型钢表面温度不应高于60;当环境具有腐蚀性介质时,应有可靠的防护措施预应力加固法采用外加预应力的钢拉杆或撑杆,使加固与卸载合而为一提高承载力、刚度和抗裂性,加固后占用空间小,不宜用于温度高于60的环境,也不宜用于收缩徐变大的混凝土结构中增设支点加固法增设支点减小结构构件的计算跨度或变形,提高承载力。分刚性支点和弹性支点两种净空不受限的梁、板、桁架等构件粘贴钢板或碳纤维加固
17、法在混凝土构件表面用结构胶粘贴钢板或碳纤维,以提高其承载力一般用于受弯、受拉构件,环境温度不高于60,相对温度不大于70%,无化学腐蚀,否则应采取防护措施其他加固方法如通过增设支撑体系或剪力墙,增加结构的整体刚度,改变构件的刚度比值,调整原结构的内力,改善结构构件的受力状况多用语增强单层厂房或多层框架的空间刚度,提高抗震能力预应力上返梁方法改变荷载传力路径可以拆除顶层柱,预留出结构大空间对混凝土结构构件进行加固,目前比较成熟的加固方法有粘钢加固法、粘贴碳纤维片材加固法(以下简称“碳纤维片材加固法)、植筋法、外包钢加固法和传统的加固处理方法。这里对粘钢加固法、碳纤维片材加固法和植筋法作重点介绍。
18、 1.3.2粘钢加固法(1)方法及应用粘钢加固法的原理,是将钢板用建筑结构胶粘贴于钢筋混凝土构件的表面(一般在受拉区),利用粘结力来传递剪力,使钢板与原有钢筋混凝土结构成为一体,形成二次组合构件,从而将钢板作为受力钢筋的一部分,起着受力钢筋的作用,用以提高结构的承载力。该法在国外应用始于20世纪60年代末,在我国则是从20世纪80年代开始应用于工程加固,其优点是简单、快速、不影响结构外形,施工时对生产和生活影响较小,是一种适应范围较广的先进加固方法,在建筑、桥梁、水利电力等土木工程领域均有应用。该法的应用有以下几种形式:粘贴钢板于梁(或板)式构件底部,提高其跨中正截面抗弯承载能力;粘贴钢板于梁
19、式构件中性轴以上或梁板顶面,提高支座正截面抗弯承载能力;将“U”形箍板粘贴于梁式构件上,可提高其斜截面抗剪承载能力(或作为纵向钢板的锚固钢板);以双“U形箍板相互搭接粘贴于框架柱箍向,并形成环向约束,用以对柱进行抗震加固或对轴压比超限柱进行处理(改善柱的延性)。粘钢法的设计构造见图1.3.2.1图1.3.2.4。图1.3.2-1图1.3.2-2图1.3.2-3图1.3.2-4(2)构造要求由于粘钢加固结合面的粘结强度主要取决于混凝土强度,因此,被加固构件的混凝土不能太低,强度等级不应低于C15。粘结钢板厚度主要根据结合面混凝土强度、钢板锚固长度及施工要求而定。钢板愈厚,所需锚固长度就愈长,钢板
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