某教學樓檢測鑒定及改變結(jié)構(gòu)體系加固方法的優(yōu)化和有限元仿真分析.pdf

1、改變結(jié)構(gòu)體系加固是通過改變原有結(jié)構(gòu)的受力體系，以減小原有構(gòu)件所承受的荷載并提高結(jié)構(gòu)整體的安全儲備。結(jié)構(gòu)體系加固目前主要針對一些框架和砌體結(jié)構(gòu)的加固。本文通過對某地中學框架結(jié)構(gòu)教學樓進行檢測鑒定和結(jié)構(gòu)整體動力特性測試后，發(fā)現(xiàn)該教學樓在結(jié)構(gòu)設計上存在一定問題，結(jié)構(gòu)安全也存在隱患。為了保證該教學樓的安全使用，采取將現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)改為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的體系加固方法以彌補該結(jié)構(gòu)體系上不足。同時新增的剪力墻作為結(jié)構(gòu)的第一道抗震防線，進一步提高了該結(jié)構(gòu)

2、的抗震安全性。
　　 加固設計方案主要根據(jù)原結(jié)構(gòu)的檢測鑒定結(jié)果進行選取。本文通過對原結(jié)構(gòu)的實體混凝土強度、構(gòu)件的尺寸偏差及變形、結(jié)構(gòu)整體垂直度偏差、構(gòu)件配筋狀況及保護層厚度和混凝土構(gòu)件裂縫檢測，反映結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和使用現(xiàn)狀;通過對原結(jié)構(gòu)設計的校核反映結(jié)構(gòu)在設計是否存在不足和缺陷。實體檢測結(jié)果和設計校核結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫主要是設計存在的缺陷引起的，并且在結(jié)構(gòu)設計校核中發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)周期比偏大，因此決定對該結(jié)構(gòu)進行整體動力特性測試

3、，測試結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)存在扭轉(zhuǎn)剛度不足的結(jié)構(gòu)體系問題。
　　 通過比較分析最終選取改變結(jié)構(gòu)體系的加固方法即將原有框架結(jié)構(gòu)體系改為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。由于新增剪力墻的數(shù)量、位置和長度直接影響到加固后結(jié)構(gòu)的安全和加固工程的造價，因此本文以加固工程的經(jīng)濟效益和時間效益，并考慮剪力墻布置不影響原有建筑方案為目標函數(shù)，采用PKPM結(jié)構(gòu)設計軟件對新增剪力墻數(shù)量、位置和長度的設計變量進行優(yōu)化方案設計。通過優(yōu)化設計選出具有安全性和經(jīng)濟性的最佳加

4、固優(yōu)化設計方案。
　　 采用ANSYS有限元分析軟件對該教學樓加固前后的結(jié)構(gòu)進行仿真分析，準確分析出了加固后對原有結(jié)構(gòu)的影響。通過模態(tài)分析、譜分析和時程分析表明改變結(jié)構(gòu)體系后，增加了原有結(jié)構(gòu)的剛度，明顯減小了層位移和最大位移，改善了原有結(jié)構(gòu)抗扭剛度不足的缺陷及結(jié)構(gòu)布置不合理的設計缺陷，提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，這表明將框架結(jié)構(gòu)改為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的改變體系加固的方法是可行的，尤其對于中小學等重點設防類工程，使剪力墻成為結(jié)構(gòu)的第一