套建增層框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計與施工方法研究及實踐.pdf

1、隨著我國建筑業(yè)由“以新建為主”逐漸向“新建與改建并重”的過渡，對既有房屋的套建增層改造設(shè)計與施工方法的研究開始受到重視。雖然目前開展了一定數(shù)量的套建增層工程實踐，但有關(guān)套建增層框架設(shè)計方法的研究較少。套建增層框架上剛下柔，高雞腿現(xiàn)象明顯，如何保證套建增層框架在小震作用下處于彈性狀態(tài)，在中震作用下不屈服，在大震作用下不倒塌是人們關(guān)注的問題；由于套建增層框架需跨越原房屋，故跨度通常在16～30m之間，在施工過程中套建增層結(jié)構(gòu)自重與施工荷載相

2、對較大，原房屋屋蓋一般難以承擔(dān)，如何通過施工階段自承重樓蓋的設(shè)計和建造技術(shù)來保證在原房屋正常運營的前提下實現(xiàn)套建增層施工的安全，是人們關(guān)注的另一個問題。
　　概述了國內(nèi)外套建結(jié)構(gòu)增層研究的現(xiàn)狀，結(jié)合套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架的特點，在大型有限元軟件 ANSYS的基礎(chǔ)上，利用參數(shù)化設(shè)計語言（APDL），基于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（G

3、B50010-2002）這三本標準編制了套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架在考慮多遇地震組合下的內(nèi)力計算和配筋計算程序，以便為進行彈塑性時程分析和Pushover分析提供對象。
　　基于平面桿系模型，采用IDARC非線性分析程序，針對不同底層結(jié)構(gòu)層高和增層層數(shù)的情況，分析了跨度為16m的建造在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地土上，相對于設(shè)計地震分組一、二、三組的600榀不同配筋的分離式套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架在不同地震記錄輸入下的地震反應(yīng)。引入了 Push

4、over的分析方法，利用MATLAB語言編制了能力譜法和改進能力譜法求解目標位移的計算程序，同時用改進能力譜法對8度區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地土上的套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架進行了彈塑性地震反應(yīng)分析。
　　時程分析及Pushover分析結(jié)果表明，在罕遇地震作用下7度抗震設(shè)防區(qū)建造在Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類場地土上的套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架不會發(fā)生倒塌破壞；8度抗震設(shè)防區(qū)建造在Ⅰ類場地土上的套建增層預(yù)應(yīng)力混凝土框架不會發(fā)生倒塌破壞；8度抗震設(shè)防區(qū)建造

5、在Ⅱ類和Ⅲ類場地土上的底層結(jié)構(gòu)層高為7m、7.5m，套建增加層數(shù)為2層的預(yù)應(yīng)力混凝土框架底層柱形成柱鉸倒塌機制，發(fā)生層倒塌破壞。建議套建框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時對于8度抗震設(shè)防區(qū)建造在Ⅱ類和Ⅲ類場地土上的底層結(jié)構(gòu)層高為7m、7.5m，套建增加層數(shù)為2層的預(yù)應(yīng)力混凝土框架應(yīng)提高一個抗震等級。
　　為在套建增層施工過程中保證原房屋正常運營，提出了“施工階段自承重配筋混凝土樓蓋”的設(shè)計思路，該思路的核心是：新增套建一層頂框架梁采用內(nèi)置預(yù)應(yīng)力鋼桁架

6、－混凝土組合梁，通過在預(yù)應(yīng)力鋼桁架的下側(cè)掛底模，并以底模為支承設(shè)置側(cè)模，來實現(xiàn)在澆筑混凝土過程中由預(yù)應(yīng)力鋼桁架承擔(dān)梁自重和施工荷載，在使用階段內(nèi)置預(yù)應(yīng)力鋼桁架－混凝土組合梁與外套柱通過節(jié)點連接成整體，形成外套框架承擔(dān)新增荷載。新增套建一層頂次梁采用內(nèi)置鋼箱－混凝土組合梁，內(nèi)置鋼箱由二槽鋼對焊而成，將內(nèi)置鋼箱通過連接焊板與預(yù)應(yīng)力鋼桁架實現(xiàn)可靠連接，通過在鋼箱下側(cè)掛底模，并以底模為支承設(shè)側(cè)模，來實現(xiàn)施工過程中由鋼箱來承擔(dān)次梁自重和施工荷載，