商場結(jié)構(gòu)復核計算及加固設(shè)計方案畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目：國美商場結(jié)構(gòu)復核計算及加固設(shè)計方案</p><p>　　專 業(yè)： 土 木 工 程 </p><p>　　院（系）： 土木工程學院 </p><p>　　完成時間： 2010年6月1日 </p>

2、<p>　　2010年 6 月 1 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國現(xiàn)代化進程的加快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)備更新、生產(chǎn)工藝更新等日趨頻繁，人們對建筑功能的要求越來越高，原有建筑的低標準、建筑的老齡化和長期使用后結(jié)構(gòu)功能的逐漸減弱等引起的結(jié)構(gòu)安全問題已開始引起人們的關(guān)注。建筑結(jié)構(gòu)加固理論的研究與發(fā)展、加固技術(shù)在工

3、程中的應(yīng)用已成為土木工程行業(yè)的熱門課題。</p><p>　　本論文探討了結(jié)構(gòu)加固工程理論及其工程應(yīng)用。根據(jù)鄭州南陽路國美電器商場現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)加固改造工程的實例，采用SATWE有限元分析軟件對該工程在加固改造前的結(jié)構(gòu)進行分析計算，提出了包括植筋加大構(gòu)件截面、構(gòu)件粘貼碳纖維布補強、增設(shè)支點等加固改造方法和思路。根據(jù)加大截面法，對承載力不足的梁進行了加大截面加固設(shè)計；確定了框架梁粘貼碳纖維，新增鋼筋混凝土柱及新增基礎(chǔ)

4、的結(jié)構(gòu)加固方案；應(yīng)用有限元分析軟件對加固改造后的構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中引起的結(jié)構(gòu)性能變化進行分析。</p><p>　　本論文的研究成果具有應(yīng)用價值，應(yīng)用于實際結(jié)構(gòu)加固工程，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)加固 分析軟件 加大截面 碳纖維補強 結(jié)構(gòu)分析</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p

5、><p>　　With the development of our country's modernization progress and adjustment of industry structure and frequently updating of equipments and production technology, people's requirements for archit

6、ectural function are becoming higher and higher．Thus，the structural security related problems have attracted people's much attention， which are caused by low standard and aging of old project and functional decreasi

7、ng of structure after used for a long time．Structural Reinforcement of theoretical resear</p><p>　　This paper discusses the structure of reinforcement theory and its application .In this paper, Nanyang Road,

8、 Zhengzhou, GOME Electrical Appliances Market reinforcement frame structure example of the reconstruction project, using the finite element analysis software for the project in the reinforcement of the structure before t

9、he transformation calculation, proposed including planting bar to increase member section, paste the carbon fiber components fabric reinforcement, such as an additional ful</p><p>　　The results of this resea

10、rch have value, used in the actual structure of reinforcement, and achieved good economic and social benefits.</p><p>　　Key words：structural strengthening analysis software increasing cross-section Car

11、bon fiber reinforcing structural analysis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.結(jié)構(gòu)加固工程理論及其應(yīng)用1</p><p>　　1.1加固改造工作程序1</p><p>　　1.1.1可靠性檢測與鑒定1</p><p&

12、gt;　　1.1.2加固改造方案的選擇1</p><p>　　1.1.3加固改造設(shè)計1</p><p>　　1.1.4施工組織設(shè)計2</p><p>　　1.1.5施工及驗收2</p><p>　　1.2混凝土結(jié)構(gòu)加固方法選擇2</p><p>　　1.3目前加固方法簡介3</p><p

13、>　　1.3.1目前成熟的結(jié)構(gòu)加固方法簡介3</p><p>　　1.3.2粘鋼加固法4</p><p>　　1.3.3碳纖維片材加固法6</p><p>　　1.3.4植筋法8</p><p>　　1.4不同加固方法在梁正截面承載能力加固時的應(yīng)用10</p><p>　　1.4.1加固方法的選擇10

14、</p><p>　　1.4.2粘鋼加固法10</p><p>　　1.4.3碳纖維片材加固法10</p><p>　　1.4.4植筋增大構(gòu)件截面加固法11</p><p>　　1.5不同加固方法在梁斜截面承載能力加固時的應(yīng)用12</p><p>　　1.5.1加固方案的選擇12</p><

15、;p>　　1.5.2粘鋼加固法13</p><p>　　1.5.3碳纖維加固法13</p><p>　　1.5.4植筋增大構(gòu)件截面加固法13</p><p>　　2.鄭州國美電器南陽路店原結(jié)構(gòu)復核計算14</p><p>　　2.1工程概況14</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)分析依據(jù)及計算基本條件16

16、</p><p>　　2.2.1所依據(jù)的規(guī)范16</p><p>　　2.2.2計算分析軟件及結(jié)構(gòu)模型16</p><p>　　2.2.3計算內(nèi)容和基本條件17</p><p>　　3.鄭州南陽路國美電器商場結(jié)構(gòu)加固方案設(shè)計25</p><p>　　3.1工程加固設(shè)計所依據(jù)的標準規(guī)范25</p>

17、<p>　　3.2各種加固方法和構(gòu)件加固目的綜合適應(yīng)性分析25</p><p>　　3.3工程改造加固內(nèi)容綜述26</p><p>　　3.4加固改造設(shè)計分析及結(jié)構(gòu)加固方案28</p><p>　　4. 加固改造后結(jié)構(gòu)整體分析及驗算35</p><p><b>　　4.1概論35</b></p

18、><p>　　4.2改造后結(jié)構(gòu)整體分析結(jié)果35</p><p>　　4.3加固改造效果分析37</p><p><b>　　結(jié) 論38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>　　致 謝40</b>&l

19、t;/p><p>　　1.結(jié)構(gòu)加固工程理論及其應(yīng)用</p><p>　　1.1加固改造工作程序</p><p>　　建筑物的加固改造的工作程序為：可靠性檢測與鑒定→加固改造方案選擇→加固改造設(shè)計→施工組織設(shè)計→加固改造施工→竣工驗收。</p><p>　　1.1.1可靠性檢測與鑒定</p><p>　　根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性

20、鑒定標準》（GB50144—2008）、《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB50292—1999），對需加固改造的建筑物進行全面、細致的調(diào)查與檢查，確定構(gòu)件或房屋的完損等級并據(jù)此確定是否屬于危險構(gòu)件或危險房屋，為建筑物進行加固改造設(shè)計提供科學、有效的依據(jù)。</p><p>　　1.1.2加固改造方案的選擇</p><p>　　對已有建筑物加固改造方案的選擇十分重要，加固改造方案不僅影響資金的投

21、入，更重要的是影響加固質(zhì)量。例如，對于裂縫過大，而承載力已夠的構(gòu)件，若用增加縱筋的加固方法是不可取的，因為增加縱筋不會減少已有裂縫。有效的辦法是外加預應(yīng)力鋼筋，或外加預應(yīng)力支撐，或改變受力體系等。又如，當結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力足夠，但剛度不足時，宜優(yōu)先采用增大梁板結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸的方法，以提高其剛度。</p><p>　　合理的加固方案應(yīng)該使加固效果好，對使用功能影響小，技術(shù)可靠，施工簡便，經(jīng)濟合理，不影響外觀。&l

22、t;/p><p>　　1.1.3加固改造設(shè)計</p><p>　　建筑物的加固改造設(shè)計，包括被加固構(gòu)件的承載力驗算、構(gòu)件處理和施工圖繪制、施工過程的指導四部分工作。</p><p>　　在承載力驗算中，應(yīng)特別注意新加部分與原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)同工作。一般來說，新加部分的應(yīng)力滯后于原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，處理加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造時不僅要滿足新加構(gòu)件自身的構(gòu)造要求，還要考慮新構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的

23、連接。加固施工比正常新建施工復雜，主要原因是對原結(jié)構(gòu)不完全了解，故設(shè)計對加固施工的指導顯得尤為重要。</p><p>　　1.1.4施工組織設(shè)計 </p><p>　　進行加固改造工程的施工組織設(shè)計時，應(yīng)充分考慮下列情況：</p><p>　　施工現(xiàn)場狹窄、場地擁擠；</p><p>　　受生產(chǎn)設(shè)備、管道和原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制約；</p

24、><p>　　須在不停產(chǎn)或盡量少停產(chǎn)的條件下進行加固施工；</p><p>　　施工時，拆除和清除的工作量大，而施工需分段、分期進行。</p><p>　　由于大多數(shù)加固工程是在存在承載或部分承載的情況下進行的，因此，施工安全非常重要。其措施之一是，施工前對加固構(gòu)件適當卸載，并施加預應(yīng)力頂撐，以減小原結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的應(yīng)力。</p><p>　　1.1

25、.5施工及驗收</p><p>　　加固改造施工前期，在拆除原有廢舊構(gòu)件或清理原有構(gòu)件時，應(yīng)特別注意觀察有無與原檢測情況不相符合的地方。工程技術(shù)人員應(yīng)親臨現(xiàn)場，隨時觀察有無意外情況出現(xiàn)。一有意外，應(yīng)立即停止施工，并采取妥善的處理措施。在加固時，應(yīng)注意新舊構(gòu)件結(jié)合部位的粘結(jié)或者連接質(zhì)量。</p><p>　　建筑物加固改造的施工時最危險的工作，故應(yīng)速戰(zhàn)速決，以減少因施工給用戶帶來的不便和避免

26、意外事故發(fā)生。</p><p>　　在加固改造的施工過程中，應(yīng)采用相應(yīng)的儀器設(shè)備對加固過程進行各種監(jiān)視和控制，其監(jiān)測、檢驗結(jié)論作為加固改造工程竣工驗收的依據(jù)。</p><p>　　1.2混凝土結(jié)構(gòu)加固方法選擇</p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)補強加固方法很多，常用的有加大截面法、外包鋼加固法、外部粘鋼加固法、預應(yīng)力加固法、增設(shè)支點加固法、托梁拔柱技術(shù)、增設(shè)支撐體系和剪

27、力墻加固法，以及各種裂縫修補技術(shù)等，分別適用于不同情況。加固方法的選擇，應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果、結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因（如完好情況下的加固及受損狀態(tài)下的加固），結(jié)合結(jié)構(gòu)特點、當?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等因素，并按加固效果可靠、施工簡便、經(jīng)濟合理原則，綜合分析確定。需注意的是：靜力加固時必須考慮結(jié)構(gòu)二次受力問題，加固重點側(cè)重于提高結(jié)構(gòu)承載力；抗震加固一般不必考慮結(jié)構(gòu)二次受力，加固重點側(cè)重于結(jié)構(gòu)的延性和整體性。</p><

28、p>　　1.3目前加固方法簡介</p><p>　　1.3.1目前成熟的結(jié)構(gòu)加固方法簡介</p><p>　　表1.1混凝土結(jié)構(gòu)常用加固、改造方法的特點和適用范圍</p><p>　　對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固，目前比較成熟的加固方法有粘鋼加固法、粘貼碳纖維片材加固法(以下簡稱“碳纖維片材加固法")、植筋法、外包鋼加固法和傳統(tǒng)的加固處理方法。這里對粘鋼

29、加固法、碳纖維片材加固法和植筋法作重點介紹。</p><p>　　1.3.2粘鋼加固法</p><p><b>　　(1)方法及應(yīng)用</b></p><p>　　粘鋼加固法的原理，是將鋼板用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼于鋼筋混凝土構(gòu)件的表面(一般在受拉區(qū))，利用粘結(jié)力來傳遞剪力，使鋼板與原有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為一體，形成二次組合構(gòu)件，從而將鋼板作為受力鋼筋的一

30、部分，起著受力鋼筋的作用，用以提高結(jié)構(gòu)的承載力。</p><p>　　該法在國外應(yīng)用始于20世紀60年代末，在我國則是從20世紀80年代開始應(yīng)用于工程加固，其優(yōu)點是簡單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形，施工時對生產(chǎn)和生活影響較小，是一種適應(yīng)范圍較廣的先進加固方法，在建筑、橋梁、水利電力等土木工程領(lǐng)域均有應(yīng)用。</p><p>　　該法的應(yīng)用有以下幾種形式：</p><p>　

31、?、僬迟N鋼板于梁(或板)式構(gòu)件底部，提高其跨中正截面抗彎承載能力；</p><p>　　②粘貼鋼板于梁式構(gòu)件中性軸以上或梁板頂面，提高支座正截面抗彎承載能力；</p><p>　　③將“U”形箍板粘貼于梁式構(gòu)件上，可提高其斜截面抗剪承載能力(或作為縱向鋼板的錨固鋼板)；</p><p>　?、芤噪p“U"形箍板相互搭接粘貼于框架柱箍向，并形成環(huán)向約束，用以對

32、柱進行抗震加固或?qū)S壓比超限柱進行處理(改善柱的延性)。</p><p>　　粘鋼法的設(shè)計構(gòu)造見圖1.3.2.1～圖1.3.2.4。</p><p><b>　　圖1.3.2-1</b></p><p><b>　　圖1.3.2-2</b></p><p><b>　　圖1.3.2-3&l

33、t;/b></p><p><b>　　圖1.3.2-4</b></p><p><b>　　(2)構(gòu)造要求</b></p><p>　　由于粘鋼加固結(jié)合面的粘結(jié)強度主要取決于混凝土強度，因此，被加固構(gòu)件的混凝土不能太低，強度等級不應(yīng)低于C15。粘結(jié)鋼板厚度主要根據(jù)結(jié)合面混凝土強度、鋼板錨固長度及施工要求而定。鋼板愈

34、厚，所需錨固長度就愈長，鋼板潛力難于充分發(fā)揮，而且很硬，不好粘貼；反之，鋼板越薄，相對用膠量就越大，鋼板防腐處理也較難保證。</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗，粘鋼加固的鋼板最佳厚度可按表5.2.3采用。</p><p>　　表5.2.3粘鋼加固鋼板最佳厚度</p><p>　　鋼板的錨固長度，除滿足計算規(guī)定外，還必須滿足一定的構(gòu)造要求：對于受拉區(qū)的錨固，不得小于200

35、to(to為鋼板厚度)，且不得小于600mm；對于受壓區(qū)的錨固，不得小于160 to，且不得小于480mm：對于大跨結(jié)構(gòu)或可能經(jīng)受反復荷載的結(jié)構(gòu)，錨固區(qū)尚應(yīng)采取增設(shè)錨固螺栓或U形箍板等附加錨固措施。</p><p>　　當采用環(huán)氧樹脂化學灌漿外包鋼加固時，扁鋼箍應(yīng)緊貼混凝土表面，并與角鋼平焊連接。當采用乳膠水泥漿粘貼外包鋼加固時，扁鋼箍可焊于角鋼外面。乳膠的含量不應(yīng)少于5％，水泥一般采用425號硅酸鹽水泥。型鋼表

36、面宜抹厚25mm的1：3水泥漿保護層，亦可采用其他飾面防腐材料加以保護。</p><p>　　1.3.3碳纖維片材加固法</p><p><b>　　(1)方法及應(yīng)用</b></p><p>　　碳纖維片材(CFRP)作為一種新型復合材料而被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固改造工程，靠配套材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，使碳纖維片材承受拉應(yīng)力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)

37、，共同受力，達到提高構(gòu)件承載能力的目的。這項新的加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)具有以下優(yōu)越特征：</p><p>　?、龠m用面廣。適用于混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型；適用于梁、板、柱、墻、節(jié)點、拱、殼、墩等結(jié)構(gòu)構(gòu)件或部位；適用于矩形、圓形、曲面等結(jié)構(gòu)形狀。</p><p><b>　　②高強高效。</b></p><p>　　③與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)調(diào)工作性

38、能好。</p><p>　?、苁┕け憬?，工效高。</p><p>　?、菽透g性能和耐久性能極佳。</p><p><b>　?、扌詢r比高。</b></p><p>　　⑦經(jīng)加固后不影響結(jié)構(gòu)的外觀。</p><p>　　常用于加固改造工程的碳纖維片材(CFPR)主要有碳纖維布和碳纖維板兩類，這里主

39、要介紹用單向碳纖維布加固的方法。碳纖維布加固法的應(yīng)用與粘鋼法類似，但比粘鋼法更靈活方便，主要有以下幾種形式：</p><p>　　①粘貼碳纖維布于梁(或板)式構(gòu)件底部，提高其跨中正截面抗彎承載能力；</p><p>　?、谡迟N碳纖維布于梁式構(gòu)件中性軸以上或梁板頂面，提高支座正截面抗彎承載能力；</p><p>　　③將“U"形碳纖維布箍粘貼于梁式構(gòu)件上，可

40、提高其斜截面抗剪承載能力(或作為縱向鋼板的錨固鋼板)；</p><p>　?、芤噪p“U”形箍板相互搭接粘貼于框架柱箍向，并形成環(huán)向約束，用以對柱進行抗震加固或?qū)S壓比超限柱進行處理(改善柱的延性)；碳纖維布加固法的設(shè)計構(gòu)造見圖1.3.3.1～圖1.3.3.2。</p><p><b>　　圖1.3.3-1</b></p><p><b&g

41、t;　　圖1.3.3-2</b></p><p><b>　　(2)構(gòu)造要求</b></p><p>　?、儆捎谔祭w維材料的極限拉應(yīng)變很大，為了避免原鋼筋過早屈服，保證結(jié)構(gòu)在正常使用條件的使用性能，加固后在荷載短期效應(yīng)組合(標準組合)下鋼筋的拉應(yīng)力不宜超過鋼筋抗拉強度設(shè)計值。</p><p>　?、谕赓N碳纖維加固一般適用于溫度不超過

42、60℃，承受靜力作用的一般受彎構(gòu)件，當不符合上述使用條件或處于其他特殊環(huán)境中時，應(yīng)采取有效的防護措施。另外，為保證加固效果，被加固構(gòu)件的混凝土強度等級不宜小于C15。</p><p>　?、厶祭w維材料的力學性能應(yīng)按照國家有關(guān)標準通過試驗確定。選用的碳纖維材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證書、應(yīng)用許可證，以及碳纖維材料和配套粘結(jié)劑等的產(chǎn)品規(guī)格和主要物理力學性能指標，對配套粘結(jié)劑尚應(yīng)提供耐久性指標及施工和使用環(huán)境條件等。由于加固的

43、碳纖維片材的主要力學指標一般應(yīng)滿足規(guī)定要求，配套粘結(jié)劑(底層樹脂、找平材料和浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂)的主要力學指標一般應(yīng)滿足規(guī)定的要求。</p><p><b>　　1.3.4植筋法</b></p><p><b>　　(1)方法及應(yīng)用</b></p><p>　　植筋法適用于鋼筋混凝土受彎、受壓構(gòu)件的加固。植筋法就是在原混凝

44、土結(jié)構(gòu)上鉆孔、注膠并使鋼筋在其中生根，且在淺埋深的情況下，使已固化生根的鋼筋具有足夠的錨固和抗拉拔性能(一般可大于使鋼筋屈服時的拉拔力)的改造及加固方法。</p><p>　　近年來，植筋技術(shù)作為一種全新的鋼筋錨固方法，在對在役建筑結(jié)構(gòu)改造和加固工程中應(yīng)用非常廣泛，而且也使這方面的加固改造設(shè)計工作更趨靈活和簡化。植筋法具有工藝簡單、對原結(jié)構(gòu)影響小和使設(shè)計更靈活等特點。通過對以往同類工程的分析，可將植筋技術(shù)在對建筑

45、結(jié)構(gòu)改造和加固工程中的應(yīng)用形式歸納為以下四種：</p><p>　?、僭谠谢炷两Y(jié)構(gòu)上增加新的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，改變原有結(jié)構(gòu)平面布置；</p><p>　?、谠龃笤谢炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸；</p><p>　?、劾迷黾又ёs束(比如增加牛腿等)的方法，改變原有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束條件和受力特征；</p><p>　?、茉谠Y(jié)構(gòu)上增加錨筋

46、或錨栓，以形成錨板代替結(jié)構(gòu)預埋件使用，或作為混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)等的連接手段。</p><p>　　植筋法的設(shè)計構(gòu)造舉例見圖1.3.4。</p><p><b>　　圖1.3.4</b></p><p><b>　　(2)構(gòu)造要求</b></p><p>　?、偌庸逃玫匿摻睿瑧?yīng)采用熱軋鋼筋。板的受

47、力鋼筋直徑不應(yīng)小于8mm；梁的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm；柱的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm；加錨式箍筋直徑不應(yīng)小于8mm；U形箍直徑應(yīng)與原箍筋直徑相同；分布筋直徑不應(yīng)小于6mm。</p><p>　　②按現(xiàn)場檢測結(jié)果確定的原構(gòu)件混凝土強度等級不應(yīng)小于C10。</p><p>　?、坌略鍪芰︿摻钆c原受力鋼筋的凈間距不應(yīng)小于20ram，并應(yīng)采用短筋或箍筋與原鋼筋焊接。</p>

48、<p>　　④梁的新增縱向受力鋼筋，其兩端應(yīng)可靠錨固；柱的新增縱向受力鋼筋的下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)并應(yīng)滿足錨固要求；上端應(yīng)穿過樓板與上層柱腳連接或在屋面板處封頂錨固。</p><p>　　1.4不同加固方法在梁正截面承載能力加固時的應(yīng)用</p><p>　　1.4.1加固方法的選擇</p><p>　　對框架梁支座正截面抗彎承載能力進行加固，可供選擇的加固方法有粘

49、鋼加固法、碳纖維加固法和植筋增大構(gòu)件截面法等方法。</p><p>　　1.4.2粘鋼加固法</p><p>　　用粘鋼法加固混凝土框架梁和次梁正截面抗彎承載力的計算分析工作，仍按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2002)的規(guī)定進行，并應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS 25：90)對受拉鋼板的錨固要求。</p><p>　　混凝土受壓區(qū)高度按下式

50、確定：</p><p>　　1.4.3碳纖維片材加固法</p><p>　　用碳纖維加固法加固混凝土框架梁和次梁正截面抗彎承載力的計算分析工作，應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2002)的相關(guān)要求，并應(yīng)按《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 146：2003)的規(guī)定進行：</p><p>　　(1)構(gòu)件達到受彎承載能力極限狀態(tài)時，碳纖維片材

51、的拉應(yīng)變幻按截面應(yīng)變保持平面的假定確定，但不應(yīng)超過碳纖維片材的允許拉應(yīng)變[εcf]；</p><p>　　(2)當考慮二次受力影響時，應(yīng)根據(jù)加固時的荷載情況，按截面應(yīng)變保持平面的假定計算加固前受拉區(qū)邊緣混凝土的初始應(yīng)變εi；</p><p>　　(3)碳纖維片材的拉應(yīng)力應(yīng)取碳纖維彈性模量與其拉應(yīng)變的乘積；</p><p>　　(4)在達到受彎承載能力極限狀態(tài)前，碳纖

52、維片材與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。</p><p>　　1.4.4植筋增大構(gòu)件截面加固法</p><p>　　利用植筋的方法，加大受彎構(gòu)件的截面尺寸，可以方便高效地達到對受彎構(gòu)件正截面承載力進行加固的目的，在具體工程中用粘鋼加固法和碳纖維加固法加固有時效果有限，還有可能導致構(gòu)件出現(xiàn)超筋破壞(在抗剪加固時則有可能出現(xiàn)斜壓破壞)等不利的脆性破壞形式，這時采用植筋增大構(gòu)件截面加固法(有時也可

53、采用植筋技術(shù)改變構(gòu)件的約束條件和受力特征)對受彎構(gòu)件進行加固，更能發(fā)揮出明顯的優(yōu)越性。</p><p><b>　　設(shè)計計算分析：</b></p><p>　　用植筋增大構(gòu)件截面加固法加固混凝土框架梁和次梁正截面抗彎承載力的計算分析工作，應(yīng)在確保植筋技術(shù)應(yīng)用和新舊混凝土界面處理的相關(guān)條件下，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2002)的規(guī)定進行，并應(yīng)滿足相關(guān)

54、加固規(guī)范的要求。</p><p>　　采用加大截面加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，其承載力計算受到原構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變水平</p><p>　　的影響，不能簡單地作為整體截面用現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)公式計算。以軸心受壓構(gòu)件為例，加固后的承載力計算公式為：</p><p>　　該公式表明軸心受壓構(gòu)件加固后的承載力不是原有構(gòu)件承載力和新增部分的承載力的簡單迭加，而

55、是對新增部分承載力引入了一個a的利用系數(shù)。目前國內(nèi)外對確定a值的試驗資料很少，本規(guī)范根據(jù)加固工程實踐經(jīng)驗及部分試驗資料，取α值為0．8。當有充分試驗依據(jù)時，α值可作適當調(diào)整。</p><p>　　按照現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的基本規(guī)定，原構(gòu)件混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以表達如下：</p><p>　　引入原構(gòu)件混凝土應(yīng)力水平指標β，對應(yīng)于加固時原構(gòu)件混凝土的實際應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。β由下式

56、確定：</p><p>　　圖4.3.4軸心受壓構(gòu)件混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系</p><p>　　在圖坐標中，新增混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以表示為：</p><p>　　取加固后承載力極限狀態(tài)為舊混凝土達到其強度設(shè)計值；即現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》假定的極限應(yīng)變ε0=0．002時，對應(yīng)圖中β=0．002，則由公式可以得到正截面強度極限狀態(tài)時，新混凝土應(yīng)力與其強度設(shè)計

57、值的?c的比值，即其強度折減系數(shù)α</p><p>　　原構(gòu)件實際應(yīng)力水平指標β的意義，就是構(gòu)件的實際軸壓比。根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)定， a的取值可為0.8，與試驗結(jié)果基本符合。</p><p>　　1.5不同加固方法在梁斜截面承載能力加固時的應(yīng)用</p><p>　　1.5.1加固方案的選擇</p><p>　　對框架梁和次梁斜截面承載能力進行加固

58、，可供選擇的加固方法同樣有粘鋼加固法、碳纖維加固法和植筋增大構(gòu)件截面法等方法。下面對這三種方法應(yīng)用于框架梁支座正截面抗彎承載能力進行加固時的設(shè)計計算分析和其他注意事項分別進行介紹。</p><p>　　1.5.2粘鋼加固法</p><p>　　用粘鋼法加固混凝土框架梁和次梁斜截面承載能力的計算分析工作，可按《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25：90)附錄一的規(guī)定進行，并滿足相應(yīng)的構(gòu)造要

59、求。</p><p>　　1.5.3碳纖維加固法</p><p>　　用碳纖維加固法加固混凝土框架梁和次梁斜截面承載能力的計算分析工作，可按《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECSl46：2003)的規(guī)定進行，并滿足相應(yīng)的構(gòu)造要求。</p><p>　　1.5.4植筋增大構(gòu)件截面加固法</p><p>　　利用植筋增大構(gòu)件截面法，加大受

60、彎構(gòu)件的截面尺寸，可以方便高效地提高受彎構(gòu)件斜截面承載能力，尤其是在構(gòu)件截面受限制時，采用這種方法進行加固，可以有效避免發(fā)生斜壓破壞，更能發(fā)揮出明顯的優(yōu)越性。</p><p>　　2.鄭州國美電器南陽路店原結(jié)構(gòu)復核計算</p><p><b>　　2.1工程概況</b></p><p>　　該建筑位于鄭州市南陽路，為4層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。臨街圖片

61、見圖2.1。</p><p>　　商場首層層高4.5m、二層4.2m、三層及四層3.6m。工程抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第一組，乙類建筑。原結(jié)構(gòu)混凝土強度等級為C30。該工程于施工完成后至2010年改造前一直正常使用。</p><p>　　圖2.1.1 鄭州國美電器南陽路店臨街圖片</p><p>　　圖2.1.2原結(jié)構(gòu)標準

62、層板平法施工圖</p><p>　　圖2.1.3 原結(jié)構(gòu)三層梁平法施工圖</p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)分析依據(jù)及計算基本條件</p><p>　　2.2.1所依據(jù)的規(guī)范</p><p>　　(1)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2001)</p><p>　　(2)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-20

63、02)</p><p>　　(3)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)</p><p>　　(4)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》(GB 50068-2001)</p><p>　　2.2.2計算分析軟件及結(jié)構(gòu)模型</p><p>　　本工程框架結(jié)構(gòu)采用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部開發(fā)的《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與

64、設(shè)計軟件SATWE》進行結(jié)構(gòu)的整體力學計算。SATWE是應(yīng)現(xiàn)代多、高層建筑發(fā)展要求專門為高層結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計而研制的空間組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件。SATWE的核心工作就是要解決剪力墻和樓板的模型化問題，盡可能地減小其模型化的誤差，使多、高層結(jié)構(gòu)的簡化分析模型盡可能地合理，更好地反映出結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)。SATWE采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等桿件。SATWE適用于高層和多層鋼筋混凝土框架、框架一剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)，以及高層鋼結(jié)構(gòu)或鋼一混凝

65、土結(jié)構(gòu)。SATWE考慮了多、高層建筑中多塔、錯層、轉(zhuǎn)換層及樓板局部開大洞等特殊結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　該工程模型如下圖所示</p><p><b>　　圖2.2.1</b></p><p>　　板的分析計算采用理正工具箱5.62（單機版）。本程序適用于鋼筋混凝土彈性板、塑性板的計算。主要進行板構(gòu)件在彈性階段或塑性階段的內(nèi)力計算、配筋計算

66、、撓度及裂縫計算，并輸出相應(yīng)的圖形結(jié)果和計算書。包括以下內(nèi)容：</p><p>　?、?荷載作用下彈性板、塑性板的內(nèi)力計算；</p><p>　　⑵ 板構(gòu)件配筋計算；</p><p><b>　?、?板構(gòu)件選筋；</b></p><p>　?、?板撓度和裂縫計算；</p><p><b>

67、;　　⑸ 板的配筋修改。</b></p><p><b>　　軟件環(huán)境如下圖所示</b></p><p><b>　　圖2.2.2</b></p><p>　　2.2.3計算內(nèi)容和基本條件</p><p><b>　　板厚為100mm</b></p>

68、<p><b>　　標準層樓面恒荷載</b></p><p>　　板面裝修荷載 1.10kN/㎡</p><p>　　板結(jié)構(gòu)荷載 0.10×25=2.5kN/㎡</p><p>　　抹灰層：10厚混合砂漿 0.01&

69、#215;17=0.17kN/㎡</p><p>　　合計 3.77kN/㎡取4.0kN/㎡</p><p>　　樓面均布活荷載標準值q=3.5kN/㎡，混凝土為C30，鋼筋為HPB235級，支承梁截面尺寸為b×h=300mm×600mm。</p><p>　　恒載設(shè)計值 g=4.0kN/㎡×1.2=4

70、.8kN/㎡</p><p>　　活荷載設(shè)計值q=3.5kN/㎡×1.4=4.9kN/㎡</p><p>　　合計 p=g+q=9.7kN/㎡</p><p><b>　　框架結(jié)構(gòu)配筋驗算</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)分析采用PKPM系列中的多、高層空間分析與設(shè)計SATWE(墻元模型)有限元</p&g

71、t;<p>　　程序。主要計算參數(shù)SATWE中文版建筑結(jié)構(gòu)的總信息(WMASS．OUT)如下：</p><p>　　總信息 ..............................................</p><p>　　結(jié)構(gòu)材料信息: 鋼砼結(jié)構(gòu) </p><p&

72、gt;　　混凝土容重 (kN/m3): Gc = 26.00</p><p>　　鋼材容重 (kN/m3): Gs = 78.00</p><p>　　水平力的夾角 (Rad): ARF = 0.00</p><p>　　地下室層數(shù):

73、 MBASE= 0</p><p>　　豎向荷載計算信息: 按模擬施工加荷計算方式 </p><p>　　風荷載計算信息: 計算X,Y兩個方向的風荷載 </p><p>　　地震力計算信息:

74、 計算X,Y兩個方向的地震力 </p><p>　　特殊荷載計算信息: 不計算 </p><p>　　結(jié)構(gòu)類別: 框架結(jié)構(gòu) </p><p>　　風荷載信息 .....................

75、.....................</p><p>　　修正后的基本風壓 (kN/m2): WO = 0.45</p><p>　　地面粗糙程度: C 類 </p><p>　　結(jié)構(gòu)基本周期（秒）: T

76、1 = 1.15</p><p>　　體形變化分段數(shù): MPART= 1</p><p>　　各段最高層號: NSTi = 4</p><p>　　各段體形系數(shù): USi = 1.30</p&

77、gt;<p>　　地震信息 ............................................</p><p>　　振型組合方法(CQC耦聯(lián);SRSS非耦聯(lián)) CQC </p><p>　　計算振型數(shù): NMODE= 12</p

78、><p>　　地震烈度: NAF = 7.50</p><p>　　場地類別: KD = 2</p><p>　　設(shè)計地震分組: 一組 <

79、;/p><p>　　特征周期 TG = 0.35</p><p>　　多遇地震影響系數(shù)最大值 Rmax1 = 0.12</p><p>　　罕遇地震影響系數(shù)最大值 Rmax2 = 0.72</p><p>　　框架的抗

80、震等級: NF = 3</p><p>　　剪力墻的抗震等級: NW = 3</p><p>　　活荷質(zhì)量折減系數(shù): RMC = 0.50</p><p>　　周期折減系數(shù):

81、 TC = 0.65</p><p>　　結(jié)構(gòu)的阻尼比 (%): DAMP = 5.00</p><p>　　是否考慮偶然偏心: 是 </p><p>　　是否考慮雙向地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng):

82、 否 </p><p>　　斜交抗側(cè)力構(gòu)件方向的附加地震數(shù) = 0</p><p>　　活荷載信息 ..........................................</p><p>　　考慮活荷不利布置的層數(shù) 從第 1 到4層

83、 </p><p>　　柱、墻活荷載是否折減 折算 </p><p>　　傳到基礎(chǔ)的活荷載是否折減 折算 </p><p>　　------------柱，墻，基礎(chǔ)活荷載折減系數(shù)-------------</p&

84、gt;<p>　　計算截面以上的層數(shù)---------------折減系數(shù)</p><p>　　1 1.00</p><p>　　2---3 0.85</p><p>　　4---5 0.70</p>&l

85、t;p>　　6---8 0.65</p><p>　　9---20 0.60</p><p>　　> 20 0.55</p><p>　　調(diào)整信息 ........................................<

86、;/p><p>　　中梁剛度增大系數(shù)： BK = 2.00</p><p>　　梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)： BT = 0.85</p><p>　　梁設(shè)計彎矩增大系數(shù)： BM = 1.00</p><p>　　連梁剛度折減系數(shù)：

87、 BLZ = 0.70</p><p>　　梁扭矩折減系數(shù)： TB = 0.40</p><p>　　全樓地震力放大系數(shù)： RSF = 1.00</p><p>　　0.2Qo 調(diào)整起始層號： KQ1 =

88、 0</p><p>　　0.2Qo 調(diào)整終止層號： KQ2 = 0</p><p>　　頂塔樓內(nèi)力放大起算層號： NTL = 0</p><p>　　頂塔樓內(nèi)力放大： RTL = 1.00</p><p>　

89、　九度結(jié)構(gòu)及一級框架梁柱超配筋系數(shù) CPCOEF91 = 1.15</p><p>　　是否按抗震規(guī)范5.2.5調(diào)整樓層地震力IAUTO525 = 1</p><p>　　是否調(diào)整與框支柱相連的梁內(nèi)力 IREGU_KZZB = 0</p><p>　　剪力墻加強區(qū)起算層號 LEV_JLQJQ = 1<

90、/p><p>　　強制指定的薄弱層個數(shù) NWEAK = 0</p><p>　　配筋信息 ........................................</p><p>　　梁主筋強度 (N/mm2): IB = 300</p><p>　　柱主

91、筋強度 (N/mm2): IC = 300</p><p>　　墻主筋強度 (N/mm2): IW = 300</p><p>　　梁箍筋強度 (N/mm2): JB = 210</p><p>　　柱箍筋強度 (N/mm2):

92、 JC = 210</p><p>　　墻分布筋強度 (N/mm2): JWH = 210</p><p>　　梁箍筋最大間距 (mm): SB = 200.00</p><p>　　柱箍筋最大間距 (mm): SC =

93、200.00</p><p>　　設(shè)計信息 ........................................</p><p>　　結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): RWO = 1.00</p><p>　　柱計算長度計算原則: 有側(cè)移 </p&

94、gt;<p>　　梁柱重疊部分簡化: 不作為剛域 </p><p>　　是否考慮 P-Delt 效應(yīng)： 否 </p><p>　　柱配筋計算原則: 按單偏壓計算 </p

95、><p>　　鋼構(gòu)件截面凈毛面積比: RN = 0.85</p><p>　　梁保護層厚度 (mm): BCB = 25.00</p><p>　　柱保護層厚度 (mm): ACA = 30.00</p><p>　　是否按

96、砼規(guī)范(7.3.11-3)計算砼柱計算長度系數(shù): 否 </p><p>　　荷載組合信息 ........................................</p><p>　　恒載分項系數(shù): CDEAD= 1.20</p><p>　　活載分項系數(shù):

97、 CLIVE= 1.40</p><p>　　風荷載分項系數(shù): CWIND= 1.40</p><p>　　水平地震力分項系數(shù): CEA_H= 1.30</p><p>　　豎向地震力分項系數(shù): CE

98、A_V= 0.50</p><p>　　特殊荷載分項系數(shù): CSPY = 0.00</p><p>　　活荷載的組合系數(shù): CD_L = 0.70</p><p>　　風荷載的組合系數(shù): CD_W = 0.60</p>

99、<p>　　活荷載的重力荷載代表值系數(shù): CEA_L = 0.50</p><p>　　通過對原結(jié)構(gòu)的建模分析，驗算得到原結(jié)構(gòu)配筋滿足要求。SATWE部分結(jié)構(gòu)圖形如下圖。</p><p>　　圖2.2.3 原結(jié)構(gòu)三層梁設(shè)計配筋包絡(luò)</p><p>　　圖2.2.4 三層混凝土構(gòu)件配筋簡圖</p><p>&l

100、t;b>　　板配筋的驗算</b></p><p>　　選取7~8軸線與C~D圍取的矩形板作為驗算算例，計算結(jié)果如下</p><p><b>　　1 計算條件</b></p><p>　　計算板長= 3.900(m) ；計算板寬= 5.875(m) ；板厚= 100(mm)</p><p>　　板容重=

101、25.00(kN/m3) ；板自重荷載設(shè)計值= 3.00(kN/m2)</p><p>　　恒載分項系數(shù)= 1.20 ； 活載分項系數(shù)= 1.40</p><p>　　荷載設(shè)計值(不包括自重荷載):</p><p>　　均布荷載= 6.70(kN/m2) </p><p>　　砼強度等級: C30, fc=14.30 N/mm2</p&

102、gt;<p>　　支座縱筋級別: HRB335, fy=300.00 N/mm2</p><p>　　板底縱筋級別: HPB235, fy=210.00 N/mm2</p><p>　　混凝土保護層= 15(mm), 配筋計算as= 20(mm), 泊松比= 0.20</p><p><b>　　支撐條件=</b></p&g

103、t;<p>　　四邊上:簡支下:固定左:固定右:固定</p><p>　　角柱左下:有右下:無右上:無左上:有</p><p><b>　　2 計算結(jié)果</b></p><p>　　彎矩單位:kN.m/m, 配筋面積:mm2/m, 構(gòu)造配筋率:0.21%</p><p><b>

104、　　計算方法: 查表</b></p><p>　　(1)跨中: [水平][豎向]</p><p>　　彎矩 5.6 2.2</p><p>　　面積 345(0.35%)306(0.31%)</p><p>　　實配 d10@200(393)d8@160(314)</p><p>　　(2)四邊

105、: [上][下][左][右]</p><p>　　彎矩 0.0 -8.4-11.5-11.5</p><p>　　面積 214(0.21%)368(0.37%)515(0.52%)515(0.52%)</p><p>　　實配 D12@200(565)D12@200(565)D12@200(565)D12@200(565)<

106、;/p><p>　　與原結(jié)構(gòu)板配筋進行對比，配筋滿足要求。其他板塊按上述方法進行驗算配筋均滿足要求。</p><p>　　綜上所述，原結(jié)構(gòu)配筋滿足要求。</p><p>　　3.鄭州南陽路國美電器商場結(jié)構(gòu)加固方案設(shè)計</p><p>　　3.1工程加固設(shè)計所依據(jù)的標準規(guī)范</p><p>　　(1)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范

107、》(CECS25：90)</p><p>　　(2)《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECSl46：2003)</p><p>　　(3)《民用建筑修繕工程查勘與設(shè)計規(guī)程》(JGJl17.98)</p><p>　　(4)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)</p><p>　　3.2各種加固方法和構(gòu)件加固目的綜合適應(yīng)性分

108、析</p><p>　　不同加固方法在對各種構(gòu)件進行加固時，受這些具體構(gòu)件的加固目的的影響，具有不同的相互適應(yīng)性，具體見表3.1。</p><p>　　表3.1加固方法和構(gòu)件加固目的的綜合適應(yīng)性分析</p><p>　　3.3工程改造加固內(nèi)容綜述</p><p>　　商場由于營業(yè)需要決定增設(shè)一架自動扶梯， 因此需要拆除二層至四層的部分樓板并對

109、部分梁、板進行加強。 由于新增了扶梯荷載及人流荷載，為了使結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，在首層增設(shè)兩根截面500×500的混凝土柱，并在二層至四層樓板處各新增一根混凝土梁用以承擔扶梯荷載。</p><p>　　根據(jù)對原結(jié)構(gòu)和模擬改造后結(jié)構(gòu)的分析。考慮到承載力和經(jīng)濟性來選擇加固方案。利用上面給出的表格選擇加固改造方案。</p><p>　　表3.2 加固設(shè)計方案</p>

110、<p><b>　　現(xiàn)場施工圖片</b></p><p><b>　　圖3.1</b></p><p><b>　　圖3.2</b></p><p><b>　　圖3.3</b></p><p><b>　　圖3.4</b>

111、</p><p>　　3.4加固改造設(shè)計分析及結(jié)構(gòu)加固方案</p><p>　　這里我們選取一個算例，框架梁加固設(shè)計——增大截面加固法</p><p><b>　　1）基本設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　第三層樓面KL6軸線7軸線F~G梁段加固設(shè)計</p><p>　　b×h=35

112、0mm×500mm；混凝土強度等級為C30，負彎矩筋為425，正彎矩筋為225。</p><p><b>　　電算參數(shù)與結(jié)果</b></p><p>　　模擬改造后的模型計算后，發(fā)現(xiàn)該梁的配筋面積不合理，應(yīng)加大梁的截面，第二次試算時，該梁的截面尺寸按b×ｈ＝500mm×800mm輸入。</p><p>　　混凝土強

113、度等級按原設(shè)計強度輸入。</p><p>　　加固后配筋面積為1300mm²</p><p><b>　　加固截面設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)原設(shè)計配筋面積和改造設(shè)計后的計算結(jié)果，跨中截面受拉區(qū)所需新增鋼筋面積為：=1300-982=318mm²。</p><p>　　根據(jù)《加固規(guī)范》第5.

114、5.1條，采用人工澆筑時，新增混凝土的強度等級應(yīng)比混凝土高一個等級，所以選用強度等級為C35的改性混凝土。選用HRB335級作為新增受壓區(qū)的受力鋼筋。</p><p>　　加固層厚度為300mm，因為加固層厚度較大原正彎矩鋼筋起不到應(yīng)有作用，故選用820。原結(jié)構(gòu)正彎矩筋起到腰筋的作用。</p><p>　　根據(jù)《加固規(guī)范》第5.2.3條，新增受拉區(qū)配筋面積應(yīng)按下列公式計算</p>

115、;<p>　　故有：1.0×14.3×500x=300×982+0.9×300×2513-300×1964</p><p>　　解得：x=53.7mm<2a'=80mm </p><p><b>　　則x取80</b></p><p>　　0.9×

116、300×2513×（760-40）+300×982×（460-40）+300×1964×（40-40）</p><p>　　=612.3kN·m>115.2kN·m</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　斜截面加固

117、設(shè)計</b></p><p>　　原設(shè)計參數(shù)為：箍筋8@200，其余參數(shù)同前。</p><p><b>　　截面驗算：</b></p><p>　　驗算加固前構(gòu)件的抗剪承載力：</p><p>　　=0.7×1.43×300×460+0.7×0.7×1.57&