采用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上采用PKPM軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)任思澤【摘要】現(xiàn)有建筑加固應(yīng)遵循的原則是：結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、有效、實(shí)用。合理利用PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固進(jìn)行有效分析并完成加固設(shè)計(jì)是這一原則的體現(xiàn)，本文中分別以單個(gè)構(gòu)件加固、局部新增構(gòu)件加固為例，結(jié)合本人的設(shè)計(jì)分析經(jīng)驗(yàn)以供參考。 1. 單個(gè)構(gòu)件加固 由于現(xiàn)有建筑局部使用功能發(fā)生改變，導(dǎo)致現(xiàn)有建筑僅某個(gè)或某幾個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)承載力不滿足后續(xù)使用要求，同時(shí)又在結(jié)構(gòu)的整體承載能力和抗震能力范圍之內(nèi)。對(duì)于這種情況則只需對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固即可。 設(shè)計(jì)步驟：1.1 收集該建筑結(jié)構(gòu)施工圖。根據(jù)施工圖中結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)據(jù)建立PKPM簡易（一個(gè)結(jié)構(gòu)層

2、）結(jié)構(gòu)分析模型。為分析局部使用功能改變對(duì)同層相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，分析模型應(yīng)包含使用功能改變區(qū)域相鄰至少1個(gè)結(jié)構(gòu)跨度范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.1 輸入該區(qū)域原建筑使用結(jié)構(gòu)荷載，完善各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)（材料強(qiáng)度參數(shù)設(shè)置同施工圖說明；由于是局部加固計(jì)算，從偏安全考慮，各項(xiàng)參數(shù)原則上不應(yīng)考慮折減）。然后在SATWE計(jì)算模塊中進(jìn)行第一次計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果。最后將模型中所有正截面受彎構(gòu)件計(jì)算梁配筋面積與原結(jié)構(gòu)施工圖中梁實(shí)際配筋面積進(jìn)行對(duì)比：1.2.1 如，則應(yīng)考慮計(jì)算中是否有荷載參數(shù)出錯(cuò)，或該區(qū)域原使用荷載已經(jīng)超出設(shè)計(jì)承載力要求。說明不再屬于單個(gè)構(gòu)件加固，應(yīng)將其按結(jié)構(gòu)區(qū)段加固另行考慮。1.2.2 如0.9，則可將本

3、次計(jì)算模型直接作為參考模型，進(jìn)行下一步計(jì)算。1.2.3 如0.9，則應(yīng)考慮計(jì)算中是否有荷載參數(shù)出錯(cuò)。如已確認(rèn)各項(xiàng)計(jì)算計(jì)算荷載參數(shù)正確。方可將本次計(jì)算模型作為參考模型，進(jìn)行下一步計(jì)算。其中：為原梁正截面受彎抗拉實(shí)際配筋面積； 為第一次參考模型計(jì)算時(shí)，梁正截面受彎抗拉鋼筋計(jì)算面積。 BA1.3 保留參考模型計(jì)算結(jié)果，然后在參考模型中將原結(jié)構(gòu)荷載改為建筑使用功能改變后的結(jié)構(gòu)使用荷載。在不改變其余參數(shù)設(shè)置的情況下進(jìn)行第二次SATWE計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果。將計(jì)算模型中框架柱軸壓比與參考模型中對(duì)應(yīng)框架柱軸壓比進(jìn)行對(duì)比分析。如，可不考慮使用功能改變對(duì)建筑結(jié)構(gòu)豎向作用力的影響；否則應(yīng)建立多個(gè)結(jié)構(gòu)層分析對(duì)下層結(jié)構(gòu)

4、的影響。1.4 將模型中所有正截面受彎構(gòu)件計(jì)算梁配筋面積與原結(jié)構(gòu)施工圖中梁實(shí)際配筋面積進(jìn)行對(duì)比，再結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件特性選取加固方法：1.4.1 如所有構(gòu)件，則表示該構(gòu)件使用荷載在原構(gòu)件設(shè)計(jì)承載力范圍之內(nèi)，不需加固。如模型中邊跨梁構(gòu)件，則說明本次使用功能改變對(duì)相鄰區(qū)域構(gòu)件影響較大，則應(yīng)擴(kuò)大結(jié)構(gòu)分析模型范圍。1.4.2 如，該梁跨高比大于4，且長期使用的環(huán)境溫度不高于60，不處于特殊環(huán)境(如高溫、高濕、介質(zhì)侵蝕、放射等)時(shí)，采用碳纖維布的方法對(duì)其進(jìn)行加固。首先，采用差值法初步計(jì)算加固碳纖維布有效截面面積。其次，采用,計(jì)算出梁加固后混凝土受壓區(qū)高度。然后，驗(yàn)算加載后該梁最大正截面彎矩作用力。最后，將帶入

5、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50367-2006）中第9.2.4條計(jì)算實(shí)際應(yīng)粘貼碳纖維布截面面積，并根據(jù)梁截面尺寸和市場(chǎng)材料提供信息選擇碳纖維布加固寬度和層數(shù)。其中：為考慮二次受力碳纖維布強(qiáng)度折減系數(shù)； 為加固碳纖維布有效截面面積； 為原鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面受彎抗拉鋼筋計(jì)算面積； 、為原梁正截面受彎抗拉、抗壓實(shí)際配筋面積； 為碳纖維布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面最大彎矩值； 為原梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 、分別為矩形截面梁的寬度和高度； 為加固前截面有效高度； 為縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面近邊的距離。1.4.3 如，長期使用的環(huán)境溫度不高于60，不

6、處于特殊環(huán)境(如高溫、高濕、介質(zhì)侵蝕、放射等)，且不宜采用碳纖維布加固時(shí)，采用可粘貼鋼板的方法對(duì)其進(jìn)行加固。首先，采用差值法初步計(jì)算加固鋼板有效截面面積。其次，采用,計(jì)算出梁加固后混凝土受壓區(qū)高度。然后，驗(yàn)算加載后該梁最大正截面彎矩作用力。最后，根據(jù)、梁截面尺寸和市場(chǎng)材料供應(yīng)情況選取加固鋼板厚度及寬度。其中：為考慮二次受力鋼板強(qiáng)度折減系數(shù)； 為加固鋼板截面面積； 為原鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面受彎抗拉鋼筋計(jì)算面積； 、為原梁正截面受彎抗拉、抗壓實(shí)際配筋面積； 為加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面最大彎矩值； 為原梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 、分別為矩形

7、截面梁的寬度和高度； 為加固前截面有效高度； 為縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面近邊的距離。1.4.4 如，且不宜采用粘貼碳纖維和鋼板的方法加固；或。則該梁宜采用梁底加大截面的方法進(jìn)行加固處理（新增混凝土強(qiáng)度比原構(gòu)件強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)）。首先，采用差值法初步計(jì)算新增鋼筋有效截面面積。其次，采用，計(jì)算出梁計(jì)算出梁加固后混凝土受壓區(qū)高度。然后，驗(yàn)算加載后該梁最大正截面彎矩作用力。最后，根據(jù)、梁截面尺寸和市場(chǎng)材料供應(yīng)情況選取加固梁截面配筋。其中：為新增鋼筋強(qiáng)度利用折減系數(shù)； 為新增受拉鋼筋截面面積； 為原鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面受彎抗拉鋼筋計(jì)算面積； 、為原梁正截面受彎抗拉、抗壓實(shí)際配

8、筋面積； 為新增鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為加載后第二次計(jì)算時(shí)，梁正截面最大彎矩值； 為原梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 、分別為加固前矩形截面梁的寬度和有效截面高度； 為加固后梁截面有效高度； 為縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面近邊的距離。1.5 如果在第二次SATWE計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)超配筋現(xiàn)行，則需在第二次計(jì)算模型中將該構(gòu)件截面尺寸加大。然后再其余計(jì)算參數(shù)不變的情況下在SATWE計(jì)算模塊中進(jìn)行第三次計(jì)算?！緦?shí)例】：成都某購物中心財(cái)務(wù)辦公室重要設(shè)備放置位置結(jié)構(gòu)加固工程概況：該購物中心為地下1層，地上6+1層框架結(jié)構(gòu)，建于2001年，建筑面積達(dá)26000平方米?，F(xiàn)需在原結(jié)構(gòu)五層某兩根主梁（圖1中梁A、梁B）上分別放置1

9、個(gè)和9個(gè)重要設(shè)備，單個(gè)設(shè)備最大使用荷載達(dá)20kN（設(shè)備自重10kN，最大使用活載10kN）。由于缺乏原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)，受設(shè)備加載直接影響的結(jié)構(gòu)構(gòu)件為一般構(gòu)件且占整個(gè)建筑中同類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的比例非常小，因此不便于也沒必要對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震鑒定分析。本次加固亦屬于構(gòu)件加固，同時(shí)，不改變現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級(jí)、構(gòu)造以及后續(xù)使用年限等。 設(shè)計(jì)步驟：1) 根據(jù)施工圖中結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)據(jù)建立PKPM簡易結(jié)構(gòu)分析模型。 圖1 某購物中心結(jié)構(gòu)加載區(qū)域簡易分析模型2) 根據(jù)建筑該區(qū)域原使用功能，輸入結(jié)構(gòu)使用荷載，并完善各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)后，在然后在SATWE計(jì)算模塊中進(jìn)行第一次計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果。然后將各梁正截面受彎

10、構(gòu)件計(jì)算梁配筋面積與對(duì)應(yīng)原結(jié)構(gòu)施工圖中梁實(shí)際配筋面積進(jìn)行對(duì)比。得出0.9，故可將本次計(jì)算模型作為參考模型。圖2. 某購物中心參考模型中梁、樓面荷載平面圖3) 在參考模型中輸入新增重要設(shè)備使用荷載。在不改變其余參數(shù)設(shè)置的情況下進(jìn)行第二次SATWE計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果。最后將正截面受彎構(gòu)件計(jì)算梁配筋面積與原結(jié)構(gòu)施工圖中梁實(shí)際配筋面積進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)除梁B以外，其余梁配筋信息滿足，不需加固。圖3 某購物中心新增設(shè)備荷載平面圖4) 梁B的加固計(jì)算：已知條件：梁寬b=450，梁高h(yuǎn)=700，梁跨l=8200mm，原梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，原梁鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，原梁底實(shí)際配筋，原梁頂實(shí)際配筋，加固計(jì)算梁底配筋。

11、由于且處于長期溫度不應(yīng)高于60的正常使用環(huán)境，故選擇采用梁底粘貼碳纖維布（?。┑姆椒▽?duì)其進(jìn)行加固處理。 首先，采用差值法求的加固碳纖維布有效截面面積： 其次，計(jì)算梁加固后混凝土受壓區(qū)高度： 然后，驗(yàn)算加載后該梁最大正截面彎矩作用力： ，滿足要求。最后，根據(jù)碳纖維單層厚度，碳纖維彈性模量，假設(shè)梁底粘貼碳纖維布層數(shù)。 計(jì)算碳纖維布厚度折減系數(shù): 計(jì)算粘貼碳纖維布寬度： ，取碳布粘貼寬度b=450。2. 結(jié)構(gòu)局部新增構(gòu)件加固 由于現(xiàn)有建筑平、立面發(fā)生改變，在現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)中新增部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件，導(dǎo)致現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)局部區(qū)域構(gòu)件荷載效應(yīng)發(fā)生變化。對(duì)于此種情況應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體承載能力和抗震能力進(jìn)行驗(yàn)算分析，并

12、確定具體加固方案。設(shè)計(jì)步驟：2.1 收集該建筑原結(jié)構(gòu)施工圖。根據(jù)施工圖中結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)據(jù)，建立PKPM整體分析模型（模型中材料強(qiáng)度等參數(shù)等應(yīng)參考該建筑原結(jié)構(gòu)施工圖說明）。2.2 為滿足建筑平、立面發(fā)生改變需求，在PKPM整體模型中對(duì)應(yīng)位置輸入新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.3 根據(jù)建筑使用功能要求，在模型中輸入結(jié)構(gòu)使用荷載。2.4 在SATWE計(jì)算模塊中進(jìn)行計(jì)算，并得出計(jì)算結(jié)果。根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析如下：2.4.1 根據(jù)文本文件輸出數(shù)據(jù)，分析結(jié)構(gòu)局部新增構(gòu)件后，建筑整體抗震能力是否滿足抗震規(guī)范要求。若滿足抗震要求，則進(jìn)行下一步分析；若不滿足，則通過調(diào)整模型中的構(gòu)件尺寸或改變新增構(gòu)件布局等方式解決。2.4.2 在

13、結(jié)構(gòu)整體滿足抗震要求的基礎(chǔ)上，查看構(gòu)件配筋驗(yàn)算簡圖中是否有超配筋現(xiàn)象。若無超配筋現(xiàn)象直接進(jìn)行下一步分析；若有超配筋現(xiàn)象則應(yīng)通過調(diào)整模型中的構(gòu)件尺寸或改變新增構(gòu)件布局等方式解決。2.4.3 查看構(gòu)件配筋驗(yàn)算簡圖中新增構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接處結(jié)構(gòu)配筋。如配筋合理，便于通過植筋達(dá)到配筋要求，則以此次計(jì)算結(jié)果為依據(jù)選擇選擇新增構(gòu)件結(jié)構(gòu)配筋；如配筋較大，不易通過植筋達(dá)到配筋要求時(shí)，則減小模型中該處節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)甚至將該處節(jié)點(diǎn)設(shè)為鉸連接，然后再次計(jì)算得出結(jié)論并對(duì)其進(jìn)行重新分析。2.4.4 新增構(gòu)件與原構(gòu)件連接處植筋計(jì)算。 已知連接處設(shè)計(jì)配筋計(jì)算面積 ，連接處設(shè)計(jì)配置鋼筋直徑和根數(shù)。 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50367-2006）中第12.2.3條計(jì)算植筋基本錨固深度： 計(jì)算鋼筋最小植筋深度： 2.4.5 參考單個(gè)構(gòu)件加固步驟第1.4步，確定原結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件是否需要加固以及加固結(jié)果計(jì)算。2.4.6 新增構(gòu)件后原結(jié)構(gòu)框架柱截