既有建筑結構加固技術經(jīng)濟性分析

既有建筑結構加固技術經(jīng)濟性分析

專業(yè)：管理科學與工程

目錄如何研究研究意義文獻綜述參考文獻一、研究意義上述原因導致這些結構不能滿足安全性、適用性、耐久性等相關要求，可靠性也在逐漸降低。如不及時處理，這些既有建筑或早或晚會危害人民的生命財產(chǎn)安全。

我國既是一個建筑大國，又是一個建筑存量大國

；龐大的既有建筑中，有相當一部分建筑接近或已經(jīng)達到其設計使用壽命；惡劣環(huán)境、自然災害、人為因素影響等也嚴重影響到結構的正常使用。我國每年新建建筑居世界首位；總建筑面積也居于世界榜首，當前我國既有建筑物總量約450多億平方米。

我國絕大多數(shù)建筑物的設計使用年限約為50年上述結構，如果推倒重建，將耗費巨額投資，這對我國這樣的資源貧乏的人口大國而言不可取，拆舊建新的處理方式是社會資源的極大浪費，也不符合當今低碳社會的可持續(xù)發(fā)展要求。

通過對既有建筑結構進行科學的檢測鑒定，制定科學的安全評估體系，采取合理的加固改造措施，提高既有建筑結構的安全性和耐久性，滿足建筑物的正常使用功能，延長建筑物安全使用壽命不失為一種節(jié)約社會資源的好方法。

既有建筑結構的加固方法很多，它涉及到對既有建筑結構現(xiàn)狀安全可靠性的評估、加固方案的技術性、加固方案的經(jīng)濟性、加固方案的耐久性、加固的可修復性等很多方面，需要綜合權衡加固方案之間的優(yōu)劣。因此，本論文擬以既有建筑結構加固技術經(jīng)濟分析作為研究課題。二、文獻綜述1、國內外建筑結構加固技術研究（1）國外研究狀況

1984年瑞士國家實驗室首先開始了外貼纖維復合材料加固試驗的研究，隨后，各國學者在該領域開展了廣泛的研究和應用推廣工作，美國、日本等國家己經(jīng)制定了外貼纖維復合材料的有關技術標準。HassanandRiskily(2003)的碳纖維加固試驗并不是單純的粘結性能試驗，更接近于小梁的抗彎加固試驗，通過配筋構造使受彎裂縫出現(xiàn)在跨中，研究不同錨固長度對極限荷載的影響。

LorenzoLi(2005)在實驗中使用外包鋼法加固損傷的鋼筋混凝土梁，參考梁抗彎單調加載相應最大承重能力，在損壞的這些梁上使用不同的規(guī)定和長度的鋼板修理和加強鋼筋混凝土梁。

（2）國內研究狀況

我國已有建筑的加固方法很多，在上部結構中，有加大截面加固法、體外后張預應力加固法和改變結構傳力體系加固法等；近年來粘鋼加固法、植筋、碳纖維加固法等一些新技術，新工藝也越來越廣泛的應用到工程加固中。

孫瑞峰(2007)首先對加大截面加固法、粘鋼加固法和改變受力體系加固法這三種常用的混凝土結構加固方法的施工工藝、各自的優(yōu)點和先進性進行了比較，進而得出對于需要加固的構筑物，應根據(jù)構筑物的不同情況，遵循安全、經(jīng)濟、快捷、施工方便的原則制定不同的加固方案。張積德(2009)采用混凝土置換、粘鋼、粘貼碳纖維、化學植筋等多種加固方法對甘肅金昌某兩棟商品房的一至三層的部分樓板、陽臺懸挑梁等部位進行加固，在技術和經(jīng)濟上均取得了良好的效益。

曹丹陽(2003)通過對某商住樓的柱進行加大截面加固法的加固設計，達到了此樓由于局部功能的變化，使荷載增加，需進行加固處理的要求。

費偉等(2009)針對無錫嘉德廣場工程在施工中管線分布不合理，造成混凝土板底面產(chǎn)生裂縫，裙房樓面出現(xiàn)貫通的裂縫，為確保使用安全，以及碳纖維的抗拉強度高、重量輕、耐久性好、施工方便快捷等特點，采用了碳纖維布加固方法對工程進行加固，取得了良好綜合經(jīng)濟效益和社會效益。鄭偉濤等(2010)通過對粘鋼加固施工工藝進行了分析，探討了各種因素對粘結強度的影響，提出了一些具體處理措施，尤其是對空鼓現(xiàn)象的獨特修補，解決了粘鋼加固的最終缺陷，使鋼板和混凝土結構構件實現(xiàn)了完美的結合。劉航等(2002)對一多層鋼筋混凝土框架結構中9根已建好的框架柱進行混凝土強度不能滿足設計要求的情況，采用碳纖維布對柱進行包裹的加固方案，得出碳纖維加固結構有一定的適用范圍。

2、ANSYS在結構加固應用研究情況

ANSYS是一個多用途的有限元法計算機設計程序，可以用來求解結構、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。

王亞萍等(2002)結合鋼筋混凝土材料的特殊性，利用大型有限元計算軟件ANSYS計算受彎構件的變形及其正截面應力應變。最后將有限元計算的結果與精確解比較，分析誤差存在的原因及改變的方法和措施。程穎(2006)從結構可靠性指標的幾何意義出發(fā)，提出了在ANSYS平臺上采用有限元法和梯度優(yōu)化算法相結合的方法進行可靠度分析的構想，對ANSYS進行二次開發(fā)實現(xiàn)了該方法．該方法能用較少的有限元計算次數(shù)得到較精確的可靠度和驗算點值。張子瀟等(2005)利用ANSYS軟件建立了U型FRP受剪加固梁的三維有限元分析模型，混凝土使用solid65單元，鋼筋使用Links單元，F(xiàn)RP布采用Shel63殼單元，模擬了梁的加載全過程和受剪剝離受力性能。3、全生命周期成本理論研究情況建設工程項目的全生命周期是指從建設意圖產(chǎn)生到項目廢除的全過程，它包括項目的決策階段、實施階段和運營階段。

李靜華(2008)引入工程項目全生命周期費用管理的概念,介紹了價值工程的基本原理。從工程項目全生命周期費用的最小化出發(fā),選擇價值工程作為住宅經(jīng)濟性評價的基本原理,通過對住宅項目的功能分析和成本分析,來確定住宅全生命周期的價值評價模型。為消費者衡量住宅的效用和對生產(chǎn)者度量其開發(fā)成本提供參考依據(jù)。張宇輝(2010)確定既有橋梁各種改造方案的基礎上，從工程經(jīng)濟的原理出發(fā)，在橋梁全壽命期內，考慮所有可能發(fā)生的費用，建立橋梁的全壽命周期費用模型(平均年費用模型)，并且對加固、重建方案的平均年費用進行相互比較、分析。同時還基于平均年費用的分析模式，對橋梁的經(jīng)濟使用壽命進行了預測。4、既有建筑結構加固經(jīng)濟分析研究現(xiàn)狀

如何選擇一個技術上可靠，經(jīng)濟上合理，其他方面可行的加固方案，是決策者面臨的首要問題。

胡俊(2008)考慮加固工程各種影響因素，得出加固方案優(yōu)化的初步評價指標體系，采用Delphi評分法對該指標體系進行篩選。采用層次分析法確定加固方案各評價指標的權重，利用模糊數(shù)學理論確定各評價指標的相對隸屬度，建立用參數(shù)p=1的海明權距離表示的優(yōu)化模型，并引入價值工程的概念對己建模型進一步優(yōu)化。采用MATLAB語言編制了計算程序，并結合某工程實例驗證了本文優(yōu)化模型和方法的有效性和實用性。李志林(2010)在傳統(tǒng)層次分析法的基礎上，對常用建筑結構加固方案進行了詳細的技術經(jīng)濟分析，重新建立了開放性的加固方案評價指標體系，融合利用層次單排序和指數(shù)標度的改進權重確定方法、基于指數(shù)標度的評價值賦值法，建立了改進的層次分析方法的基本構架，分階段多步驟地對結構加固方案進行評價優(yōu)選。三、如何研究文章在總結國內外既有建筑加固技術的基礎上，使用ANSYS軟件建模分析各加固方案的可靠度，并且利用全生命周期和價值工程理論的相關知識對既有建筑加固方案進行技術經(jīng)濟分析，并運用模糊綜合評價法對即有建筑加固方案從各個指標層進行綜合性分析。整個研究的主要內容包括以下幾個部分：1既有建筑結構安全評估體系構建

本節(jié)內容研究既有建筑結構安全可靠性評估體系，通過評估體系的構建、運用，以便正確評估既有建筑結構的安全現(xiàn)狀，可為結構加固的方案遴選奠定基礎。既有建筑結構加固技術性分析

2

本節(jié)內容研究調研既有建筑結構的國內外現(xiàn)有的加固方法及其適用性、以及新型加固材料的應用情況。視研究深度決定對典型結構利用有限元軟件ANSYS建模，評估各加固方案的可靠性。3即有建筑結構加固經(jīng)濟性分析本節(jié)內容研究不同加固方案的經(jīng)濟性，經(jīng)濟性內涵包括既有建筑結構的加固建造費用和加固后的年度使用費用，即加固方案的全壽命周期費用（LCC），由于不同加固方案的服役壽命不同，構建不同加固方案的經(jīng)濟評價模型。既有建筑結構加固綜合性評價4

運用適合的多目標決策相關知識，從技術性、經(jīng)濟性、可修復性、及社會效果等四個方面對既有建筑結構加固方案進行綜合評價，選擇更優(yōu)的加固方案。四、參考文獻[1]胡俊.建筑結構加固方案優(yōu)化研究[D].南昌:南昌大學,2008.[2]吳學紅.建筑結構加固方案的模糊優(yōu)化設計及其應用

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