既有建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

既有建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

專(zhuān)業(yè)：管理科學(xué)與工程

目錄如何研究研究意義文獻(xiàn)綜述參考文獻(xiàn)一、研究意義上述原因?qū)е逻@些結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足安全性、適用性、耐久性等相關(guān)要求，可靠性也在逐漸降低。如不及時(shí)處理，這些既有建筑或早或晚會(huì)危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

我國(guó)既是一個(gè)建筑大國(guó)，又是一個(gè)建筑存量大國(guó)

；龐大的既有建筑中，有相當(dāng)一部分建筑接近或已經(jīng)達(dá)到其設(shè)計(jì)使用壽命；惡劣環(huán)境、自然災(zāi)害、人為因素影響等也嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的正常使用。我國(guó)每年新建建筑居世界首位；總建筑面積也居于世界榜首，當(dāng)前我國(guó)既有建筑物總量約450多億平方米。

我國(guó)絕大多數(shù)建筑物的設(shè)計(jì)使用年限約為50年上述結(jié)構(gòu)，如果推倒重建，將耗費(fèi)巨額投資，這對(duì)我國(guó)這樣的資源貧乏的人口大國(guó)而言不可取，拆舊建新的處理方式是社會(huì)資源的極大浪費(fèi)，也不符合當(dāng)今低碳社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要求。

通過(guò)對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)鑒定，制定科學(xué)的安全評(píng)估體系，采取合理的加固改造措施，提高既有建筑結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，滿(mǎn)足建筑物的正常使用功能，延長(zhǎng)建筑物安全使用壽命不失為一種節(jié)約社會(huì)資源的好方法。

既有建筑結(jié)構(gòu)的加固方法很多，它涉及到對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀安全可靠性的評(píng)估、加固方案的技術(shù)性、加固方案的經(jīng)濟(jì)性、加固方案的耐久性、加固的可修復(fù)性等很多方面，需要綜合權(quán)衡加固方案之間的優(yōu)劣。因此，本論文擬以既有建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析作為研究課題。二、文獻(xiàn)綜述1、國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究（1）國(guó)外研究狀況

1984年瑞士國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先開(kāi)始了外貼纖維復(fù)合材料加固試驗(yàn)的研究，隨后，各國(guó)學(xué)者在該領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的研究和應(yīng)用推廣工作，美國(guó)、日本等國(guó)家己經(jīng)制定了外貼纖維復(fù)合材料的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。HassanandRiskily(2003)的碳纖維加固試驗(yàn)并不是單純的粘結(jié)性能試驗(yàn)，更接近于小梁的抗彎加固試驗(yàn)，通過(guò)配筋構(gòu)造使受彎裂縫出現(xiàn)在跨中，研究不同錨固長(zhǎng)度對(duì)極限荷載的影響。

LorenzoLi(2005)在實(shí)驗(yàn)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(diào)加載相應(yīng)最大承重能力，在損壞的這些梁上使用不同的規(guī)定和長(zhǎng)度的鋼板修理和加強(qiáng)鋼筋混凝土梁。

（2）國(guó)內(nèi)研究狀況

我國(guó)已有建筑的加固方法很多，在上部結(jié)構(gòu)中，有加大截面加固法、體外后張預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力體系加固法等；近年來(lái)粘鋼加固法、植筋、碳纖維加固法等一些新技術(shù)，新工藝也越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到工程加固中。

孫瑞峰(2007)首先對(duì)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(jié)構(gòu)加固方法的施工工藝、各自的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性進(jìn)行了比較，進(jìn)而得出對(duì)于需要加固的構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的不同情況，遵循安全、經(jīng)濟(jì)、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(xué)植筋等多種加固方法對(duì)甘肅金昌某兩棟商品房的一至三層的部分樓板、陽(yáng)臺(tái)懸挑梁等部位進(jìn)行加固，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均取得了良好的效益。

曹丹陽(yáng)(2003)通過(guò)對(duì)某商住樓的柱進(jìn)行加大截面加固法的加固設(shè)計(jì)，達(dá)到了此樓由于局部功能的變化，使荷載增加，需進(jìn)行加固處理的要求。

費(fèi)偉等(2009)針對(duì)無(wú)錫嘉德廣場(chǎng)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(qiáng)度高、重量輕、耐久性好、施工方便快捷等特點(diǎn)，采用了碳纖維布加固方法對(duì)工程進(jìn)行加固，取得了良好綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鄭偉濤等(2010)通過(guò)對(duì)粘鋼加固施工工藝進(jìn)行了分析，探討了各種因素對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響，提出了一些具體處理措施，尤其是對(duì)空鼓現(xiàn)象的獨(dú)特修補(bǔ)，解決了粘鋼加固的最終缺陷，使鋼板和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)合。劉航等(2002)對(duì)一多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中9根已建好的框架柱進(jìn)行混凝土強(qiáng)度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況，采用碳纖維布對(duì)柱進(jìn)行包裹的加固方案，得出碳纖維加固結(jié)構(gòu)有一定的適用范圍。

2、ANSYS在結(jié)構(gòu)加固應(yīng)用研究情況

ANSYS是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。

王亞萍等(2002)結(jié)合鋼筋混凝土材料的特殊性，利用大型有限元計(jì)算軟件ANSYS計(jì)算受彎構(gòu)件的變形及其正截面應(yīng)力應(yīng)變。最后將有限元計(jì)算的結(jié)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(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)的幾何意義出發(fā)，提出了在ANSYS平臺(tái)上采用有限元法和梯度優(yōu)化算法相結(jié)合的方法進(jìn)行可靠度分析的構(gòu)想，對(duì)ANSYS進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了該方法．該方法能用較少的有限元計(jì)算次數(shù)得到較精確的可靠度和驗(yàn)算點(diǎn)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(guò)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(shè)工程項(xiàng)目的全生命周期是指從建設(shè)意圖產(chǎn)生到項(xiàng)目廢除的全過(guò)程，它包括項(xiàng)目的決策階段、實(shí)施階段和運(yùn)營(yíng)階段。

李靜華(2008)引入工程項(xiàng)目全生命周期費(fèi)用管理的概念,介紹了價(jià)值工程的基本原理。從工程項(xiàng)目全生命周期費(fèi)用的最小化出發(fā),選擇價(jià)值工程作為住宅經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的基本原理,通過(guò)對(duì)住宅項(xiàng)目的功能分析和成本分析,來(lái)確定住宅全生命周期的價(jià)值評(píng)價(jià)模型。為消費(fèi)者衡量住宅的效用和對(duì)生產(chǎn)者度量其開(kāi)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(chǔ)上，從工程經(jīng)濟(jì)的原理出發(fā)，在橋梁全壽命期內(nèi)，考慮所有可能發(fā)生的費(fèi)用，建立橋梁的全壽命周期費(fèi)用模型(平均年費(fèi)用模型)，并且對(duì)加固、重建方案的平均年費(fèi)用進(jìn)行相互比較、分析。同時(shí)還基于平均年費(fèi)用的分析模式，對(duì)橋梁的經(jīng)濟(jì)使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)。4、既有建筑結(jié)構(gòu)加固經(jīng)濟(jì)分析研究現(xiàn)狀

如何選擇一個(gè)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，其他方面可行的加固方案，是決策者面臨的首要問(wèn)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用Delphi評(píng)分法對(duì)該指標(biāo)體系進(jìn)行篩選。采用層次分析法確定加固方案各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，利用模糊數(shù)學(xué)理論確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度，建立用參數(shù)p=1的海明權(quán)距離表示的優(yōu)化模型，并引入價(jià)值工程的概念對(duì)己建模型進(jìn)一步優(yōu)化。采用MATLAB語(yǔ)言編制了計(jì)算程序，并結(jié)合某工程實(shí)例驗(yàn)證了本文優(yōu)化模型和方法的有效性和實(shí)用性。李志林(2010)在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上，對(duì)常用建筑結(jié)構(gòu)加固方案進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，重新建立了開(kāi)放性的加固方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，融合利用層次單排序和指數(shù)標(biāo)度的改進(jìn)權(quán)重確定方法、基于指數(shù)標(biāo)度的評(píng)價(jià)值賦值法，建立了改進(jìn)的層次分析方法的基本構(gòu)架，分階段多步驟地對(duì)結(jié)構(gòu)加固方案進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)選。三、如何研究文章在總結(jié)國(guó)內(nèi)外既有建筑加固技術(shù)的基礎(chǔ)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(jià)值工程理論的相關(guān)知識(shí)對(duì)既有建筑加固方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)即有建筑加固方案從各個(gè)指標(biāo)層進(jìn)行綜合性分析。整個(gè)研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：1既有建筑結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系構(gòu)建

本節(jié)內(nèi)容研究既有建筑結(jié)構(gòu)安全可靠性評(píng)估體系，通過(guò)評(píng)估體系的構(gòu)建、運(yùn)用，以便正確評(píng)估既有建筑結(jié)構(gòu)的安全現(xiàn)狀，可為結(jié)構(gòu)加固的方案遴選奠定基礎(chǔ)。既有建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)性分析

2

本節(jié)內(nèi)容研究調(diào)研既有建筑結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的加固方法及其適用性、以及新型加固材料的應(yīng)用情況。視研究深度決定對(duì)典型結(jié)構(gòu)利用有限元軟件ANSYS建模，評(píng)估各加固方案的可靠性。3即有建筑結(jié)構(gòu)加固經(jīng)濟(jì)性分析本節(jié)內(nèi)容研究不同加固方案的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性?xún)?nèi)涵包括既有建筑結(jié)構(gòu)的加固建造費(fèi)用和加固后的年度使用費(fèi)用，即加固方案的全壽命周期費(fèi)用（LCC），由于不同加固方案的服役壽命不同，構(gòu)建不同加固方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型。既有建筑結(jié)構(gòu)加固綜合性評(píng)價(jià)4

運(yùn)用適合的多目標(biāo)決策相關(guān)知識(shí)，從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、可修復(fù)性、及社會(huì)效果等四個(gè)方面對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)加固方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選擇更優(yōu)的加固方案。四、參考文獻(xiàn)[1]胡俊.建筑結(jié)構(gòu)加固方案優(yōu)化研究[D].南昌:南昌大學(xué),2008.[2]吳學(xué)紅.建筑結(jié)構(gòu)加固方案的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

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