建筑结构抗震设计电子版作业11Word格式.docx
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先经历大规模新建阶段然后逐渐过渡到新建与加固并重阶段最后到以加固为主的阶段。
第一阶段一般建筑规模较大,执行的建筑规范标准过低。
到了第二阶段,旧建筑普遍面临年久失修老化衰退的严重问题。
特别是1976年唐山大地震发生后,由于以前的房屋建筑标准低未考虑抗震作用,导致建筑业受创。
促进了对已建建筑的维修加固和更新改造的发展。
再到了第三阶段,开始逐渐重视旧建筑的加固改造以及相关加固技术的更新发展与研究。
2什么是对已建建筑的结构改造与抗震加固:
对已建建筑物的加固改造是指因建筑物可靠性不足、国家建筑设计规范调整完善、业主要求的建筑功能改变或建筑物超期服役等原因而对建筑物采取措施,以增强其承重结构和构件的可靠度,使其受损的使用功能得到重新恢复,并满足具有现行设计规范及业主要求的安全性适用性和耐久性。
3需要对已建建筑结构改造加固的原因及目的:
(1)安全问题。
当时建造时期建筑规范标准过低,没有进行或者不完善地进行结构抗震设计,材料强度和性能也未及现在的水平,加之自然老化人为损害以及自然灾害,使得建筑结构构件承载力严重不足或结构变形过大,导致建筑丧失安全性。
(2)使用性能和使用质量问题。
旧房建造大都局限于当时的物质技术条件和人们生活水平,随着生活条件提高,对居住环境的质量需求提高。
(可见,建筑设计需具前瞻性)
(3)房屋用途改变的问题。
比如,如果房屋要改造成商场,需要对原有承重墙拆除,对空间布局进行重新设计分布以增大房间进深开间,满足使用要求。
(4)公共设施老化问题。
一些公共设施陈旧老化,导致许多居住问题,急需改造。
比如,一些旧建筑的排水设施要么没有铺设,要么达不到现在的排水要求,造成排水堵塞污水外溢,污染环境给生活带来不便。
(5)结构抗震设计和延长房屋寿命的问题。
唐山大地震之前,也就是七八十年代,很少对房屋进行抗震设计并采取抗震设防措施,所以对旧房进行抗震设防加固改造,提高旧房的抗震安全度及抗震能力势在必行。
另外,同一建筑的不同结构构件,材料的使用年限和寿命不同,损坏程度不同,因此需要对受损的或者寿命比较短的结构构件材料和部位进行改造加固,提高其使用寿命和安全性。
4建筑结构的加固改造有哪些优势?
(1)原有房屋选址大多较好,同时不需额外征地,建筑面积也能适当增加,具经济性。
(2)增层改造的话会增加实际使用面积,同时不打破原有生活环境。
(3)套型变化不大的改造,施工时不需搬迁,降低成本。
(4)增加结构的安全性适用性和耐久性,使已建建筑的居住条件达到新建建筑的居住标准,实现建筑的可持续性发展。
(5)施工时间短,费用少,收效快。
5对已建建筑进行结构可靠性鉴定评估:
鉴定评估也就是在结构改造加固之前先确定结构是否具有改造价值,若是经鉴定有必要对其进行改造加固,就应对建筑物本身及周围的地基环境情况进行全面地调查研究,搜集相关技术资料,了解各个方面的情况。
通过可靠的检测手段和合理的理论分析,评估这个在役建筑的安全性、改造后能达到的效果、加固后能增加的寿命。
要找出影响建筑物安全性和适用性的薄弱环节、影响结构改造加固的关键部位和构件,找出在改造过程中可能存在的安全隐患和技术重难点,为工程加固改造施工提供设计依据与参考资料。
用流程图表示:
确定结构有必要进行改造与加固
调查周围地基环境,搜集相关技术资料
↓
可靠的检测手段与合理的理论分析评估
找出结构薄弱环节、关键构件和部位
安全隐患及技术重难点
结构改造加固方案
6对已建建筑物的加固改造技术方法:
★对建筑物进行增层改造:
也就是通过在原有建筑物的基础上新加建筑物的层数把原有的中低层建筑物变为中高层建筑。
常有四种方法:
(1)直接加层法适用于原有建筑物地基基础和上部结构均可以满足增层后建筑物所需的承载力和变形要求或经加固处理后满足增层所需的承载力和变形要求,通常增加层数不多。
(2)改变荷载传递加层法通过增设部分墙体、柱子和梁或者经加固处理,改变建筑物结构布置及其荷载传递途径后直接增层。
适用于原有建筑物的地基基础和上部结构不能满足增层后所需的承载力和变形要求,也适用于原有建筑物使用功能或用途改变从而导致建筑物平面布置及结构的改变,原有的结构布置和承重构件不能适应改造后所需的承载力和变形要求。
(3)外套结构加层法在原有建筑物外面通过新建外套结构,将原结构完全包在里面,使增层所增加的荷载全部由外套结构承担并传递给地基基础。
适用于大部分增层工程尤其适用于增高层数较高或原有建筑物地基基础和上部结构的承载力和变形不能满足增层后所需的承载力和变形要求的建筑。
★对建筑物进行结构改造:
对原建筑物的开间和进深进行改造就促使对原有建筑的平面布置进行重新分配,进而对建筑物的结构布置和荷载传递途径也要进行重新分配。
对建筑物大空间的改造,需要将原来的承重墙体或柱体拆除,使结构荷载的传力路径和结构受力发生改变,削弱了原建筑的水平抗侧刚度,降低了结构安全性。
所以需要对结构进行承载力代换,使原有的承载力和荷载能够安全地传递到地基基础。
通常采用用梁代替墙体和柱来增大建筑开间进深,所采用的方法为拆墙换梁或者拆柱换梁的托换梁方法,托换梁主要有五种形式,即单梁托换、双梁托换、框式托换、钢-混凝土组合梁托换和钢-砖砌体组合梁托换等。
★对已建建筑物的抗震加固:
(查找相关资料汇总得出)
对于框架梁,根据受力特点,主要是增大高度方向的截面,但由于建筑往往有净高的要求,可能无法增大高度方向截面,则需要通过加大截面来代替。
加固前应将原梁表面处理干净以使新旧截面充分咬合,共同工作。
对于框架柱,当构件轴压比不满足要求时,说明结构在地震荷载作用时缺乏足够的延性。
轴压比的改善可通过增大截面或者提高混凝土强度得以实现。
对于原建筑结构由于无法提高原构件的混凝土强度,故可通过增大截面以改善轴压比,使其满足规范要求。
一般把传统抗震加固方法划归为两类:
(1)单个构件层次上的加固方法;
(2)增设构件改变整体结构原有受力体系。
而新型抗震加固技术近年也有较大发展,即隔震加固和消能减震。
常用的传统抗震加固方法有:
(1)卸荷法:
从结构自重和负荷自身出发,从根本上降低结构的地震反应。
具体做法上可采用轻质隔墙替换原结构中较重的填充墙,降低地震荷载和变形。
(2)加大截面法:
配以适量钢筋,对需要加固的钢筋混凝土梁、柱构件额外浇注补充混凝土,从而加大构件截面提高构件的承载能力。
(3)外包钢法:
采用角钢焊接上扁钢组成钢构套,粘贴于原钢筋混凝土构件外围,为原构件提供额外的承载力,一定程度上提高了原结构的延性。
(4)置换混凝土加固法:
通过挖掘清除破碎腐蚀混凝土,回填新混凝土,提高原混凝土构件的刚度,从而提高构件的安全性能。
(5)粘钢加固法:
与外包钢法类似,但比外包钢工艺简单。
将钢板粘结在需要加固构件表面,组成新的组合构件,增强整体构件的承载力。
(6)增设剪力墙法:
在结构薄弱层适当增加剪力墙调整结构的受力体系,增强了局部刚度,有利于结构因薄弱层的存在导致其抗震性能不足的情况。
(7)增设支撑加固:
当开间进深较大导致梁柱刚度不够,承载能力不足时,在局部适当位置增加柱间支撑,增强整体抗侧刚度。
(8)玻璃钢加固法。
(9)碳纤维加固法……
综上,随着抗震加固技术的不断深入发展创新,传统的抗震加固技术实用性受到限制。
传统方法实质上大都是通过不断加固薄弱层和薄弱构件,导致增加自重,施工工艺复杂,经济效益不够显著。
若从根本上解决问题,应该是通过耗散地震能量和隔离地震作用来提高结构的抗震性能。
由此出现了新型抗震加固技术,主要包括:
减震加固、隔震加固。
7改造加固后结构承载力及抗震性能怎么样了?
按照抗震设计新规的要求,对建筑结构进行抗震承载性能验算。
对改造增层后的结构进行结构承载力(框架柱、框架梁、地基及基础)进行验算;
对结构进行动力分析,确保一些指标(如结构振型及周期、侧向刚度比、层间位移角等)满足要求,从而确保改造更新后的新结构组合体的承载力具备必要的安全性和可靠性。
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