|||帮助中心|
全国免费服务热线：0
热门关键词：
当前位置： &
建筑物加固方法与分类
文章出处：网责任编辑：作者：人气：发表时间： 11:28:00
分为与两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
一、法是通过一些措施，直接提高构件截面承载力和刚度的一种方法，工程中常用以下几种方法：
该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。
该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
间接加固是通过一些构件和局部措施，改变原结构的受力途径，减少荷载效应，发挥构件的潜力，达到减少结构失效概率，的目的，工程中常采用的方法是：
增设构件法是在原结构的构件与构件间增设一个新的构件（如两榀屋架间加设一榀新的屋架，两个大梁间增设一个新梁，柱网间加设一个新柱等）。以减少作用在原构件上的荷载，达到加固结构的作用，该方法一般适用于单层工业厂房，或增设新构件后不影响使用要求的多层房屋的楼面梁、柱的加固。该方法施工时不破损原结构，因此施工安全。
增设支点法是在梁、板、柱上增设支点以减少结构的计算跨度，达到减少荷载效应，发挥构件潜能，提高承载力，加固结构的目的。按支撑结构的受力性能，梁的增设支点加固法分为刚性支点和弹性支点法。刚性支点法是通过支撑构件的轴心受压把荷载直接传递给基础划其他承重构件，此时，支点的变形相对被加固梁的挠度而言非常小，可忽略不计。弹性支点加固法是以支撑构件受弯或桁架作用来间接传递荷载，此时，支点的变形不能忽略，柱的支点法加固可采用柱间横向支撑法，增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度梁、板或高度较高的柱的加固。
增加结构整体性加固法是通过增设支撑使多个构件形成空间整体，共同工作，因为整体破坏的概率小于单个构件破坏的概率，因此在不加固当中任何一个构件的情况下提高了结构的可靠度。
在房屋结构中，改变构件的刚度比值，调整原结构的内力分布，改善结构受力状况，也可以达到结构加固的目的，该方法多用于提高结构水平抗力的能力。
从所使用的来分类，可分为四大类。
为了保证钢骨架连接、型钢构架连接和预应力加固法采用横向张拉施工时，有利于钢筋、型钢和钢板的焊接，砼结构加固所用的钢筋宜采用一、二级钢，型钢、钢板、扁钢和钢管宜选用3号钢或16锰钢。对大跨度预应力加固法，也可根据结构的实际情况合理选用三、四级钢筋、碳素钢丝或钢绞线等强度较高的材料，宜采用千斤顶张拉。
为加强构件新、老砼的结合，同时考虑到原结构砼强度一般较低，砼结构加固所用砼强度等级，设计时应比原结构、构件的强度高一级，当原构件砼强度较高时，一般也可采用与原构件相同的砼强度等级，但应采取技术措施以保证新、老砼间有足够的粘结强度，为加快施工进度，减少对使用的影响，保证加固效果，宜采用早强砼。
软材料主要以碳纤维布为代表的软性材料。
特点是：1、性能稳定，一般无腐蚀问题。2、重量轻，不增加结构静载。3、强度高。4、容易手工操作，不需专门机械设备。5、施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。
采用钢筋混凝土短柱，可防止斜裂缝出现或限制斜裂缝开展，显著提高柱的受剪承载力。碳纤维布加固混凝土柱的破坏具有一定的突然性，但破坏前有声音预兆，使破坏具有可预测性。先包碳纤维再加轴力，碳纤维对柱的约束更为有效，对柱的抗剪强度的提高幅度较大。碳纤维加固钢筋混凝土短柱在反复荷载作用下的荷载&位移滞回曲线是稳定的，与普通混凝土柱相比，具有良好的耗能能力及更小的强度退化。
4、连接材料
当采用化学浆液灌浆连接时，宜采用可灌性好、收缩小、粘结强度高、固化时间可调整、耐久性好，且无毒的浆液。浆液固化后与砼的粘结强度应高于被粘结结构砼抗拉抗剪强度。
上一篇: 下一篇:
地址：广东省东莞市南城区体育路2号鸿禧中心B911室
电话：0 传真：9
合作机构：百度 阿里巴巴 中国电子商务协会 单仁资讯 实战商业智慧
青龙加固工程 广东建筑加固 东莞桥梁加固 深圳桥梁加固 碳纤维 建筑结构胶 超细水泥灌浆料 改性环氧化学灌浆液 建筑植胫胶 超细水泥灌浆料加固 广东桥梁加固文档分类：
在线文档经过高度压缩，下载原文更清晰。
淘豆网网友近日为您收集整理了关于十字形和L形截面柱的抗震加固实验研究及有限元分析的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：十字形和L形截面柱的抗震加固实验研究及有限元分析 河北工业大学硕士学位论文十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析摘要关于混凝土柱的加固,在粘贴钢板加固和碳纤维布加固方面已经获得了大量的研究成果,但有关粘贴钢板和碳纤维布复合加固的研究却不多,特别是针对异形柱加固研究的更少,因此对于异形柱的加固方法和计算理论还不是很成熟。为了研究这种复合加固方法对钢筋混凝土异形柱的抗震性能的改善,本文进行了加固混凝土十字形和 L 形柱的抗震性能试验研究。本文采用多种加固方法,分别对 4 根十字形柱和 7 根 L 形柱进行抗震加固,并完成了以上 9 根加固柱和 2 根未加固(分别为十字形和 L 形截面)在低周反复荷载作用下的试验研究。通过试验现象以及对滞回曲线、骨架曲线等数据的分析对比,结果表明:与未加固和采用单一方式加固柱相比,粘贴钢板与碳纤维布复合加固后异形柱的极限承载力得到了极大提高,延性和耗能性能也均有大幅度提高。在十字形柱中,与满包 CFRP 相比,条带包裹更加经济合理。在试验的同时,也采用有限元方法进行理论验证。在试验的基础上选择适合各种材料的本构关系及材料参数,利用 ANSYS (来源：淘豆网[/p-7066309.html])有限元分析软件对部分十字形和 L 形柱进行非线性有限元分析,通过与试验的相关数据比较计算得到的荷载位移曲线与试验结果基本吻合。这表明采用合理选值下的数值分析可以有效地模拟两种加固柱子的各种受力及破坏情况。关键词:异形柱,粘贴钢板加固,碳纤维布加固,复合加固,延性,承载力,抗震i十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析Cross-shaped And L-shaped section of reinforcement columnExperimental research and finite element analysisAbstractOn the reinforcement of concrete columns, steel reinforcement and CFRP has been receiveda large number of research results, but the bonded steel and CFRP posite is notmore re(来源：淘豆网[/p-7066309.html])search, especially for the shaped column reinforcement, so shaped column reinforcementfor the methods and theory putation is not very mature. In order to study positereinforcement method of reinforced concrete columns to improve seismic performance, weconduct a cross and the L-shaped reinforced concrete columns Seismic performance.In this paper, a variety of reinforcement methods, respectively, 4 cross L-shaped columnsand 7 columns for seismic retro(来源：淘豆网[/p-7066309.html])fit, pleted more than 9 reinforced columns and 2 notreinforced (respectively, L-shaped and cross section) in the low cycle tests under cyclic loadingstudy. Phenomenon by experiments and the hysteresis curves, skeleton curve analysis parison of such data, the results show that with unreinforced and a single way ofstrengthening and reinforcing pared with the carbon posite bonded steelplates shaped columns reinforced the ultimate bearing capacity has b(来源：淘豆网[/p-7066309.html])een greatly improvedductility and energy dissipation are greatly improved performance. In the cross-shaped pared with the full package CFRP bands were more economical package.In the experiment, the theory by finite element method validation. Selected on the basis ofthe test for a variety of materials and material constitutive parameters, using ANSYS finiteelement analysis software and the L-shaped column cross section of nonlinear finite elementanal(来源：淘豆网[/p-7066309.html])ysis and test data paring the calculated load displacement curves are consistent withthe test results. This indicates that the value of the next election with a reasonable numericalanalysis can simulate a variety of two reinforcing pillars of force and destruction.KEY WORDS: Shaped column, Paste the steel reinforcement, Carbon fiber posite Reinforcement, Ductility, Bearing capacity,Seismicii原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本(来源：淘豆网[/p-7066309.html])学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容,也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名: 日期:关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定:学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务;学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流;学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 日期:导师签名: 日日期:河北工业大学硕士学位论文第一章前言§1-1 结构加固学的背景和发展从古至今,衣食住行都是人民生活中最为重要的事情,由此可知住宅对于我们的生活是多么的关键。自混凝土问世以来,便以其无比的优势迅速被广(来源：淘豆网[/p-7066309.html])泛地应用到建筑行业,大到跨江大桥,小到民用住宅均可见到混凝土材料的身影。混凝土结构已经成为工程应用中最广泛的一种结构,至今天它已走过了一百多年的历程。很长一段时间人们都认为混凝土结构是一种不腐蚀的结构,其实不然,随着时间的推移混凝土结构也会不断损坏和老化,承载力、刚度、延性和稳定性也会不断下降[1]。导致建筑物破坏的两大主要因素为自然灾害和人为灾害。自然灾害包括地震、火灾、风、海啸、酸雨、腐蚀、冻融、建筑物的自然老化等;人为灾害包括设计不当、施工不当、超负荷使用等。此外,对建筑物进行加层改造、扩建以及使用功能的改变等,都可能使建筑物不满足现行规范的要求。由于各种因素的限制,通常没有必要将建筑物完全拆除。此外,将建筑物进行加固改建,还具有节省资金约 40%、缩短工期 50%、投资回收快 3~4 倍等优点[2]。以我国钢铁行业为例,20 世纪 80 年代新建建筑仅增加 20%,但钢产量却从 3000 万吨增加到了 6000 万吨,主要就是依靠对原有建筑的扩建和改建。根据有关资料统计,截止 1998(来源：淘豆网[/p-7066309.html]) 年,我国建筑业中建筑工程产值为 861600 万元,其中房屋、构筑物修理产值己经达到 145735 万元。对山东省淄博市 1630 栋增层改造房屋的调查结果显示,增层改造比新建可节约投资16863 万元,节约城市用地 140 万平方米,减少城市垃圾 167 立方米,减少搬迁户 25400 户,而我国城市现有房屋中,有 20%~30%具备增层改造的条件。据有关研究,在我国上海地区,将一座单层厂房改造为多层写字楼,收益可达 30~40 倍。因此,对于建筑物的强度、刚度、稳定性、延性不能满足要求的,需要进行必要的结构修复和加固[3-6]。结构加固学是指采取一些有效的措施,提高已有结构的承载力和延性性能或使受损结构恢复原有的结构功能并使结构满足使用要求[7]。我们可以从两个方向来进行结构加固学的相关研究。第一个方向是从理论下手,从理论分析的角度出发,以力学与结构构件的基本理论为基础,研究加固后构件的力学性能破坏方式等,辅以试验验证,从理论上解决加固计算问题。第二个方向是从试验下手,称为实用型,以加固(来源：淘豆网[/p-7066309.html])后结构或构件表现出的性能与试验为基础,制定相关的设计的标准与规范以及构造要求等,进而指导工程实际过程加固设计与施工[8-10]。建筑界的发展大体经历三个时期:战后大规模的新建时期、新建与修复改造并重的时期、改造和修复为重点的现代化时期。目前,我国建设发展的重心已从新建工业企业转移到对已有企业的技术改造,并取得巨大的经济效益;民用建筑技术改造现代化也日趋迫切,它不仅可节约投资,还不用征地,这对缓解日益紧张的城市用地的矛盾有着重大意义。我国“一五”期间()更新改造的资金只相当于同期基本建设投资的 4.2%,“二五”期间()达到 27%, “四五”期间()为 31.7%,“五五”期间()为 36.0%, 年为 56.3%,“七五”期间()为 54.0%,而
两年改、扩建的投资比例均接近 90%[11-16]。据资料显示,我国现有 25 亿平方米民用建筑需要维修加固,13.5(来源：淘豆网[/p-7066309.html]) 亿平方米的工业建筑需要技术改造和加固,再加上新建筑必将受到损害和老化,钢筋混凝土加固学的应用前景将是十分广阔的,并会取得极高的社会效益和经济效益[17]。1十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析2§1-2 混凝土结构加固技术混凝土结构的加固被分成直接加固和间接加固两大类。直接加固法中有置换混凝土加固法、增大截面加固法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法、饶丝加固法或高强度钢丝绳网片、聚合物砂浆外加层加固法等;间接加固法有外加预应力加固法、增设支点加固法等[18]。下面将分别针对混凝土柱的几种常用加固方法进行阐述。一、增大截面法加固混凝土柱增大截面加固法,是使用钢筋混凝土来增大原混凝土柱体截面面积,从而达到提高主题承载能力的目的。由于加大了原柱的的配筋量和截面面积,不仅可有效提高柱子的承载能力,还可以降低柱子的长细比,提高柱子的刚度。尤其是在抗震设防区,这可以是以前的强梁弱柱结构变为有利于抗震的强柱弱梁结构。详细的加固方法有单面加厚、四周外包和两面加厚等加固方法。在原柱四周浇筑混凝土外壳的加固方法,被称为四周外包法。四周外包型加固方法加固效果非常好,对于提高轴心受压柱及小偏心受压柱的受压承载力尤为显著。当柱子承受的弯矩较大时,往往采用采用仅在弯矩作用的两侧进行加固的方法。当受压面较薄弱时也可以之加固受压面,这种方法被称作两侧加固和单侧加固。二、外包钢加固混凝土柱外包钢加固,就是在混凝土柱的四角或两面包以型钢的一种加固方法。它最大的优点是构件截面的尺寸增大的很少,但柱子的承载能力却有大幅度的提高。对于圆柱,烟囱等圆形构件多用扁钢加套箍的办法。对于矩形柱,大多在四角包角钢,并在横向用缀板连接成整体,。外包钢加固分湿式和干式两种情况。湿式外包钢加固,外包型钢与构件之间是采用乳胶水泥或环氧树脂化学灌浆等方法粘接,以期型钢与原构件能整体工作共同受力;干式外包钢加固,型钢与原构件之间无任何粘接,有时虽填有水泥沙浆,但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递,外包钢架与原构件不能整体工作,彼此只能单独受力。三、预应力撑杆加固法预应力撑杆加固法是使用外加预应力型钢撑杆对混凝土柱进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,混凝土柱的承载力可显著提高。预应力撑杆加固按被加固柱受力要求的不同有可分为双侧撑杆加固及单侧撑杆加固。双侧撑杆适用于轴心受压及小偏心受压柱加固,单侧撑杆适用于受压筋配筋不足或混凝土强度过低的大偏心受压柱的加固。四、外贴碳纤维加固法使用纤维复合材料约束混凝土的加固方法被称为外贴碳纤维加固法。它可以有效提高钢筋混凝土柱的抗震能力,提高混凝土抗压强度,降低轴压比,提高构件受剪承载力和延性。五、粘钢加固法粘钢加固法就是在构件受拉区的表面采用建筑结构胶粘贴钢板,使原构件和钢板结合成一个整体,并且通过粘结胶将上部荷载产生的拉应力有效地传递给所粘钢板,使钢板与原构件共同承担荷载,达到增加构件承载能力的目的。这种加固方法施工周期短,钢板占用空间很小,构件外形没有较大改变,却能很大幅度提高构件承载能力和正常使用阶段性能[19-26]。河北工业大学硕士学位论文§1-3 混凝土柱复合加固技术1.复合加固方法的提出在混凝土柱的加固方法中,外粘型钢和粘贴纤维增强复合材料这两种方法都是比较常用的。采用以上两种形式相结合的复合加固方法,即粘贴环向碳纤维布后再外粘角钢,能够达到提高异形柱的正截面承载力、斜截面承载力和改善延性的目的。CFRP 加固混凝土柱,能提高混凝土柱的承载力和延性,特别是在延性的提高上,效果明显。但由于 CFRP 材料本身的原因及粘贴层数的限制,对构件承载力的提高有限。因此,通过粘贴 CFRP 大幅度提高偏心受压构件的承载力有困难。外粘角钢可以显著提高偏心受压构件的承载能力。同时,角钢与缀板形成的骨架对混凝土也有异形的约束,但角钢骨架在达到屈服后,对混凝土的约束效果降低,对混凝土柱延性的提高有限。因此,采用粘贴 CFRP 和角钢的复合加固法,能够发挥 CFRP 和角钢骨架各自的材料优势,大幅度提高构件承载力的同时也能大幅度改善其延性。采用外粘角钢和碳纤维布复合加固的方法最早由武汉大学卢亦焱在 2001 年提出,并申请了发明专利。该方法将纤维增强材料(FRP)围覆在受压构件的周围,然后将型钢贴压在FRP上并通过紧固件与混凝土受压构件连接为整体[27-30]。2.复合加固方法的研究现状武汉大学、大连理工大学卢亦焱、赵国藩等对复合加固的钢筋混凝土轴心受压柱、偏心受压柱以及梁进行了较系统的试验研究和理论分析,取得了较多的研究成果。对复合加固钢筋混凝土柱的主要研究工作有:(1)通过对碳纤维布和角钢复合加固的 22 根混凝土方柱进行轴心受压试验研究,结果表明:复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,使它们能协调工作、共同作用,获得优良的力学性能;加固后构件的极限承载力大幅度提高,混凝土柱的延性得到显著改善,变形能力大大提高。(2)通过对复合加固的 14 根偏心受压构件进行试验研究,总结了复合加固后混凝土偏心受压柱的破坏特征、受力性能和破坏机理,分析了不同含碳纤维布率、含角钢率、长细比和偏心距下被加固柱的极限承载力、应力.应变关系以及刚度和延性,结果表明:复合加固柱的承载力和延性均优于碳纤维布和角钢单一加固柱;构件长细比与偏心距越小,含 CFRP 率和含角钢率越大,则柱的承载力越高,延性提高效果也越好;在长细比较大或大偏心受压时,角钢和 CFRP 的应变均较小,对混凝土的约束效果较差;在一定范围内,CFRP 满包与间断包裹对承载力影响不大,但满包时延性较好;混凝土、钢筋和角钢的变形基本协调,能够较好地共同工作,但是外包角钢的横向约束发挥作用的持续时间短,对混凝土的约束效果不如 CFRP 好,即对改善构件延性的作用不如 CFRP。在试验研究的基础上,对复合加固偏心受压柱的承载力进行了理论分析,与试验研究得出了基本一致的结论:含碳纤维布率和含角钢率越大,构建长细比越小,荷载的偏心距越小,则复合加固效果越好。同时,在试验研究的基础上,又编制了非线性分析程序,由计算结果绘制了荷载.挠度全曲线,经与试验结果比较,吻合较好。分析结果表明,含碳纤维布率和含角钢率越大,构件长细比及荷载的偏心距越小,则加固效果越好。对外包钢、碳纤维布和混凝土柱之间的粘结和锚固进行的分析表明:胶层的弹性模量、胶层厚度、角钢厚度和植筋都是影响复合加固柱粘结的主要因素,对加固柱的破坏形态和承载力有较大影响。(3)通过对复合加固的 7 根混凝土柱进行低周反复荷载试验研究和电算分析,研究了轴压比、碳纤维布用量和角钢用量等因素对复合加固效果的影响,结果表明:复合加固后钢筋混凝土柱的极限承载3十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析力和耗能能力大幅度提高,于外包钢加固柱比较,复合加固柱的抗震性能得到明显改善。(4)通过对 9 根复合加固混凝土中长柱的轴心受压试验研究,总结了破坏特征和受力性能,将复合加固柱核心区混凝土分成有效约束区和弱约束区,研究了两个不同区域混凝土的本构关系,并编制全过程分析程序进行了数值模拟计算。之后,又在试验研究的基础上,建立了外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱的折算模量计算方法,并推导了复合加固中长柱的非弹性屈曲临界承载力计算公式,公式中考虑了长细比、碳纤维布量、缀板量和角钢量等因素的影响。另外,针对复合加固方法中碳纤维布与钢板的黏结剪切性能,研究者还进行了 11 组碳纤维布与钢板的黏结剪切试验,分析了碳纤维布与钢板发生黏结剪切破坏的过程和破坏机理,研究了碳纤维布的黏结宽度、碳纤维布的层数和黏结长度等对黏结剪切性能的影响。结果表明:碳纤维布与钢板的有效黏结长度随碳纤维布层数的增多而增大,与碳纤维布的宽度及粘贴长度无关;碳纤维布与钢板的极限黏结力随碳纤维布宽度增加而线性增大,且当黏结长度超过有效黏结长度后,极限粘结力不再随黏结长度增大而增加,但黏结破坏的延性得到改善。在试验研究的基础上,提出了极限黏结力和有效黏结长度的计算公式[31-36]。§1-4 混凝土异形柱研究的发展与现状目前我国住宅产业正处于飞速发展期,人们对于住宅的品质有着越来越高的要求,从开始仅满足于使用功能与建筑面积到对住宅的保温隔热、舒适美观等各种综合品质上的要求。上世纪 70 年代以来,建材工业设计院、天津市轻工业设计院等一些设计单位就开始积极探索平面布置合理、建筑功能灵活、抗震性能出色的新型结构体系,率先提出钢筋混凝土异形柱结构体系并付诸实践。异形柱的定义是指截面几何形状为十字形、L形和T形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于 4 的柱。异形柱结构体系包括异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构。针对住宅建设的需要,华南理工大学、天津大学等单位对异形柱结构体系进行了一系列的研究,获得了许多有价值的成果。在经历了起步阶段后,如今异形柱结构体系正逐步走向成熟,并已经成为住宅建设的主要结构体系之一。在这个过程中,各高校、研究单位及设计院等专家学者在异形柱结构的研究和推广方面也做出了巨大贡献,对设计中的诸多问题如异形柱结构计算方法,构造措施如肢高肢厚比、轴压比、剪跨比、等进行了讨论,并把异形柱结构和别的结构形式进行了有效的对比分析,积累了丰富经验。由于异形柱结构体系具有良好的社会、经济及环境综合效益,在全国各地的应用得到逐步开展,特别是国家明令禁用烧制粘土砖后,异形柱结构体系受到了更大的关注。此外国家对异形柱结构也非常重视,为确保异形柱结构顺利地得到发展,国务院和建设部等有关部门先后下达文件指出:发展框架轻墙建筑体系,积极采用异形柱结构;并把异形柱结构列为当前我国住宅建设中的主要结构之一,我国还于 2006 年出台了《混凝土异形柱结构技术规程》,这些信息均表明,在房屋建筑中大力发展异形柱结构体系,符合国家规划的住宅建筑结构体系的发展方向[37-40]。1-4-1 异形柱构件在国外的研究进展国外对混凝土异形柱的研究从上个世纪 70 年代就已经开始了。美国学者 Joaguln Marin 对钢筋混凝土 L 形短柱进行了全过程分析,通过对大量 L 形短柱理论研究和试验,提出一套计算标准,供设计人员参考。M.Kawakami,Dundar.Sahin B 和 Y.Yau.S.I.Chan、A.K.W.So 分别研究了双向偏压的任意截面钢筋混凝土柱,分析了采用普通钢筋及预应力钢筋时的开裂、极限强度等受力状态,对非对称截面的配筋给出相关曲线(Mx-My)和异形柱的最小配筋率,从而保证此种混凝土构件在正常工作状态下安全、经济。Hsu.Chen-Tzu Thomas 先后对双向偏压的 L 形、槽形和 T 形截面的钢筋混凝土柱进行了理论和试验研究,分别采用普通混凝土、高强混凝土和粉煤灰混凝土制作构件,最后归纳出强度相关曲线和荷载等4河北工业大学硕士学位论文值线图,对不同截面形式的柱提出了统一的设计方法,以便实际应用。Mallikarjunal 和 Mahadevappa先后对于双向压弯的 L 和 T 形截面的钢筋混凝土柱压弯性能进行了计算机辅助分析,试图从中找出便于实际应用的内在规律,以方便设计使用。A.N.Sinha 对双向偏压的十字形柱进行了研究,根据不同截面尺寸和构造配筋的柱绘制出双向压弯构件的相关曲线,分析了不同配筋形式对承载力的影响。国外对异形柱的研究已有近三十年的历史,各国学者对于异形柱构件的研究比较全面,基本上涉及到诸如T形、L形、十字形和槽形等截面,形成了较为完善的理论体系,异形柱在国外的住宅建设中也得到应用,但大多数情况下应用于非地震区,因此对异形柱抗震性能的研究很少,多是正截面受力分析,因此异形柱结构体系的研究文献资料不多见。如果从国内外异形柱结构体系的研究情况看,我国科研人员所进行的研究,尤其是抗震性能的研究分析处于领先地位[41-46]。1-4-2 异形柱结构体系在国内的研究进展有关异形柱正截面承载力的研究华南理工大学首先在 80 年代中期开始进行异形柱构件的试验研究工作,T 形截面、L 形截面柱共计 50 根试件进行了试验。分别为:T 形截面柱正截面承载力试件 8 根,L 形截面柱正截面、斜截面承载力试验各 15 根以及 12 根 L 形截面柱的低周往复荷载试验。天津大学在90 年代末系统地进行了 T 形、L 形和十字形截面柱共计 59 根异形柱构件的试验研究。其中包括:T 形、L 形截面框架柱正截面承载力及延性试验 24 根,T 形、L 形截面框架柱斜截面承载力试验研究 27 根,十字形截面框架柱正截面承载力及延性试验 8 根。同一时期,河北工业大学也先后完成了对 T 形、L 形和十字形截面柱抗震性能的试验研究。共进行了 15 根 T 形截面柱、15 根 L 形截面柱以及 10 根十字形截面柱在不同方向水平荷载作用下的低周反复加载试验。中国建筑科学研究院王玉朋等于 1992 年通过总结国内外已有的试验资料(共计 18 根 L 形截面柱)。分析了 L 形柱的正截面工作机理,给出了 L 形截面钢筋混凝土双向偏压柱的直接设计方法。各单位进行的异形柱构件正截面强度承载力试验以双向压弯试验为主。通常的分析是在试验基础上根据平截面假定、钢筋与混凝土材料本构关系、内力平衡条件等采用数值积分的方法编制程序计算。华南理工大学在统计分析试验结果以及数值积分计算的基础上,采用一般双向压弯构件的计算公式形式,推导出 T 形、L 形截面柱正截面承载力的实用计算公式,并且利用数值积分计算程序绘制出实用计算图表。研究成果通过条文编制说明,纳入了广东省标准《钢筋混凝土异形柱设计规范》有关条文中;天津大学在试验结果的基础上,通过数值积分计算程序模式计算了1312 根不同轴压比、混凝土强度等级以及钢筋等级条件下构件的承载力,得出了异形柱构件正截面承载变化的相关规律。并通过对 180 根 T 形、L 形截面柱和 80 根十字形截面柱的非线性全过程分析,考虑长细比、相对偏心距和荷载角等因素,通过数学拟合得到偏心距增大系数的统一计算公式,天津大学的上述研究成果编入了天津市标准《大开间住宅钢筋混凝土异形框架柱结构技术规程》的有关条文中。从总体来说,异形截面框架柱在轴向力及弯矩共同作用下正截面承载力的计算是一个很复杂的问题,柱截面中和轴一般并不与弯矩作用平面相垂直,也不与截面边缘平行,它的位置随截面尺寸、混凝土强度、配筋及荷载角等诸多因素的变化而异。文献通过试验研究和非线性有限元分析结果表明:T 形、L 形截面双向压弯构件的正截面承载力,除了与所采用的材料强度、截面尺寸有关外,在加载角不同时其差异是很大的,所以设计中应由最不利荷载角方向的承载力控制。而十形截面双向压弯构件其正截面承载力在加载角不同时差异很小。等肢 T 形、L 形及十字形截面双向压弯柱延性随着轴压比的增大而减小;随箍筋间距与纵筋直径之比 ds 的减小而增大;随荷载角的不同而不同,而且差异较大;总体来讲,十字形截面双向压弯柱延性要好于 T 形、L 形截面双向压弯柱延性,但它们都比方形截面柱延性要差一些。对于异形柱正截面承载力的计算方法,目前主要有数值分析方法和简化的手算法两种。数值分析方法的实质是离散截面,在轴力和两个方向弯矩已知的条件下,通过迭代计算使其满足静力平衡条件,从而得5十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析到截面配筋,这在计算机技术普及应用的情况下是非常精确的方法,中国建筑科学研究院开发的 PKPM计算与绘图一体化软件,天津大学开发的 CRSC 计算软件,给设计工作带来了极大的方便。而简化的手算计算法,通过简化的计算图表可以用于校核,但不便应用于量大面广的工程设计中[47-48]。§1-5 混凝土异形柱结构加固技术的研究意义从改革开放以来,异形柱框架结构体系在我国各地已得到了大力的推广。在 1984 年随着上海同济大学留学生楼的竣工,标志着我国建成了首栋异形柱框架高层建筑。上世纪九十年代以来,天津市展开了大量关于异形柱框架结构体系应用于多层建筑的研究,迄今为止已建成了约 1000 万平方米。在兰州、石家庄、烟台、苏州、烟台等多个城市建设实施约 200 万平米,广东省内也大量建设了异形柱框架结构的房屋。据有关资料显示,我国将在未来的十年里,加快开发和推广四大产品系列,其中第一项就是围绕民用住宅的产品系列,主要包括民用住宅、装饰性建筑材料、新型建材等。这就意味着异形柱框架结构体系等新型结构体系必将得到广泛的推广。虽然,异形柱结构在我国已得到了广泛的应用,并产生了良好的社会、经济和环境效益。但是该结构在应用当中也出现了一些问题需要解决。首先,这种新型结构的相关研究工作大大落后于工程实践,我国对该结构的规范刚刚出台,所以在对该结构设计和施工中还存在一些问题;第二,在实际工程中,由于施工质量不好,使用功能不当,加层改造等原因,需要进行修复和加固;第三,新的《建筑结构抗震设计规范》出台,对各地的抗震设防有了新的要求,使得我们要对未进行抗震设防或已进行抗震设防但未达到当地现在抗震设防标准的建筑物进行抗震加固。因此,对既有异形柱框架结构的抗震加固迫在眉睫。而由于对异形柱框架结构的抗震加固的研究很少,大多是对矩形柱框架结构体系和多层砖混结构体系的研究较多,而且异形柱构件的加固还没有全国统一的加固规范。所以异形柱构件抗震加固还有待我们研究人员进一步深入研究[49]。§1-6 本文的主要研究内容本文以试验方法为主,并在试验基础上辅助电算。对 11 根异形柱形柱进行分析。本文采用粘贴钢板加固、粘贴碳纤维布加固和两者复合加固的方法对 9 根钢筋混凝土十字形和 L 形柱进行加固,并对以上 9 根加固柱及 2 根未加固柱进行水平低周反复荷载下的抗震试验研究。通过试验现象和数据探讨不同加固方法下两种异形柱的破坏机理及不同加固方式两种柱子抗震性能的影响。具体内容如下:(1)对未加固柱进行水平低周反复荷载下的抗震试验,通过试验研究未加固柱的破坏形态、水平承载力、滞回性能、延性、耗能能力等特性,并将其作为对比柱。(2)分别采用粘贴钢板加固,粘贴碳纤维布加固和复合加固三种方式对两种柱子进行加固。通过试验研究单种材料加固和复合加固柱的破坏形态、水平承载力、滞回性能、延性、耗能能力等特性,分析并对比单种材料加固与复合加固之间以及复合加固中碳纤维布满包和条带包裹等不同加固方式对两种柱子抗震性能的影响。(3)先将构件加载至钢筋屈服再进行复合加固。通过试验研究破损后再进行复合加固柱的破坏形态、水平承载力、滞回性能、延性、耗能能力等特性,分析复合加固前受力情况对两种柱子形柱抗震性能的影响。(4)在试验的基础上确定材料的本构关系及相关参数,利用有限元分析软件对部分加固方式的柱子建立三维实体模型并对其进行非线性有限元分析,通过计算给出试件单调加载时的荷载-位移曲线及6河北工业大学硕士学位论文7材料的应力云图等,并与试验进行对比,为试验提供理论支持。播放器加载中，请稍候...
该用户其他文档
下载所得到的文件列表十字形和L形截面柱的抗震加固实验研究及有限元分析.pdf
文档介绍：
十字形和L形截面柱的抗震加固实验研究及有限元分析 河北工业大学硕士学位论文十字形和 L 形截面柱的抗震加固试验研究及有限元分析摘要关于混凝土柱的加固,在粘贴钢板加固和碳纤维布加固方面已经获得了大量的研究成果,但有关粘贴钢板和碳纤维布复合加固的研究却不多,特别是针对异形柱加固研究的更少,因此对于异形柱的加固方法...
内容来自淘豆网转载请标明出处.