采用KM軟件進行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計

采用PKPM軟件進進行結(jié)構(gòu)加加固設(shè)計任思澤【摘要】現(xiàn)有建建建筑加固固應(yīng)遵遵循的原原則是是：結(jié)構(gòu)構(gòu)安全全、經(jīng)濟濟、有有效、實實用。合合理利用PKPM結(jié)構(gòu)計算算軟軟件對建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)加固固進行行有效分分析并并完成加加固設(shè)設(shè)計是這這一原原則的體體現(xiàn)，本本文中分分別以以單個構(gòu)構(gòu)件加加固、局局部新新增構(gòu)件件加固固為例，結(jié)結(jié)合合本人的的設(shè)計計分析經(jīng)經(jīng)驗以以供參考考。單個構(gòu)件加固固固由于現(xiàn)有建筑筑筑局部使用用功功能發(fā)生生改變變，導(dǎo)致致現(xiàn)有有建筑僅僅某個個或某幾幾個結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件設(shè)計計承載力力不滿滿足后續(xù)續(xù)使用用要求，同同時時又在結(jié)結(jié)構(gòu)的的整體承承載能能力和抗抗震能能力范圍圍之內(nèi)內(nèi)。對于于這種種情況則則只需需對單個個構(gòu)件件進行結(jié)結(jié)構(gòu)加加固即可可。設(shè)計步驟：：收集該建筑結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)施工圖圖。根根據(jù)施工工圖中中結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)據(jù)建立PKPM簡易（一一個個結(jié)構(gòu)層層）結(jié)結(jié)構(gòu)分析析模型型。為分分析局局部使用用功能能改變對對同層層相鄰結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的影影響，分分析模型型應(yīng)包包含使用用功能能改變區(qū)區(qū)域相相鄰至少1個結(jié)構(gòu)跨跨度度范圍內(nèi)內(nèi)的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件。輸入該區(qū)域原原原建筑使用用結(jié)結(jié)構(gòu)荷載載，完完善各項項計算算參數(shù)（材材料料強度參參數(shù)設(shè)設(shè)置同施施工圖圖說明；；由于于是局部部加固固計算，從從偏偏安全考考慮，各各項參數(shù)數(shù)原則則上不應(yīng)應(yīng)考慮慮折減）。然然后在SATWE計算模塊中中進行第一次次計算，得出出計算結(jié)果。最最后將模型中中所有正截面面受彎構(gòu)件計計算梁配筋面面積與原結(jié)構(gòu)構(gòu)施工圖中梁梁實際配筋面面積進行對比比：如＞，則應(yīng)考考慮計計算中是是否有荷荷載參參數(shù)出錯錯，或或該區(qū)域域原使使用荷載載已經(jīng)經(jīng)超出設(shè)設(shè)計承承載力要要求。說說明不再再屬于于單個構(gòu)構(gòu)件加加固，應(yīng)應(yīng)將其其按結(jié)構(gòu)構(gòu)區(qū)段段加固另另行考考慮。如0.9≤≤≤，則則可將本本次計算算模型型直接作作為參參考模型型，進進行下一一步計計算。如≤0.9，則則應(yīng)應(yīng)考慮計算算算中是否否有荷荷載參數(shù)數(shù)出錯錯。如已已確認認各項計計算計計算荷載載參數(shù)數(shù)正確。方方可可將本次次計算算模型作作為參參考模型型，進進行下一一步計計算。其中：——為原原原梁正截截面受受彎抗拉拉實際際配筋面面積；；——為第一次參參參考模型型計算算時，梁梁正截截面受彎彎抗拉拉鋼筋計計算面面積。BA保留參考模型型型計算結(jié)果果，然然后在參參考模模型中將將原結(jié)結(jié)構(gòu)荷載載改為為建筑使使用功功能改變變后的的結(jié)構(gòu)使使用荷荷載。在在不改改變其余余參數(shù)數(shù)設(shè)置的的情況況下進行行第二二次SATWWE計算，得得出出計算結(jié)結(jié)果。將將計算模模型中中框架柱柱軸壓壓比與參考考模模型中對對應(yīng)框框架柱軸軸壓比比進行對比比分分析。如如，可可不考慮慮使用用功能改改變對對建筑結(jié)結(jié)構(gòu)豎豎向作用用力的的影響；；否則則應(yīng)建立立多個個結(jié)構(gòu)層層分析析對下層層結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響響。BA將模型中所有有有正截面受受彎彎構(gòu)件計計算梁梁配筋面面積與與原結(jié)構(gòu)構(gòu)施工工圖中梁梁實際際配筋面面積進進行對比比，再再結(jié)合結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件特性性選取取加固方方法：：如所有構(gòu)件≤，則表示該該構(gòu)構(gòu)件使用用荷載載在原構(gòu)構(gòu)件設(shè)設(shè)計承載載力范范圍之內(nèi)內(nèi)，不不需加固固。如如模型中中邊跨跨梁構(gòu)件件≤，則說明明本本次使用用功能能改變對對相鄰鄰區(qū)域構(gòu)構(gòu)件影影響較大大，則則應(yīng)擴大大結(jié)構(gòu)構(gòu)分析模模型范范圍。如≤≤，該梁跨跨高比比大于4，且長期使使用用的環(huán)境境溫度度不高于60℃，不處于特特殊殊環(huán)境(如高溫、高高高濕、介介質(zhì)侵侵蝕、放放射等等)時，采用用碳碳纖維布布的方方法對其其進行行加固。首先，采用差值值值法初步計計算算加固碳碳纖維維布有效效截面面面積。其次，采用,計計計算出梁梁加固固后混凝凝土受受壓區(qū)高高度。然后，驗算加載載載后該梁梁最大大正截面面彎矩矩作用力力。最后，將帶入《混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)加加固設(shè)計計規(guī)范范》（GB5003367--20006）中第9.2..4條計算實實際際應(yīng)粘貼貼碳纖纖維布截截面面面積，并根根據(jù)據(jù)梁截面面尺寸寸和市場場材料料提供信信息選選擇碳纖纖維布布加固寬寬度和和層數(shù)。其中：——為考考考慮二次次受力力碳纖維維布強強度折減減系數(shù)數(shù)；——為加固碳纖纖纖維布有有效截截面面積積；——為原鋼筋強強強度設(shè)計計值；；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面受彎抗抗拉鋼鋼筋計算算面積積；——、為原梁正正正截面受受彎抗抗拉、抗抗壓實實際配筋筋面積積；——為碳纖維布布布抗拉強強度設(shè)設(shè)計值；；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面最大彎彎矩值值；——為原梁混凝凝凝土抗壓壓強度度設(shè)計值值；——、分別為矩矩矩形截面面梁的的寬度和和高度度；——為加固前截截截面有效效高度度；——為縱向受壓壓壓鋼筋合合力點點至截面面近邊邊的距離離。如≤≤，長期使使用的環(huán)環(huán)境溫溫度不高高于60℃，不處于特特殊殊環(huán)境(如高溫、高高高濕、介介質(zhì)侵侵蝕、放放射等等)，且不宜宜采采用碳纖纖維布布加固時時，采采用可粘粘貼鋼鋼板的方方法對對其進行行加固固。首先，采用差值值值法初步計計算算加固鋼鋼板有有效截面面面積積。其次，采用,計計計算出梁梁加固固后混凝凝土受受壓區(qū)高高度。然后，驗算加載載載后該梁梁最大大正截面面彎矩矩作用力力。最后，根據(jù)、梁梁梁截面尺尺寸和和市場材材料供供應(yīng)情況況選取取加固鋼鋼板厚厚度及寬寬度。其中：——為考考考慮二次次受力力鋼板強強度折折減系數(shù)數(shù)；——為加固鋼板板板截面面面積；；——為原鋼筋強強強度設(shè)計計值；；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面受彎抗抗拉鋼鋼筋計算算面積積；——、為原梁正正正截面受受彎抗抗拉、抗抗壓實實際配筋筋面積積；——為加固鋼板板板抗拉強強度設(shè)設(shè)計值；；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面最大彎彎矩值值；——為原梁混凝凝凝土抗壓壓強度度設(shè)計值值；——、分別為矩矩矩形截面面梁的的寬度和和高度度；——為加固前截截截面有效效高度度；——為縱向受壓壓壓鋼筋合合力點點至截面面近邊邊的距離離。如≤≤，且不宜宜采用用粘貼碳碳纖維和和鋼板板的方法法加固固；或≤。則該梁梁宜宜采用梁梁底加加大截面面的方方法進行行加固固處理（新新增增混凝土土強度度比原構(gòu)構(gòu)件強強度提高高一個個等級）。首先，采用差值值值法初步計計算算新增鋼鋼筋有有效截面面面積積。其次，采用，計計計算出梁梁計算算出梁加加固后后混凝土土受壓壓區(qū)高度度。然后，驗算加載載載后該梁梁最大大正截面面彎矩矩作用力力。最后，根據(jù)、梁梁梁截面尺尺寸和和市場材材料供供應(yīng)情況況選取取加固梁梁截面面配筋。其中：——為新新新增鋼筋筋強度度利用折折減系系數(shù)；——為新增受拉拉拉鋼筋截截面面面積；——為原鋼筋強強強度設(shè)計計值；；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面受彎抗抗拉鋼鋼筋計算算面積積；——、為原梁正正正截面受受彎抗抗拉、抗抗壓實實際配筋筋面積積；——為新增鋼筋筋筋強度設(shè)設(shè)計值值；——為加載后第第第二次計計算時時，梁正正截面面最大彎彎矩值值；——為原梁混凝凝凝土抗壓壓強度度設(shè)計值值；——、分別為加加加固前矩矩形截截面梁的的寬度度和有效效截面面高度；；——為加固后梁梁梁截面有有效高高度；——為縱向受壓壓壓鋼筋合合力點點至截面面近邊邊的距離離。如果在第二次次次SATWWE計算結(jié)果果出出現(xiàn)超配配筋現(xiàn)現(xiàn)行，則則需在在第二次次計算算模型中中將該該構(gòu)件截截面尺尺寸加大大。然然后再其其余計計算參數(shù)數(shù)不變變的情況況下在在SATWWE計算模塊塊中中進行第第三次次計算?！緦嵗浚撼啥级级寄迟徫镏兄行男呢攧?wù)辦辦公室室重要設(shè)設(shè)備放放置位置置結(jié)構(gòu)構(gòu)加固工程概況：該購購購物中心心為地地下1層，地上6+1層框架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，建于2001年，建筑筑面面積達260000平方米?，F(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)需在原原結(jié)構(gòu)構(gòu)五層某某兩根根主梁（圖圖1中梁A、梁B）上分別別放放置1個和9個重要設(shè)設(shè)備備，單個個設(shè)備備最大使使用荷荷載達20kN（設(shè)備自自重10kN，最大使使用用活載10kN）。由于于缺缺乏原結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計計算算數(shù)據(jù)據(jù)，受設(shè)設(shè)備加加載直接接影響響的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件為一般般構(gòu)件件且占整整個建建筑中同同類結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的比比例非常常小，因因此不便便于也也沒必要要對整整個建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)進行抗抗震鑒鑒定分析析。本本次加固固亦屬屬于構(gòu)件件加固固，同時時，不不改變現(xiàn)現(xiàn)有建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗抗震設(shè)防防等級級、構(gòu)造造以及及后續(xù)使使用年年限等。設(shè)計步驟：根據(jù)施工圖中結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件數(shù)據(jù)據(jù)建立PKPM簡易結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析模型型。圖1某購物物物中心結(jié)構(gòu)構(gòu)加加載區(qū)域域簡易易分析模模型根據(jù)建筑該區(qū)域域域原使用用功能能，輸入入結(jié)構(gòu)構(gòu)使用荷荷載，并并完善各各項計計算參數(shù)數(shù)后，在在然后在SATWWE計算模塊塊中中進行第第一次次計算，得得出出計算結(jié)結(jié)果。然然后將各各梁正正截面受受彎構(gòu)構(gòu)件計算算梁配配筋面積積與對對應(yīng)原結(jié)結(jié)構(gòu)施施工圖中中梁實實際配筋筋面積積進行對比比。得得出0.9≤≤，故可將將本本次計算算模型型作為參參考模模型。圖2.某購物物物中心參考考模模型中梁梁、樓樓面荷載載平面面圖在參考模型中輸輸輸入新增增重要要設(shè)備使使用荷荷載。在在不改改變其余余參數(shù)數(shù)設(shè)置的的情況況下進行行第二二次SATWWE計算，得得出出計算結(jié)結(jié)果。最最后將正正截面面受彎構(gòu)構(gòu)件計計算梁配配筋面面積與原結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)施工圖圖中梁梁實際配配筋面面積進行對對比比。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)除梁梁B以外，其其余余梁配筋筋信息息滿足≤，不需加加固固。圖3某購物中中心新新增設(shè)備備荷載平平面圖圖梁B的加固計算算：：已知條件：梁寬寬寬b=4550，梁高h=7000，梁跨l=822000mm，原梁混混凝凝土抗壓壓強度度設(shè)計值值，原原梁鋼筋筋強度度設(shè)計值值，原原梁底實實際配配筋，原梁梁頂頂實際配配筋，加加固計算算梁底底配筋。由由于于且處于長期期溫溫度不應(yīng)應(yīng)高于于60℃的正常使用用環(huán)環(huán)境，故故選擇擇采用梁梁底粘粘貼碳纖纖維布布（取）的的方方法對其其進行行加固處處理。首先，采采用差值值法求求的加固固碳纖纖維布有有效截截面面積積：其次，計算梁加加加固后混混凝土土受壓區(qū)區(qū)高度度：然后，驗驗算算加載后后該梁梁最大正正截面面彎矩作作用力力：，滿足要求。最后，根據(jù)碳纖纖纖維單層層厚度度，碳纖維維彈彈性模量量，假假設(shè)梁底底粘貼貼碳纖維維布層層數(shù)。計計計算碳纖纖維布布厚度折折減系系數(shù):計計計算粘貼貼碳纖纖維布寬寬度：：，取碳布粘貼寬寬寬度b=4550。結(jié)構(gòu)局部新增構(gòu)構(gòu)構(gòu)件加固固由于現(xiàn)有建筑筑筑平、立面面發(fā)發(fā)生改變變，在在現(xiàn)有建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)中新新增部部分結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件，導(dǎo)致致現(xiàn)有有建筑結(jié)結(jié)構(gòu)局局部區(qū)域域構(gòu)件件荷載效效應(yīng)發(fā)發(fā)生變化化。對對于此種種情況況應(yīng)對建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)進行行整體體承載能能力和和抗震能能力進進行驗算算分析析，并確確定具具體加固固方案案。設(shè)計步驟：收集該建筑原結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)施工工圖。根根據(jù)施工工圖中中結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)據(jù)，建建立PKPM整體分析析模模型（模模型中中材料強強度等等參數(shù)等等應(yīng)參參考該建建筑原原結(jié)構(gòu)施施工圖圖說明）。為滿足建筑平、立立面發(fā)生改變變需求，在PKPM整體模型中中對應(yīng)位置輸輸入新增結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件。根據(jù)建筑使用功功功能要求求，在在模型中中輸入入結(jié)構(gòu)使使用荷荷載。在SATWE計計計算模塊中中進進行計算算，并并得出計計算結(jié)結(jié)果。根根據(jù)計計算結(jié)果果進行行分析如如下：：根據(jù)文本文件件件輸出數(shù)據(jù)據(jù)，分分析結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部新增構(gòu)構(gòu)件后后，建筑筑整體體抗震能能力是是否滿足足抗震震規(guī)范要要求。若若滿足抗抗震要要求，則則進行行下一步步分析析；若不不滿足足，則通通過調(diào)調(diào)整模型型中的的構(gòu)件尺尺寸或或改變新新增構(gòu)構(gòu)件布局局等方方式解決決。在結(jié)構(gòu)整體滿足足足抗震要要求的的基礎(chǔ)上上，查查看構(gòu)件件配筋筋驗算簡簡圖中中是否有有超配配筋現(xiàn)象象。若若無超配配筋現(xiàn)現(xiàn)象直接接進行行下一步步分析析；若有有超配配筋現(xiàn)象象則應(yīng)應(yīng)通過調(diào)調(diào)整模模型中的的構(gòu)件件尺寸或或改變變新增構(gòu)構(gòu)件布布局等方方式解解決。查看構(gòu)件配筋驗驗驗算簡圖圖中新新增構(gòu)件件與原原結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件連連接處結(jié)結(jié)構(gòu)配配筋。如如配筋筋合理，便便于于通過植植筋達達到配筋筋要求求，則以以此次次計算結(jié)結(jié)果為為依據(jù)選選擇選選擇新增增構(gòu)件件結(jié)構(gòu)配配筋；；如配筋筋較大大，不易易通過過植筋達達到配配筋要求求時，則則減小模模型中中該處節(jié)節(jié)點負負彎矩調(diào)調(diào)幅系系數(shù)甚至至將該該處節(jié)點點設(shè)為為鉸連接接，然然后再次次計算算得出結(jié)結(jié)論并并對其進進行重重新分析析。新增構(gòu)件與原構(gòu)構(gòu)構(gòu)件連接接處植植筋計算算。已知連接接處處設(shè)計配配筋計計算面積積，連接處處設(shè)設(shè)計配置置鋼筋筋直徑和根根數(shù)數(shù)。根據(jù)《混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)加固固設(shè)計規(guī)規(guī)范》（GB500367--20066）中第12.22.3條計算植植筋基本錨錨固深度：：計算鋼筋筋最最小植筋筋深度度：參考單個構(gòu)件加加加固步驟驟第1.4步，確定定原原結(jié)