改造加固工程设计计算参数的合理取值

'第43卷第7期2012年7月建筑技术·655·Vol．43No．7Jul．2012ArchitectureTechnology改造加固工程设计计算参数的合理取值徐传亮,光军（1.淄博市鲁中勘察设计审查咨询中心，255000，山东淄博；2.淄博市规划设计研究院，255037，山东淄博）摘要：根据改造加固工程设计使用年限的思路，导出了地震作用计算的参数，明确了抗震措施和抗震构造措施的确定原则，得出了风荷载及竖向荷载的合理取值方法。对于重要的改造加固工程和业主有要求时，应采用抗震性能化设计。关键词：改造加固；设计使用年限；地震作用；抗震措施；抗震构造措施；性能化设计中图分类号：TU746.3文献标识码：A文章编号：1000－4726（2012）07－0655-03REASONABLEDEREFERENCINGOFDESIGNCONDITIONSINALTERATIONANDREINFORCEMENTPROJECTXUChuan-liang，GUANGJun(1.ZiboLuzhongExamingandConsultingCenterofReconnaissanceandDesign,255000，Zibo,Shandong,China;2.ZiboInstituteofUrbanPlanningandDesign,255037,Zibo,Shandong,China)Abstract：Thisarticleadvancesthethoughtofthedefiningofthedesignlife,andthequakeactiondesignconditionisgaveinthetext.Doctrineoftheseismicmeasuresanddetailsofseismicdesigndeterminationiscleared，themethodtodeterminethewindandverticalloadisexplainedalso.totheimportantprojectortheownerdemanding，performancebaseddesignwillbeadopted.Keywords：alterationandreinforcement；designlife；quakeaction；seismicmeasures；detailsofseismicdesign；performancebaseddesign作正常，仍可继续延长其使用年限。此规定是原则性规1设计使用年限定，既有建筑结构已服役年限长短不一，加固后若均按建筑结构改造加固后的目标使用期即结构改造加30年考虑，过于笼统，改造加固工程还须考虑新老两部固后设计使用年限。文献1提出：结构加固后的使用年分协调使用年限的问题。确定改造加固工程的设计使限应由业主和设计单位共同商定；一般情况下，宜按30用年限应考虑以下三方面的情况：原结构的后续使用年考虑，到期后，若重新进行可靠性鉴定认为该结构工年限、工程鉴定评估意见和业主的要求。确定改造加固工程的设计使用年限，不宜拘泥于30年，应结合实际情收稿日期：2012－05-17况合理确定。作者简介：徐传亮（1965-），男，山东淄博人，高级工程师，e-mail:后续设计在使用年限的选择上，也不一定像新设ziboxcl@126.com.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!线比计算曲线要陡一些，从第一个裂缝出现到钢筋屈是相近的；建立的分离式有限元模型较为真实地反映服阶段，两者较吻合。钢筋屈服后，数值模拟曲线再次了梁的受力情况，由此得出的荷载-挠度关系曲线较真比计算曲线要陡。实地反映了梁的变形规律。本文提出的加固梁短期挠度计算公式计算简便，且与数值模拟结果能较好地吻3结语合，可满足实际工程的应用需要。采用单元生死技术建立有限元模型，对碳纤维布参考文献加固梁进行受力全过程模拟，其分析得出的荷载位移[1]郝文化.ANSYS土木工程应用实例[M].北京:中国水利水电出版社,2005.曲线与计算曲线吻合较好，可作为数值模拟的工具。有[2]毛崇华,王天稳.混凝土梁粘钢加固后的挠度验算[J].建筑技术开发,限元数值模拟分析研究表明：碳纤维布的加固可延缓2002,29(9):12-15.裂缝的扩展和延伸，从而间接提高梁的截面抗弯刚度；[3]张小冬,王耀杰,邓宗才,等.碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁抗弯性能研究[J].建筑技术,2010,41(10):945-948.在加固效果上，一次受力梁和二次受力梁的加固效果 ·656·建筑技术第43卷第7期计那样选为50年或100年，对于本来就未按文献2（以下表2多遇地震下不同设计使用年限的水平简称“10抗规”）要求设计的既有建筑，那样做代价太地震影响系数最大值大，可以和业主充分沟通，共同商定一个合适的后续使设计使用年限/年10152025304050100用年限。0．10g0．0470．0550．0610．0660．0780．0800．119一般而言，按《建筑抗震设计规范》（GB50011—设70．15g0．0550．0670．0740．0890．0910．1070．1200．151防2001）（以下简称“01抗规”）设计的工程，可确定为30~0．20g0．060．0940．1100．1190．1270．1480．1600．238烈840年，按《建筑抗震设计规范》（GBJ11—1989）（以下简0．30g0．1100．1340．1490．1630．1820．2140．2400．317度称“89抗规”）设计的工程，可确定为30年。至于一些保90．40g0．1600．2060．2290．2590．2770．3020．3200．413护价值较低的房屋，按《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11—1978）（以下简称“78抗规”）设计的工程，构在确定房屋的层数、总高度限值时，均应满足如原来建设标准不高的工业厂房，工艺已落后，但目前“10抗规”的要求。这种控制性的要求，不论设计使尚需一段时间再更新改造，可把后续设计使用年限降用年限是否减少，均应执行现行规范，这是合理并到20年以内。可行的。对于文物建筑和历史风貌建筑，改造加固的设计在抗震措施的其他方面，不同设计使用年限的改使用年限有可能为100年。造加固工程可有不同的要求，具体可按表3执行。2地震作用的计算2.1表3不同设计使用年限的抗震措施所采用的烈度地震设防烈度的确定按照文献3提供的思路，可以导算出不同设计使设计使用年限/年10152025304050用年限，当超越概率为10%时的重现期，根据重现期0．10g6666677设7可计算出不同设计使用年限所对应的抗震设防烈度0．15g6677777防（表1）。0．20g7777788烈80．30g7788888度90．40g8888899表1不同设计使用年限的抗震设防烈度设计使用年限/年101520253040501003.2抗震构造措施超越概率为10％95143190238285380475949对应的重现期/年抗震构造措施可按照表3的要求，满足相应烈度要0．10g5．896．186．376．526．656．957．007．49求。也可根据设计使用年限的不同，分别满足不同时期设70．15g6．386．676．867．107．227．427．588．06的建筑抗震设计规范的要求（表4）。防0．20g6．897．187．377．497．597．858．008．49烈80．30g7．387．687．868．108．228．428．589．06度90．40g7．998．298．438．628．738．899．009．29表4不同设计使用年限的抗震构造措施要求设计使用年限/年满足的规范备注2.2多遇地震作用下水平地震影响系数的确定5010抗规当给定了不同的设防烈度值后，即可导算出不同4001抗规少数特殊构件应满足10抗规设计使用年限的水平地震影响系数最大值（表2），该数3089抗规少数特殊构件应满足01抗规值用于计算水平地震作用。2078抗规薄弱部位的重要构件应满足89抗规；少数特殊构件应满足01抗规例如，在设防烈度7度地区，地震加速度值为0.10g时，对于设计使用年限为30年的改造加固工程，查表1可知，设防烈度可定为6.55度，计算时所采用的水平地例如，当在抗震设防烈度为8度（0.20g）地区，拟改震影响系数最大值查表2可取0.066。造加固的工程，设计使用年限确定为20年时，查表1，设3防烈度可确定为7.37度；查表2，计算时水平地震影响抗震措施和抗震构造措施的确定原则系数最大值可取0.110；查表3，抗震措施和抗震构造措3.1抗震措施施按7度（0.15g）的要求确定，抗震构造措施也可按表4混凝土结构在确定适用的最大高度和砌体结 2012年7月徐传亮,等：改造加固工程设计计算参数的合理取值·657·的要求确定，即全面满足“78抗规”的要求，薄弱部位的震作用作适当调整。重要构件应满足“89抗规”；少数特殊构件应满足“01抗（4）选定性能设计目标，设计应选定分别提高结规”。构或其关键部位的抗震承载力、变形能力或同时提高抗震承载力和变形能力的具体指标。应判断出旧结构4风荷载及竖向荷载的合理取值的关键部位和重要构件，重点对待，并不一定降低要4.1不同设计使用年限风压换算求。在选定性能设计指标时要保证新旧结构的协调性参照文献4的论述，不同设计使用年限的风压可按以及承载力、刚度和延性的合理匹配。表5的规定进行换算。6结语（1）改造加固工程应首先确定后续设计使用表5不同设计使用年限的风压换算系数年限。其确定非常重要，它是改造加固工程的设计设计使用年限/年10152025304050100基准期，它决定了各种荷载的取值，对于各种可变换算系数0．750．800．850．870．90．951．01．125荷载，如楼面活荷载、风荷载，不同的设计使用年限可有不同的取值，地震作用也随设计使用年限而改变。4.2竖向荷载的合理取值（2）按后续设计使用年限确定结构改造加固的竖向荷载宜按建筑设计年代的国家标准《建筑荷抗震设防目标。在建筑抗震规范中，一般建筑的设计载规范》的规定取值。基准期为50年，采用“三水准”设防思想，若设计基准期小于50年，则在设计基准期内，遇到同样超越概率5改造加固工程的性能化设计的地震作用将减小，这对建筑结构的改造加固工程分基于性能的抗震设计理念和方法，是建筑结构抗析是有利并合理的。这样并不意味着改变“三水准”的震设计的一个新的重要发展，设计人员（含鉴定人员）设防思想，所有的分析工作与现行规范的规定也并不可以和业主共同探讨各种性能目标及其利弊，包括经相悖。济代价，最后确定一个安全、适度、适用、可实施性强、（3）我国的改造规范尚未编制，一些有经验的经济合理的改造加固设计方案。在建筑结构改造加层设计人员遇到此类工程时，主张对水平地震作用加工程设计中，往往存在着既有建筑的加固改造和部分以折减，而对垂直荷载取值从严对待，这种主张是合新建、扩建及加层相结合，情况比完全新建或仅抗震理的。加固要复杂得多，每个工程设计的性能目标都不一（4）对于承载力抗震折减系数、场地类别、特样，后续使用年限不同，掌握的标准尺度也不一样。对征周期等参数，不同时代的抗震规范取值均有变于重要的改造加固工程或业主有要求时，可按建筑结化，具体鉴定或设计时，应遵循“概念鉴定”和“概构抗震性能化设计的要求进行设计，此时应注意以下念设计”的原则。既有结构和结构构件材料的设计几点。值，例如混凝土强度等级等应采用检测鉴定值。（1）合理确定改造加固工程的设计使用年限，对（5）对于重要的改造加固工程或业主有要求时，选定的抗震性能目标提出技术和经济可行性综合分析其抗震性能目标还应加强，可按“10抗规”的要求进行和论证。抗震性能化设计。（2）根据改造加固工程的实际需要和可能，提出参考文献具有针对性的设计目标和思路。例如可分别选定针对［1］GB50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].新旧结构组成的整体，或旧结构的关键部位、重要构件［2］GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].［3］周锡元等.估计不同服役期结构的抗震设防水准的简单方法[J].建或结构的局部部位等分别提出性能目标，按此目标进筑结构，2002，（1）.行结构设计或加固设计。［4］魏利金.建筑结构设计常遇问题及对策[M].北京：中国电力出版社,（3）可根据设计使用年限，选取导算出地震动参2009.数值，必要时也可选用“10抗规”给出的多遇地震、设防［5］龚进,周鲁敏,吴树勋.上海世博会城市最佳实践区中部展馆系列加固设计[J].建筑技术，2011,42(6):487-491.地震和罕遇地震的地震作用。当设计使用年限超过50年时，宜考虑旧结构加固的可能性，经专门研究后对地'