钢支撑在某会展中心改造加固中的应用.pdf

'第36卷第1期工程抗震与加固改造Vo1．36．No．12014年2月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingFeb．2014[文章编号]1002—8412(2014)01-0131-04DOI：10．3969厂j．issn．1002—8412．2014．01．024钢支撑在某会展中心改造加固中的应用崔少华，赵灿强，戴占彪(河北建研科技有限公司，f~：lL石家庄050021)[提要]某会展中心由于增层改造，采用新增钢支撑的方法进行抗震加固，有效地增加了结构的抗侧刚度和抗震能力，且不改变建筑布置，施工方便、快捷，工期短，可为类似的加固改造提供借鉴和参考。[关键词]框架结构；抗震加固；钢支撑[中图分类号]TU391[文献标识码]AApplicationofSteelBraceinAConventionandExhibitionCenterReinforcementCuiShao—hua，ZhaoCan—qiang，DaiZhan—biao(HebeiBuildingResearchTechnologyCo．Ltd，Shijiazhuang050021，China)Abstract：Newaddingsteelbraceisappliedfortheaseismicreinforcementinaconventionandexhibitioncenterbecauseofadditionallayermodification．Thismethodcaneffectivelyincreasethelateralstiffnessandearthquakeresistancecapacity，anddoesnotchangethearchitecturallayout．Theconstructionisconvenient，quick，andshortperiod．Itprovidesreferenceforthesimilarreinforcementengineering．Keywords：flamestructure；seismicstrenthening；addingsteelbraceE-mail：cuishaohua2007@126．eom目前，对既有框架结构加固常用的加固方法有：本文主要从抗震结构体系出发，采用新增抗侧增大截面法、置换混凝土法、外粘型钢加固法、粘贴力构件，通过在普通框架结构中增设柱间支撑，使原纤维复合材料法、粘贴钢板加固法等¨。这些方法框架结构改变为“支撑一框架”结构体系，可提高结构主要是针对结构构件进行加固，通过提高构件的强的抗侧刚度，其主要地震作用将由带支撑的框架承度和延性来提高整体结构抗震性能，但仍存在许多担，可直接限制或减小其他原结构在地震作用下的弊端，例如要使新加结构与原有老结构结合起来共位移反应。由于新加构件位置相对集中，且功能明同受力，就要先对原结构做一些开凿，带有一定破坏确，对原结构损伤较小，既便于施工，加固后效果也性，再通过粘合剂粘贴，粘合后的效果难以确保，同相对可靠。时由于基于现状的加固往往对原构件无法卸荷，原1工程概况有承重结构构件在已完成主要受力变形的情况下被某会展中心为3层、局部4层钢筋混凝土框架迫接受新的“外皮保护”，新加表面构件在地震来袭结构，设计于2005年，建于2008年，平面布置见图时往往受力滞后，新老结构可能被各个击破，其实际1。由于局部新增一层，因此需对下部混凝土框架结受力与加固设计计算模型存在很大偏差。对于一些构进行加固设计。实际抗震能力与现行抗震要求相差较大的结构，如该工程抗震设防烈度为7度(0．15g)，111类场果大量构件逐个进行加固，工程量将十分繁重，不但地，抗震设防类别为乙类，原设计抗震等级为三级，工期冗长，而且对装修破创面大，加固及修复费用较现依据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010进行验高，并且难以保证加固后结构能在地震作用中协同算，抗震等级为二级。受力起到有效作用。2加固方案结构采用中国建筑科学研究院编制的PKPM软[收稿日期]2013-04-02件SATWE模块进行计算分析，设计参数：混凝土强 工程抗震与加固改造2014年2月宜超过框架．抗震墙结构中墙体最大间距的规定。(2)支撑的形式可选择交叉形或人字形，支撑的水平夹角不宜大于55。。(3)支撑杆件的长细比和板件的宽厚比，应根据设防烈度的不同，按现行国家标准《建筑抗震设f计规范》(GB50011．2010)对钢结构设计的有关规定采用。(4)支撑可采用钢箍套与原有钢筋混凝土构件可靠连接，并应采取措施将地震内力可靠地传递到基础。(5)新增钢支撑可采用两端铰接，且只承担地震作用。(6)钢支撑应采取必要的防腐、防火措施。厂一(7)钢支撑宜上下连续布置，当受建筑方案影响无法连续布置时，宜在邻跨延续布置。4000l40004000I40004000l4000400014000400014000300在进行钢支撑加固设计中尚应注意以下问题：(1)原结构增设支撑后，支撑所在的这榀框架图1结构平面布置图的抗侧刚度将增大，在地震作用下将分配到更多的Fig．1Structurelayout地震力。为防止支撑对混凝土结构的冲切破坏，支度等级、钢筋强度设计值、各构件截面尺寸等，均按撑截面不宜过大，并且需要验算框架柱的轴向受压原竣工图纸输入计算模型；其他参数包括风荷载、楼和受拉承载力，当不能满足要求时，需要对框架柱进面荷载、隔墙材料等，均按目前规范及实际使用情况行加固。最简用的方法是采用外包钢加固与支撑连输入。由于该建筑填充墙较少，对该结构周期折减接的柱和节点。系数取0．9，对原有结构进行抗震分析。结果表明，(2)原结构增设支撑后，需要验算支撑所在框1层80％以上柱节点域抗剪超限、总配筋率超限，1架柱下的基础承载力，如果不足，需要加固基础。层21～24轴×K—R轴框架梁梁顶支座负筋配置不4加固设计满足承载力要求。本工程新增钢支撑平面布置如图2所示，由于根据计算结果，原结构有多个构件截面及配筋首层较高，采用x形支撑，2层～4层采用人字形支不满足要求，如果按照传统构件加固方法，需采用增撑，支撑均采用圆钢管，与梁柱节点连接采用外包钢大截面法进行加固，加固量比较大，涉及范围较广，板加螺栓，连接做法如图3～图4所示。现场湿作业工作量大，养护期较长，对生产和生活有新增钢支撑后，与支撑相连的首层框架柱轴压影响，而且截面增大，影响构件外观及房屋净空，容比超限，对该部分柱采用加大截面法进行加固。由易形成“肥梁胖柱”效果，因此采用新增钢支撑的方于20轴、J轴、s轴均为结构缝，26轴外侧为玻璃幕法进行加固，在不影响建筑布置的前提下，在房屋内墙，因此采用两侧或三侧加大截面进行加固。适当布置钢支撑，以增加框架的抗震能力。5加固后抗震性能分析3钢支撑布置原则(1)承载力验算合理布置钢支撑的位置，要兼顾结构的抗侧力加固后，通过对比计算配筋与结构原有配筋，原构件双向、对称、均衡及控制结构的扭转效应。采用有框架梁柱配筋均能满足要求。增设支撑加固框架结构时，应当注意符合如下要(2)振型周期对比求：原结构第一振型为l，向扭转，第二振型为向(1)支撑的布置应有利于减少结构沿平面或竖平动，第三振型以y向平动为主；加固后第一振型向的不规则性；避免导致扭转效应。支撑的间距不以向平动为主，周期比原结构减小40．5％，第二 第36卷第1期崔少华，等：钢支撑在某会展中心改造加固中的应用I■--_。_●●-_一_●●l_I，●HHH图4人字形钢支撑与梁连接节点Fig．4Herringbonesteelbraceandbeamconnectionsnode57．8％，均位于首层。加固前后向楼层位移见图5，y向楼层位移见图6。表1加固前后周期对比厂一Table1Cyclecomparingbetweenbeforeandafterreinforcement．>．I4000I4000OO0l400014000l40001400014UUU1400014000BOOl振型周期转角平动系数扭转号(S)(+y)系数图2钢支撑布置图0．34Fig．2Steelbracelayout11．236899．310．66(0．02+0．33)1．00原结构21．18065．69(0O．00．99+0．01)0．7031．122097．86O．30(0．O0+0．69)0．9910．736323．O60．O1(0．84+0．15)O．96加固后20．7223112．32(00．04．16+0．80)O．2O30．5491103．150．80(0．01+0．19)图3x形钢支撑与梁柱连接节点Fig．3Xsteelbraceandbeam-columnconnectionsnode振型以y向平动为主，周期比原结构减小38．8％，第三振型以y向扭转为主，周期比原结构减小51．1％，加固前后对比见表1。计算表明，增设钢支撑加固后，结构的刚度增大，周期变小，振型相应改变。(3)结构变形对比增加支撑后，楼层位移大大减小，变形控制效果图5X向楼层位移对比Fig．5TheXdirectionFloordisplacementcontrast明显。向最大降幅为25．8％，Y向最大降幅为 ·l34·工程抗震与加固改造2014年2月湿作业少等特点，适合于结构体系不合理或与现行抗震要求相差较大的既有框架结构抗震加固。在实际施工过程中，应重点注意处理好新老结隧构之间的连接。鄹参考文献(References)：[1]GB50367．2006，混凝土结构加固设计规范[s]GB50367—2006，DesignCodeforStrengthening楼层位移(ram)ConcreteStructure『S](inChinese)图6Y向楼层位移对比[2]JGJ116—2009，建筑抗震加固技术规程[s]Fig．6TheYdirectionFloordisplacementcontrastJG儿16—2009．TechnicalSpecificationforSeismicStrengtheningofBuildings[s](inChinese)6结语[3]GB50011—2010，建筑抗震设计规范[S]增设钢支撑可改变结构体系及自振周期，能显GB50011—2010，CodeforSeismicDesignofBuildings著提高建筑的抗震性能，并且具有施工方便、快捷、『S](inChinese)[作者简介]崔少华(1984～)，女，汉族，河北张家口人，硕士研究生，主要从事结构设计工作(上接第60页)社．2006[5]闫冬，任胜健，何勇．桥梁倒塌模式识别方法：理论分ShangXiao—jiang，SuJian—yu，WangHua—feng，eta1．析[J]．公路交通科技，2011，28(8)：100～104ANSYS／LS—DYNADynamicAnalysisMethodandYanDong，RenSheng·jian，HeYong．IdentificationEngineeringExamples[M]．Beijing：ChinaWaterMethodofBridgeCollapsePattern：TheoreticalAnalysisPowerPress，2006(inChinese)[J]．JournalofHighwayandTransportationResearch[7]HallquistJO．LS—DYNAKeywordUser’SManual[M]．andDevelopment，2011，28(8)：100～104(inChinese)Calofonia：LivermoreSoftwareTechnologyCorporation，[6]尚晓江，苏建宇，王化锋，等．ANSYS／LS—DYNA动力2007：1430～1432分析方法与工程实例[M]．北京：中国水利水电出版[作者简介]仇清良(1976～)，男(上接第110页)Structures[C]．Sapporo：Proceeding3rdIntSymp，[28]ThomasGHarmon，YooJKim，JohnKardos，eta1．1997，(1)：265～270BondofSurface-MountedFiber·—ReinforcedPolymer[31]MaedaT，AsanoY，SatoY，eta1．AStudyonBondReinforcedforConcreteStructures『J]．ACIStrueturalMechanismofCarbonFiberSheetNon-metallic(FRP)Journal，2003，1O0(5)：557～564ReinforcementforConcreteStructures[C]．Sapporo：[29]KasumassaNakaba，Toshiyuki．Kanakubo，TomokiProceeding3rdIntSymp，1997，(1)：475～482Furuta．BondBehaviorbetweenFiber．Reinforced[32]LauraDeLorenzis，BrianMiller，AutonioNanni．PolymerLaminatesandConcrete『J]．ACIStructuralBondofFiber—ReinforcedPolymerLaminatestoConcreteJournal，2001，98(3)：359～367[J]．ACIMaterialJournal，2001，(5～6)：256～264[30]HoriguchiT，SaekiN．EffectofTestMetHodsand[33]MillerB，Nanni．ABondBetweenCFRPSheetsandQualityofConcreteonBondStrengthofCFRPSheet，Concrete[A]．ProceedingsofASCE5thMaterialsNon．Metallic(FRP)ReinforcementforConcreteCongress[C]．Cincinnati，1999[作者简介]田波(1989一)，男，山东莱芜人，硕士研究生，研究方向：结构工程'