在役建筑结构加固技术及可靠性分析

摘要

目前，我国有大量的在役建筑因存在安全性能、使用功能等方面的问题而需要改造和加固。而在役建筑的改造和加固往往会面临加固改造方案是否合理、加固后的建筑是否满足安全性能和使用功能等要求。针对以上问题，本文以某三层钢筋混凝土框架结构的抽柱改造为实例，开展研究工作。
　　本研究主要内容包括：⑴运用SATWE和SAP2000有限元软件对原结构进行数值计算并重点分析了结构的剪重比、位移比、结构整体的刚度分布及地震反应，并对原结构梁、柱的受力做了分析。SATWE分析结果表明，原结构设计是合理的；通过将两种有限元软件的计算结果的对比发现，两种有限元软件计算的结构位移基本相同；两种计算结果下同一构件的内力差异略大，但构件之间及构件不同位置处内力差异率近似相等。因此，SATWE计算结果可以采用。⑵运用SATWE有限元软件对拟改造后结构进行数值计算，并将计算结果同SATWE对原结构的计算结果做对比分析。分析结果表明：抽柱改造会结构的刚度分布产生较大影响，并导致局部构件内力骤变。并通过分析，确定了结构加固的关键问题：框架柱轴压比超限问题以及框架梁承载力验算和加固。⑶根据SATWE对结构拟改造前后的计算结果，结合结构加固的关键问题，以及相关规范，针对薄弱的柱的加固采用外包角钢法，针对薄弱的梁的加固采用粘贴钢板加固法，并以表格的形式给出了加固方案；设计了改造后形成的大跨大空间结构中所用的预应力梁。⑷通过文献查找和理论研究，确定将混凝土和钢筋的密度、泊松比、弹性模量作为可靠性分析的随机变量；确定以混凝土单元应变作为柱的可靠度分析指标，确定以裂缝宽度作为梁可靠度分析指标，以一根柱和一跨梁为例，对加固后的构件进行可靠度分析。分析结构表明，加固方案可以保证结构可靠度。

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第1章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2在役建筑结构的改造加固技术在国内外研究发展现状

1.3 建筑结构可靠性研究在国内外研究现状

1.4 本课题研究的思路和主要内容

第2章 结构抽柱改造前有限元分析

2.1工程概况

2.2 SATWE有限元分析

2.3SAP2000建模

2.4 本章小结

第3章 结构抽柱后有限元分析

3.1改造要求

3.2 SATWE有限元分析

3.3结构加固的关键问题及建议

3.4本章小结

第4章 结构加固方案

4.1 加固的思路和基本依据

4.2 加固计算

4.3预应力梁设计及屋面板配筋

4.4 本章小结

第5章 结构可靠性分析

5.1建筑结构的功能要求

5.2 结构可靠性分析的功能函数

5.3 结构可靠性分析指标

5.4工程结构可靠性分析的方法步骤

5.5 ANSYS单元定义以及有限元分析的步骤

5.6结果分析

5.6 本章小节

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢