古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：仿古建筑；木結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU318

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422(2006)04-0121-02

收稿日期：2006-02-25

作者簡(jiǎn)介：鄧曉春(1973-)，女，1995年畢業(yè)于華中理工大學(xué)工業(yè)與民用建筑專(zhuān)業(yè)，湖南省建筑設(shè)計(jì)院內(nèi)聘高級(jí)工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師。

1 引言

中國(guó)古建筑雖然歷經(jīng)了數(shù)千年的演變，但其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模始終沒(méi)有改變，并且是世界上獨(dú)具風(fēng)格的一門(mén)建筑學(xué)科，是世界建筑藝術(shù)寶庫(kù)中的一顆璀璨明珠。中式傳統(tǒng)古建筑以木結(jié)構(gòu)為主，在材料選用、平面處理和藝術(shù)造型等方面都有許多自己的特點(diǎn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)在防火與防腐方面的缺陷也日益明顯，新技術(shù)、新材料的運(yùn)用使仿古建筑的設(shè)計(jì)和建造成為可能，這也是對(duì)中國(guó)古建筑文化的繼承與發(fā)展。現(xiàn)代仿古建筑以鋼筋混凝土為主體結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)中國(guó)古建筑以木結(jié)構(gòu)組合為主的受力系統(tǒng)，吸收了傳統(tǒng)中國(guó)古建筑風(fēng)格的精華，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)古建筑的造型、部件等，作為裝飾效果，從而達(dá)到建筑上的仿古目的。以下本文將就某工程實(shí)例對(duì)此種建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)談幾點(diǎn)體會(huì)，能為同行在設(shè)計(jì)工作中提供一些參考。

2 中國(guó)古代建筑的特點(diǎn)

中國(guó)古代建筑是以木構(gòu)架為主的一種結(jié)構(gòu)方式，平面布局內(nèi)向含蓄，層次豐富，均衡對(duì)稱(chēng)，空間布局靈活，承重與圍護(hù)結(jié)構(gòu)分工明確；在建筑的設(shè)計(jì)和施工中很早就實(shí)行了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化，對(duì)于建筑整體到局部的形式、尺度和做法都有相當(dāng)詳細(xì)的規(guī)定。中國(guó)古代建筑還獨(dú)創(chuàng)了斗拱的結(jié)構(gòu)形式，并充分運(yùn)用色彩的裝飾手段，使建筑物顯得莊重而華麗。

中國(guó)古代建筑的結(jié)構(gòu)方式有“疊梁式”、“穿斗式”、“井干式”三種，屋頂形式有硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復(fù)合頂。

3 仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)階段的仿古建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替木結(jié)構(gòu)，為了達(dá)到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下特殊要求：

3．1模數(shù)要求和構(gòu)件定型化

各受力構(gòu)件的規(guī)格需滿足古典建筑的模數(shù)要求，傳力體系的構(gòu)成極其各構(gòu)件的尺度和形體完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋、檁的相應(yīng)做法。

3．2屋面造型要求

屋面變化顯著，造型要求高，構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法，使屋面坡度越往上越陡峻，越往下越平緩，形成了曲線優(yōu)美、出檐深遠(yuǎn)的特征，體現(xiàn)了我國(guó)古代建筑的造型特點(diǎn)。

3．3建筑中有大量的具有獨(dú)特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。

斗拱：斗拱中方型的底座叫做斗，上面錯(cuò)落搭建的船形木塊叫做拱。斗拱是中國(guó)傳統(tǒng)古建筑特有的型制，它位于木結(jié)構(gòu)梁和柱子之間，具有傳導(dǎo)屋面荷載、加大屋檐挑出長(zhǎng)度、縮短梁枋跨度、吸收地震能量等結(jié)構(gòu)作用和裝飾作用，是中國(guó)古代建筑中最具特色的部分之一。對(duì)于仿古建筑而言，因主體結(jié)構(gòu)為鋼筋；昆凝土，裝飾常常成為斗拱的主要作用。

雀替：用于額枋(檐枋)與檐柱相交處，近似于三角形，表面有雕刻裝飾的構(gòu)件?？梢钥s短梁枋的凈跨距離，具有輔助拉結(jié)和裝飾雙重功能。

4　工程實(shí)例

4．1工程概況

開(kāi)福寺位于長(zhǎng)沙城北，它是一座殿字宏偉、氣勢(shì)非凡的千年古寺，具有“三湘名剎”之稱(chēng)。開(kāi)福寺始建于五代時(shí)期，距今已有一千多年的歷史，現(xiàn)有的寺院規(guī)模已不能滿足佛教事業(yè)的發(fā)展需要，自2004年開(kāi)始修復(fù)擴(kuò)建，大悲殿的建設(shè)就是其擴(kuò)建工程子項(xiàng)之一。大悲殿為南方單層雙重檐仿古建筑，建筑面積1200m2，總高度25m，面闊七間，共37．8m，進(jìn)深六間，共30．6m。屋頂形式為歇山頂，黃色琉璃瓦鋪蓋，飛檐翹角，氣魄雄偉，檐下為七踩斗拱。室內(nèi)采用“露明造”，使空間更高大、更寬敞。該建筑采用了鋼筋；昆凝土仿木結(jié)構(gòu)。

4．2大悲殿的結(jié)構(gòu)體系

采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu)，用SATWE程序進(jìn)行整體計(jì)算，主受力框架用PK程序復(fù)核計(jì)算配筋。結(jié)構(gòu)方式按照古建筑中的“疊梁式”，構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法，其傳力途徑也明顯不同于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑，屋面荷載通過(guò)T形屋面板傳給屋面檁條梁，再由梁架逐層往下傳遞，最終通過(guò)最底層的梁傳給框架柱。主受力框架立面詳見(jiàn)圖1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像，故殿內(nèi)抽掉了兩根里金柱，使相臨柱子間跨度分別達(dá)到了19．8m和18．6m。建筑平面圖詳見(jiàn)圖2。這么大的跨度在傳統(tǒng)古建筑中是罕見(jiàn)的，而為了保持室內(nèi)“露明造”的完整性，在15．5m標(biāo)高處設(shè)3根斷面為400x1200的交叉轉(zhuǎn)換梁(位于4軸、5軸、C軸上)，共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系。

4．3屋面板的設(shè)計(jì)

木結(jié)構(gòu)的屋面木基層是由望板和椽組成的，這就使得仿古建筑的屋面板截面形式為T(mén)形，單向受力，板肋之間的距離很近、肋高較小見(jiàn)圖3，加上屋面陡峻圖4(大悲殿屋脊處為九五舉)、造型復(fù)雜，屋面一次性全現(xiàn)澆施工難度很大，支模困難，混凝土澆注質(zhì)量和外觀效果均難保證。故將屋面板設(shè)計(jì)成疊合板，先預(yù)制單塊的預(yù)應(yīng)力混凝土T形板(或幾塊T形板組合)作為底模，再在底模上綁扎鋼筋網(wǎng)，用細(xì)石混凝土澆注疊合層，完成后二者形成整體共同受力。設(shè)計(jì)時(shí)按疊合前和疊合后分階段對(duì)T形板進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、抗裂驗(yàn)算、撓度驗(yàn)算。分別滿足施工階段和使用階段的受力要求。

4．4斗拱和雀替的設(shè)計(jì)

在主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土的仿古建筑中，斗拱是作為受力構(gòu)件還是純裝飾構(gòu)件?采用木結(jié)構(gòu)還是鋼筋；昆凝土結(jié)構(gòu)?這就值得探討了，筆者在考察其他仿古建筑時(shí)了解到其斗拱大多是采用鋼筋；昆凝土預(yù)制構(gòu)件，各級(jí)斗與拱之間通過(guò)預(yù)埋件焊接連接(尺度較大時(shí))或座漿連接(尺度較小時(shí))，斗拱在結(jié)構(gòu)中為受力構(gòu)件。這種做法的主要缺點(diǎn)是做工較粗糙、不美觀，而且前者由于構(gòu)件數(shù)量太多防腐和維修費(fèi)用較高，后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木結(jié)構(gòu)，且僅作為裝飾構(gòu)件，不考慮其受力。屋檐荷載通過(guò)斗拱上方的現(xiàn)澆；昆凝土桃尖梁以及斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋，斗和拱在桃尖梁施工前安裝就位。

雀替僅作為裝飾部分，不考慮其受力，采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，用定型模板在施工現(xiàn)場(chǎng)制作。主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)在相應(yīng)位置留設(shè)預(yù)埋件，預(yù)制的雀替通過(guò)預(yù)埋件與主體結(jié)構(gòu)的額枋(檐枋)和檐柱焊接連接。

木斗拱與混凝土的預(yù)制雀替都是作為裝飾構(gòu)件，與主體結(jié)構(gòu)不是一起現(xiàn)澆成型，但采取了上述方式與受力構(gòu)件連接后，再經(jīng)過(guò)油漆彩繪處理，整個(gè)建筑物渾然一體，完全達(dá)到了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片圖4。

5　結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的仿木仿古建筑，因組合形式變化大，構(gòu)件形狀復(fù)雜，其空間梁板的形狀定型和模板、鋼筋施工是最大的難題，給傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)，本文探討了一些新的思路，力求用現(xiàn)代的構(gòu)造和裝飾處理，還原其傳統(tǒng)古代建筑的風(fēng)格。大悲殿于2004年4月完成設(shè)計(jì)，同年5月開(kāi)工，2005年年底建筑竣工圖50

參考文獻(xiàn)：

[1]馬炳堅(jiān)．中國(guó)古建筑木作營(yíng)造技術(shù)．(第二版)．科學(xué)出版社，2003．

第2篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵字：既有建筑 加固設(shè)計(jì) 技術(shù)研究 磚混結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)

我國(guó)是自然災(zāi)害高發(fā)國(guó)家之一，其中，三分之二的大中城市均處于地震高發(fā)區(qū)域，則加強(qiáng)對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)加固處理迫在眉睫。此外，建筑物存在使用年限，即建筑物在正常的使用情況下，若超過(guò)了使用年限，其勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)建筑老化現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)90年代建成的建筑占據(jù)整個(gè)建筑總量的40%，這給整個(gè)社會(huì)及人民的生命安全及財(cái)產(chǎn)損失造成極大威脅，所以，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)加固處理勢(shì)在必行。

一、建筑結(jié)構(gòu)加固原則及注意事項(xiàng)

（一）建筑結(jié)構(gòu)加固原則

1.經(jīng)權(quán)威鑒定機(jī)構(gòu)鑒定，若建筑結(jié)構(gòu)有必要加固，其應(yīng)該及時(shí)得到加固。關(guān)于加固的范圍，其包括建筑物整體、建筑物局部區(qū)域或建筑物特定區(qū)域。

2.在設(shè)計(jì)建筑物加固時(shí)，應(yīng)該綜合考慮兩個(gè)方面的內(nèi)容：施工方法的可操作性、施工的便捷性。若建筑結(jié)構(gòu)為砼結(jié)構(gòu)，應(yīng)該提高砼強(qiáng)度等級(jí)、加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)連接或構(gòu)造措施等。

3.若建筑結(jié)構(gòu)損壞因素為振動(dòng)、凍融、腐蝕或高溫等，在加固這一類(lèi)建筑物時(shí)最適宜的加固措施為排除、抵御或降低以上影響因素的措施。

4.在建筑物加固過(guò)程中，除了考慮建筑物加固的效果，還應(yīng)該考慮加固所體現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)性，即最大化實(shí)現(xiàn)建筑物加固在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行，或最大化減少構(gòu)件拆除及不損傷建筑物原構(gòu)件。

5.建筑物加固施工過(guò)程中，安全問(wèn)題尤為重要，若發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，應(yīng)該責(zé)令施工人員立刻停止作業(yè)，待安全隱患完全排除后方可繼續(xù)進(jìn)行施工作業(yè)。

（二）選擇建筑結(jié)構(gòu)加固方案相關(guān)注意事項(xiàng)

1.在確定建筑結(jié)構(gòu)加固方案時(shí)，應(yīng)該盡可能做到施工過(guò)程的安全性、施工效果的可靠性、施工方法的簡(jiǎn)潔性、施工工期的最優(yōu)性及施工投資的經(jīng)濟(jì)性。相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)加固工程案例中，過(guò)度重視工程加固效果，而忽略施工人員安全、施工經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)合理性等方面的現(xiàn)象占據(jù)了相當(dāng)大的比例。

2.在選取建筑加固方案時(shí)，應(yīng)該在最大化滿足建筑加固自身需求的前提下，盡可能對(duì)新工藝、新材料及新技術(shù)加以應(yīng)用。相關(guān)實(shí)踐證明，將先進(jìn)新工藝、新材料及新技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)加固，其施工效果相當(dāng)可觀。總而言之，一份優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)加固方案應(yīng)該是性能比及性能比優(yōu)、工藝技術(shù)科學(xué)性及先進(jìn)性。

二.建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)設(shè)計(jì)

（一）框架結(jié)構(gòu)加固方法

1.加大截面法

何謂加大截面法？它是指將砼噴射與既有建筑鋼筋砼外側(cè)受壓區(qū)域使之形成現(xiàn)澆層，從而提高截面有效高度，增加截面面積，進(jìn)而提高建筑構(gòu)件截面剛度、斜截面抗剪能力、正截面抗彎能力。加大截面法具體的施工方法包括雙面板加固、單面板加固。具體施工方法的確定應(yīng)該以建筑板梁鑒定報(bào)告及建筑物鑒定報(bào)告。作為一種傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)加固方法，加大截面法對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)水平力剛度及承載力效果極佳。加大截面法的優(yōu)點(diǎn)包括設(shè)計(jì)成熟、適應(yīng)性強(qiáng)、施工工藝簡(jiǎn)單且施工經(jīng)驗(yàn)豐富，該方法比較適用于加固建筑物墻、柱、板、梁等結(jié)構(gòu)。加大截面法的缺陷在于現(xiàn)場(chǎng)施工濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)正常生活及生產(chǎn)存在較大影響，且建筑結(jié)構(gòu)加固后出現(xiàn)建筑空間減小的現(xiàn)象。

2.增補(bǔ)受拉鋼筋法

何謂增補(bǔ)受拉鋼筋法？它是指將受拉鋼筋增設(shè)于建筑物砼梁結(jié)構(gòu)受拉部位，從而提高建筑梁結(jié)構(gòu)承載能力。該方法適用于承載能力增加要求不高且建筑結(jié)構(gòu)截面高度驗(yàn)算結(jié)果與達(dá)標(biāo)梁間存在一致性。增補(bǔ)受拉鋼筋法具體包括粘結(jié)法、全焊接法、半焊接法。在本案，筆者將重點(diǎn)闡釋后兩種施工方法。

（1）全焊接法

全焊接法涉及到的材料僅有鋼筋，即在建筑被加固結(jié)構(gòu)之外增設(shè)鋼筋，并將其與原梁鋼筋焊接，從而實(shí)現(xiàn)鋼筋抗拉作用力的最大化發(fā)揮。因建筑梁原梁結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)的制約而致使其受拉作用未充分發(fā)揮，若在原梁鋼筋處增焊受拉鋼筋，原梁鋼筋的抗拉能力會(huì)大大增加，且原梁鋼筋亦會(huì)發(fā)揮錨固作用，即增補(bǔ)鋼筋與原梁鋼筋相互作用，從而提高建筑結(jié)構(gòu)抗拉能力。

（2）半焊接法

半焊接法涉及到的材料包括砼、鋼筋，具體的施工流程為：經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)鑒定，確定需加固部位準(zhǔn)備好配置合理的砼及型號(hào)達(dá)標(biāo)的鋼筋將建筑梁結(jié)構(gòu)保護(hù)層鑿除增設(shè)受拉鋼筋焊接建筑物原受力鋼筋與增設(shè)受拉鋼筋，使之共同發(fā)揮作用將砼噴射于建筑物加固部位，注意砼噴射的厚度。

（二）磚混加固法

1.若建筑物為磚混結(jié)構(gòu)墻，其加固材料允許使用砼板墻鋼筋網(wǎng)片、鋼筋網(wǎng)片及水泥砂漿等，其施工方法應(yīng)以噴射砼法為主。若被加固建筑物為層數(shù)少、抗震驗(yàn)算差值小建筑，適宜的加固方法為水泥砂漿鋼筋網(wǎng)片法。若被加固建筑物為高層建筑（超過(guò)4層），適宜的加固方法為砼板墻鋼筋網(wǎng)片法。

2.在處理建筑物橫墻間距過(guò)大或空心樓板時(shí)，應(yīng)以樓蓋結(jié)構(gòu)及屋蓋形式為依據(jù)，科學(xué)選取建筑加固方案。若建筑物為空心樓板屋蓋或樓蓋，適宜的加固方法為現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)片疊合層，理由是其不僅符合了建筑橫墻建筑的需要，且克服了建筑整體性能差及樓層剛度低的缺陷。利用上述辦法加固建筑物時(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)包括：

（1）若裝配式屋蓋或樓蓋加固過(guò)程中，嚴(yán)禁將圈梁設(shè)置于建筑物時(shí)，此時(shí)，可行的辦法為在屋面板及樓板上直接增澆鋼筋砼疊合層，使之取代裝配式整體屋蓋或樓蓋。

（2）鋼筋砼疊合層厚度應(yīng)該保持在40mm；砼強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該定為C20；疊合層鋼筋網(wǎng)規(guī)格應(yīng)明確為Φ6@200-Φ6@300。

（3）鋼筋網(wǎng)應(yīng)該進(jìn)行穿墻配置，從而構(gòu)成連續(xù)板。該步驟可行的施工方法有：在建筑內(nèi)墻根部錨設(shè)5*∠75角鋼，并與鋼筋網(wǎng)焊接；選取等代Φ12@900粗鋼鑿洞穿墻，使之與鋼筋網(wǎng)相連。

3.在建筑磚混結(jié)構(gòu)內(nèi)單個(gè)構(gòu)件內(nèi)，若為獨(dú)立磚柱，適宜的加固方法包括外包角鋼法、外包砼法等；若為獨(dú)立砼柱，適宜的加固方法為粘鋼法、外包砼加大截面法等；若為砼大梁，適宜的加固方法為貼碳纖維布法、粘鋼法等；若選取砼加大面積法加固建筑柱，其能很大程度上增加建筑構(gòu)件水平力剛度及豎向承載力；若選取外包角鋼加固建筑柱，其作用僅表現(xiàn)為建筑構(gòu)件柱子豎向承載力的提高。

4.若建筑存在構(gòu)造柱、圈梁、抗震構(gòu)造設(shè)置不規(guī)范等問(wèn)題，其具體的加固辦法包括：若建筑結(jié)構(gòu)存在抗震構(gòu)造措施缺陷，適宜的加固辦法包括鋼拉桿法、內(nèi)置構(gòu)造柱法、外包圈梁法、外包構(gòu)造柱法等。相關(guān)實(shí)踐顯示，上述解決建筑抗震構(gòu)造措施缺陷的方法均存在施工成本高、施工進(jìn)度慢、施工工期長(zhǎng)、建筑內(nèi)部使用面積減少幅度大、建筑立面受到負(fù)面影響大等。針對(duì)上述問(wèn)題的存在，筆者認(rèn)為比較合理的施工方法為：砼板墻鋼筋網(wǎng)片常規(guī)加固將砼暗梁增設(shè)于砼板墻內(nèi)樓層標(biāo)高位置將構(gòu)造柱增設(shè)于建筑縱橫交接處，其理由為施工進(jìn)度滿足既定標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造柱、圈梁、磚混結(jié)構(gòu)設(shè)置均滿足相關(guān)規(guī)范，此外，建筑室內(nèi)使用面積及里面均不會(huì)受到任何負(fù)面影響。

參考文獻(xiàn)；

[1] 周麗杰.建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)問(wèn)題的幾點(diǎn)研究[J].中國(guó)科技財(cái)富，2011，（3）：126.

[2] 王長(zhǎng)虹，劉文軍，王亦澍等.建筑結(jié)構(gòu)拔柱改造與大跨度框架梁加固技術(shù)研究[J].施工技術(shù)，2012，41（21）：73-77.

第3篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；加固

1 建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)概況

（一）基于性能的抗震設(shè)計(jì)的提出

20世紀(jì)90年代初，美國(guó)學(xué)者首先提出了這項(xiàng)設(shè)計(jì)理論，以改進(jìn)基于承載力的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，用量化的抗震指標(biāo)來(lái)控制建筑抗震性能，隨即被各國(guó)所重視。該項(xiàng)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)性能分析，根據(jù)用途和要求確定性能，使建筑物在面對(duì)不同的地震等級(jí)中達(dá)到預(yù)期抗震目標(biāo)。1995年，美國(guó)的放眼21世紀(jì)委員會(huì)提出了基于性能抗震設(shè)計(jì)的框架，此專(zhuān)項(xiàng)研究得到美國(guó)政府大力支持與資助，并進(jìn)行了有前瞻性的多方面研究。此后，澳大利亞、日本、新西蘭、英國(guó)、智利等國(guó)家也在多方資助下，為推進(jìn)此專(zhuān)項(xiàng)研究，成立了各類(lèi)委員會(huì)，包括評(píng)估、分析、協(xié)調(diào)、規(guī)范等，在對(duì)這項(xiàng)理論進(jìn)行了大量的研究后，均提出和采用了力求達(dá)到國(guó)際一體化要求的一系列抗震設(shè)計(jì)理論。

我國(guó)在這項(xiàng)理論的研究上起步較晚，為了與國(guó)際規(guī)范同步，我國(guó)在與美國(guó)等在這項(xiàng)研究領(lǐng)域取得先進(jìn)成果的國(guó)家進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、學(xué)習(xí)中，對(duì)這項(xiàng)理論進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究并引入理論，許多中國(guó)高校也開(kāi)展了專(zhuān)項(xiàng)研究，旨在不斷發(fā)展和完善出符合我國(guó)國(guó)情的性能抗震設(shè)計(jì)理論，并取得了一定的研究成果。

（二）性能抗震設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)理論的實(shí)踐，可以對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比，以得到性能抗震設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)。

1．多級(jí)設(shè)防。相對(duì)于現(xiàn)行的三階段設(shè)防目標(biāo)（小震不壞、中震可修、大震不倒），性能抗震設(shè)計(jì)注重多級(jí)設(shè)防，保護(hù)非結(jié)構(gòu)件與內(nèi)部設(shè)施，后者的設(shè)計(jì)理念既保證使用者安全，又減輕業(yè)主和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)損失與壓力。

2．投資效益準(zhǔn)則。性能抗震設(shè)計(jì)偏重于安全、經(jīng)濟(jì)等多方面。在安全與經(jīng)濟(jì)之間找到合理、平衡的切入點(diǎn)，確定最佳方案，以優(yōu)化設(shè)計(jì)為目的。

3．自由度大。相比較傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)刻板的被動(dòng)狀態(tài)，性能抗震設(shè)計(jì)可根據(jù)業(yè)主的要求確定目標(biāo)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)新的動(dòng)力。

（三）性能抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

目標(biāo)為在不同地震等級(jí)的作用下，建筑物結(jié)構(gòu)能達(dá)到預(yù)期所應(yīng)達(dá)到的水平。最大程度的在經(jīng)濟(jì)與結(jié)構(gòu)可靠性上找到合理的平衡點(diǎn)。建立設(shè)計(jì)目標(biāo)需要考慮場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)所需功能、建筑重要性、損失與重建等各方面的因素。

（四）設(shè)計(jì)設(shè)防水準(zhǔn)

1．地震設(shè)防水準(zhǔn)?？拐鹪O(shè)計(jì)設(shè)防對(duì)象所選擇的地震強(qiáng)度，直接決定建筑物的抗震能力，如何確定設(shè)防水準(zhǔn)在基于性能抗震設(shè)計(jì)中有決定性的地位。應(yīng)取決于優(yōu)化后的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上來(lái)確定并根據(jù)地震參數(shù)及烈度作設(shè)防水準(zhǔn)。

2．結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)。地震等級(jí)作用下對(duì)建筑物預(yù)期破壞最大程度。除了對(duì)主體結(jié)構(gòu)破壞帶的損失有控制力外，還要注重對(duì)非主體、內(nèi)設(shè)施的損壞的控制。因此，能兼顧主體、非主體結(jié)構(gòu)破壞程度的結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)才是合理、科學(xué)的。

（五）現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)局限性

1．現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)很少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)的性能進(jìn)行評(píng)估，只是按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

2．業(yè)主與使用者并不了解所使用的建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3．經(jīng)濟(jì)評(píng)估準(zhǔn)則并沒(méi)有在建筑業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

（六）抗震設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

1、建筑體形

由于建筑地形的限制，或?yàn)榱诵纬山志?，業(yè)主常要求設(shè)計(jì)單位在建筑體形上賦予變化，以求美化。主要表現(xiàn)在：建筑平面因地勢(shì)需要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)折；結(jié)構(gòu)平面凹凸不規(guī)則，有的凸出或凹進(jìn)的尺寸大于相應(yīng)尺寸的30％；．上部砌體總層數(shù)不一致，有的層面差達(dá)到兩層甚至以上；樓板局部不連續(xù)或剛度突變，出現(xiàn)樓板錯(cuò)層，或樓板開(kāi)洞率太大，有效樓板面積不足結(jié)構(gòu)典型平面的50％；為了滿足下部大空間的利用，下部框架投影面積大大超過(guò)上部磚房面積，質(zhì)量出現(xiàn)較大偏心，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的不規(guī)則扭轉(zhuǎn)；樓層之間大剛度和承載力變化明顯，變化率超過(guò)20％～30％以上。

2、框架結(jié)構(gòu)

框架的設(shè)計(jì)問(wèn)題出現(xiàn)的形式多樣：框架柱網(wǎng)不規(guī)則，開(kāi)間不均勻；底部框架梁跨度太大，曾出現(xiàn)9m的跨度，必然導(dǎo)致“強(qiáng)梁弱柱”；框架梁柱截面偏小，表現(xiàn)為“剪壓比”和“軸壓比”超標(biāo)；梁、柱的縱向配筋率和體積配筋率小于抗震要求；起轉(zhuǎn)換作用的樓面的次梁設(shè)置不合理，有的偏少，有的不便于施工。

3、抗震墻

底框結(jié)構(gòu)沒(méi)有按要求設(shè)置抗震墻，追求經(jīng)濟(jì)效益，減少抗震墻數(shù)量；強(qiáng)調(diào)空間功能分布，抗震墻分布不對(duì)稱(chēng)、不均勻；有的工程抗震墻布置過(guò)多，使薄弱層上移，由于多層砌體房屋結(jié)構(gòu)變形、耗能能力差，地震時(shí)破壞往往更加嚴(yán)重；剪力墻沒(méi)有注明抗震等級(jí)。構(gòu)造措施不力等。

2 抗震概念設(shè)計(jì)的重要性

大量的震害表明，結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素是良好的“概念設(shè)計(jì)”。概念設(shè)計(jì)的目的就在于合理地選擇結(jié)構(gòu)形式，并通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)滿足“大震不倒”的要求。設(shè)計(jì)師在提高抗震設(shè)計(jì)意識(shí)和水平的同時(shí)，建筑方案的選擇不受業(yè)主的干擾，避免建筑的形狀、尺寸、布局等表現(xiàn)出明顯的抗震缺陷；結(jié)構(gòu)方案更不能受業(yè)主的經(jīng)濟(jì)觀念和使用功能的影響，降低下部結(jié)構(gòu)的延性，使抗震墻的數(shù)量、形式、布置嚴(yán)重不合理，包括構(gòu)件的構(gòu)造措施不力等。

3 基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法

（一）性能抗震設(shè)計(jì)階段

1．概念設(shè)計(jì)。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設(shè)防目標(biāo)，通過(guò)場(chǎng)地、建筑平面等進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。

2．計(jì)算設(shè)計(jì)。根據(jù)預(yù)定的設(shè)防目標(biāo)，計(jì)算出能影響各類(lèi)因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預(yù)定目標(biāo)不符要及時(shí)修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設(shè)計(jì)為例，主要包括步驟有確定不同強(qiáng)度地震作用下性能目標(biāo)；根據(jù)初步設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移的極限值；通過(guò)等效阻尼比等各類(lèi)等效數(shù)值，確定等效剛度；設(shè)計(jì)采用必需的構(gòu)造措施；評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求和變形能力。以嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、合理的態(tài)度進(jìn)行評(píng)估，如計(jì)算階段有不符合，則需重復(fù)計(jì)算設(shè)計(jì)步驟，以不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3．性能評(píng)估。通過(guò)各類(lèi)的分析法得出設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)確定該建筑結(jié)構(gòu)的性能。

（二）性能抗震設(shè)計(jì)方法

目前大致主要有：位移影響系數(shù)、能力譜、直接位移設(shè)計(jì)等方法。

1．位移影響系數(shù)法?；诮Y(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進(jìn)行確定。以達(dá)到此系數(shù)的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評(píng)估方法，無(wú)法具體體現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況與抗震水準(zhǔn)等問(wèn)題。

2．能力譜法。1975年被提出，隨后不斷改進(jìn)。能力譜設(shè)計(jì)是將能力譜曲線與地震反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化而來(lái)的需求譜，進(jìn)行比較來(lái)評(píng)估其抗震性能。此方法側(cè)重對(duì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能進(jìn)行驗(yàn)算、評(píng)估。另外，能力譜設(shè)計(jì)法比較適用于平面結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化且分布較均勻的結(jié)構(gòu)，否將會(huì)產(chǎn)生不小的誤差。

3．直接位移設(shè)計(jì)法。側(cè)重于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)，概念簡(jiǎn)單，根據(jù)地震等級(jí)來(lái)預(yù)期位移計(jì)算，使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)定位移。此方法也存在著只能從建筑結(jié)構(gòu)材料的極限變化得到數(shù)值，而不能考慮到預(yù)期以外的強(qiáng)震效應(yīng)的不足。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)是比較寬泛的體系，它是現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)的延續(xù)與發(fā)展，以結(jié)構(gòu)性能分析作為基礎(chǔ)，建筑物的性能目標(biāo)以全面、科學(xué)的因素來(lái)確定，使建筑物在面對(duì)不同等級(jí)的地震時(shí)，能達(dá)到預(yù)期的抗震目標(biāo)。與傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)相比，優(yōu)點(diǎn)明顯：基于性能抗震相較于以往更系統(tǒng)化；性能抗震設(shè)計(jì)的適應(yīng)性、連貫性更好，應(yīng)用意義更大；靈活性的加大，使設(shè)計(jì)人員能發(fā)揮創(chuàng)造性，增加對(duì)新技術(shù)、新材料的推廣應(yīng)用等。性能抗震設(shè)計(jì)方法也需要解決一些設(shè)防水準(zhǔn)數(shù)據(jù)化的劃分，合理的參數(shù)取值范圍介定等問(wèn)題，才能更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，達(dá)到符合我國(guó)國(guó)情的設(shè)計(jì)規(guī)范。

參考文獻(xiàn)

第4篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：多層框架結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計(jì)；技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU323.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、引言

對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行加固處理，能夠有效提升建筑物的抗震性能，確保建筑物的穩(wěn)定性以及可靠性。同時(shí)，相比于拆除重建而言，對(duì)建筑物進(jìn)行加固修復(fù)也能夠?qū)崿F(xiàn)施工成本的有效控制，根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)一般框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行加固改在與拆除重建施工相比，經(jīng)濟(jì)投入能夠節(jié)省40%，施工時(shí)間也能夠縮短50%左右。因此，對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行加固，排除相應(yīng)的安全隱患，能夠有效延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。綜上所述，本課題的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

二、多層框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)的主要方案

實(shí)際的工程加固設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)多層框架結(jié)構(gòu)建筑的實(shí)際情況選取科學(xué)、有效的加固設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)施工。以下，筆者將對(duì)主要的多層框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案進(jìn)行總結(jié)。

（一）抗震墻加固法

抗震墻加固法是多層框架結(jié)構(gòu)建筑加固中的一種重要方案。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)抗震能力不足或扭轉(zhuǎn)效應(yīng)偏大時(shí)，設(shè)計(jì)人員可優(yōu)先考慮采用增加抗震墻加固方法。在具體施工中，可通過(guò)增設(shè)剪力墻或翼墻實(shí)施。

抗震墻加固法的施工技術(shù)較為成熟，然而存在廢料、造價(jià)高等缺點(diǎn)，且施工周期長(zhǎng)、對(duì)周邊環(huán)境影響較大。

（二）碳纖維布加固法

當(dāng)多層框架建筑出現(xiàn)承載能力不足問(wèn)題時(shí)，設(shè)計(jì)人員可考慮采用碳纖維布加固法進(jìn)行施工。施工過(guò)程中，可在建筑物構(gòu)件表面黏貼碳纖維布或碳纖維板，能夠有效提升多層框架結(jié)構(gòu)建筑的承載能力。

該方法所用材料質(zhì)量較輕、強(qiáng)度足夠，且施工較為方便，主要適用于對(duì)架結(jié)構(gòu)建筑中的梁、板、柱等構(gòu)件進(jìn)行加固。

（三）增大截面加固法

增大截面加固法主要針對(duì)多層混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑。在實(shí)施過(guò)程中，設(shè)計(jì)施工人員需采用與原建筑相同材料的鋼筋混凝土增大原框架構(gòu)建的截面積，以此達(dá)到提升整體建筑物承載能力的目的。

采用上述方法能夠提升框架結(jié)構(gòu)建筑抗彎、抗拉的性能，也能夠修復(fù)已經(jīng)存在損傷的混凝土框架截面，常用于對(duì)建筑物梁、板、柱以及鋼結(jié)構(gòu)中的屋架等構(gòu)件進(jìn)行加固。

此外，對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑物進(jìn)行加大截面加固法時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮整體效應(yīng)，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)局部剛度過(guò)大的狀況，從而保證建筑物局部與整體承力均勻。

（四）外包鋼加固法

外包鋼加固法是一種適用于多層鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)建筑的加固方法。在具體的施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)施工人員需要將固定鋼板包在框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外側(cè)，并通過(guò)精確計(jì)算，實(shí)現(xiàn)外包鋼與原有構(gòu)件的充分受力，從而實(shí)現(xiàn)整體建筑承載力、延性和剛度的全面提升。

外包鋼加固法一般使用與對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑梁、柱、屋架等構(gòu)件的加固，特別適合對(duì)大型多層大跨結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)建筑的加固。采用上述方法時(shí)，一般可結(jié)合化學(xué)灌漿法進(jìn)行外包鋼加固，但要保證鋼結(jié)構(gòu)表面的溫度低于60度，當(dāng)施工環(huán)境具有腐蝕性時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，例如，可通過(guò)采用高分子材料包裹鋼型構(gòu)件或采用氧氣隔絕法等。對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)建筑來(lái)說(shuō)，應(yīng)用外包鋼加固法存在用鋼量偏大的弊端，因此施工經(jīng)濟(jì)成本較高。

三、多層框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

在對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)施工時(shí)，施工人員應(yīng)結(jié)合建筑物的實(shí)際情況和周邊施工環(huán)境的狀況，通過(guò)精確計(jì)算、綜合分析，確定合適的設(shè)計(jì)施工方案，因此，整個(gè)加固工程中需要注意的問(wèn)題有很多。筆者結(jié)合平時(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)，將多層框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題總結(jié)如下：

（一）進(jìn)行實(shí)地調(diào)查

設(shè)計(jì)人員在確定加固方案之前，要深入建筑物實(shí)地進(jìn)行調(diào)查，對(duì)建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研的主要內(nèi)容應(yīng)包含建筑物的受損情況測(cè)定、承載能力評(píng)估等，并結(jié)合調(diào)查的內(nèi)容確定初步的加固方案。

（二）對(duì)加固方案進(jìn)行論證

對(duì)建筑物進(jìn)行實(shí)地調(diào)查后，加固設(shè)計(jì)人員應(yīng)拿出多套施工方案，并會(huì)同工程施工小組相關(guān)人員進(jìn)行方案論證，從施工成本、施工流程、施工穩(wěn)定性等多個(gè)方面對(duì)所有方案進(jìn)行詳盡考量，并最終確定出最科學(xué)合理的加固方案。

（三）預(yù)備應(yīng)急預(yù)案

在加固施工前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，從而保證施工方案的充分合理性。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)與預(yù)實(shí)施方案起到互補(bǔ)作用，在施工過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有方案出現(xiàn)偏差，施工人員和設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行及時(shí)溝通，在保證加固施工有效實(shí)施的基礎(chǔ)上，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

四、工程案例分析

（一）工程概況

某中學(xué)教學(xué)樓共6層，采用框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工?？蚣艿燃?jí)為2級(jí)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為3級(jí)，建筑抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)。整棟建筑于2002年3月份竣工，至今已使用11年，由于該中學(xué)規(guī)模逐年擴(kuò)大，需在該教學(xué)樓基礎(chǔ)上增建1層，考慮到增加樓層可能對(duì)原有教學(xué)樓帶來(lái)多余的承載負(fù)荷，因此，需要對(duì)現(xiàn)有教學(xué)樓進(jìn)行加固處理。

（二）加固方案

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的測(cè)算，該棟教學(xué)樓由于使用年限過(guò)久，部分框架構(gòu)件中的鋼筋承載能力不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，一些框架結(jié)構(gòu)梁端負(fù)彎矩以及跨中正彎矩也與現(xiàn)行施工規(guī)范不符，因此，需要對(duì)1-6層的柱、梁等構(gòu)件進(jìn)行加固。由于該棟建筑作為教學(xué)樓和辦公樓使用，在綜合多方面數(shù)據(jù)后，設(shè)計(jì)人員制定了如下加固施工方案：

第一，針對(duì)框架中箍筋雕筋無(wú)法滿足現(xiàn)行要求的狀況，擬采用外包角鋼加固法施工，以此提升建筑物的承載能力。

第二，針對(duì)狂接結(jié)構(gòu)梁端負(fù)彎矩以及跨中正彎矩不滿足現(xiàn)行承載要求的狀況，擬采用碳纖維法進(jìn)行加固施工。

（三）施工細(xì)則

外包角鋼加固施工流程如下：

1、對(duì)需要施工的構(gòu)件進(jìn)行打磨、洗凈、除銹等工作，并用夾具固定角鋼。

2、對(duì)角鋼進(jìn)行焊接，并用LJH灌漿料填充柱子與角鋼之間的縫隙。

3、保證焊接縫高度大于6MM，確保無(wú)虛焊、假焊現(xiàn)象。

4、焊接、填充完后，在加固層表面涂抹水泥砂漿，厚度應(yīng)大于25MM，以此提升整體加固層的承載穩(wěn)定性。

碳纖維加固法施工流程如下：

1、進(jìn)行表面清理。需對(duì)施工構(gòu)件表面進(jìn)行打磨、除污等清理，并保證構(gòu)件轉(zhuǎn)角黏貼出呈圓弧狀，半徑大于25MM。

2、將底層樹(shù)脂均勻涂抹在需要加固構(gòu)件的表面，并進(jìn)行找平處理，保證構(gòu)件表面不留棱角。

3、黏貼碳纖維布。將碳纖維布黏貼于構(gòu)件表面，并在最后一層碳纖維布表面均勻涂抹浸漬樹(shù)脂，該工序24小時(shí)后，在構(gòu)件表面環(huán)向圍束纖維布，一般來(lái)說(shuō)，纖維布層數(shù)不少于3層。

五、結(jié)論

本文對(duì)多層框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)施工的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)與綜述，并結(jié)合工程實(shí)例分析了加固施工的具體細(xì)則和注意事項(xiàng)。因此，本文的研究成果符合預(yù)期設(shè)想。在對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)，敢于拓展設(shè)計(jì)思路，從而保證工程加固項(xiàng)目的有效實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：古建筑 木結(jié)構(gòu) 概念設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)體系 構(gòu)造措施木結(jié)構(gòu)古建筑是中華文化傳承中一個(gè)極為重要的組成部分，中國(guó)的木結(jié)構(gòu)建筑在發(fā)展的過(guò)程中經(jīng)歷著與西方建筑房展過(guò)程中完全不同的過(guò)程，在幾千年的歲月中，古代建筑才定型成為了以木結(jié)構(gòu)建筑為主的建筑體系，我國(guó)目前各個(gè)地區(qū)所至今還留存的木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)雨侵蝕，但是仍有一部建筑保存完整，幾乎是完好無(wú)損，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了良好的性能。我國(guó)已經(jīng)有許多著名的專(zhuān)家通過(guò)力學(xué)的分析以及對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的模型測(cè)試等發(fā)放對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了研究，并且已經(jīng)取得了一定的成果。本篇文章主要通過(guò)傳統(tǒng)古建筑的建筑結(jié)構(gòu)體系、體型、梁架、柱架等方面的構(gòu)造進(jìn)行了分析，旨在探析其中的概念設(shè)計(jì)思想。

1 建筑體型

在建筑的概念設(shè)計(jì)中，最為重要的就是如何確定建筑的整體結(jié)構(gòu)方案，并且在結(jié)構(gòu)方案中最為主要的一點(diǎn)就是建筑的外形構(gòu)造，通過(guò)歷次地震的發(fā)生時(shí)建筑的反應(yīng)結(jié)果來(lái)看，建筑的抗震能力與建筑的外形構(gòu)造有著直接的關(guān)系，通常來(lái)說(shuō)，建筑體型是否均勻、是否對(duì)稱(chēng)、是否規(guī)則等都會(huì)給建筑的抗震性能帶來(lái)巨大的影響，如果說(shuō)建筑的體型過(guò)于不均勻，不對(duì)稱(chēng)，不規(guī)則，那么建筑自身結(jié)構(gòu)的抗震能力，必然會(huì)在地震中受到破壞，從而增大建筑發(fā)生倒塌的幾率。

1.1平面結(jié)構(gòu)布置

我國(guó)目前的木結(jié)構(gòu)古建筑從平面上的布局來(lái)看，大多數(shù)都采用的是六邊形、八邊形、矩形、方形以及圓形來(lái)作為建筑中的較為對(duì)稱(chēng)的幾何結(jié)構(gòu)，并且都極為均勻、對(duì)稱(chēng)。一般矩形的房屋長(zhǎng)寬之比都不會(huì)超過(guò)2，這樣就極大的防止了建筑由于過(guò)長(zhǎng)的原因而受到地震的大面積影響，減少了建筑在地震中的扭轉(zhuǎn)力；八邊形、六邊形等建筑平面絕大多數(shù)都是多軸向?qū)ΨQ(chēng)的，由于其結(jié)構(gòu)的原因，其自身能夠較好的抵抗來(lái)自任何一個(gè)力面的陣地影響，擁有更好的抗震能力。同時(shí)，較為穩(wěn)定的建筑結(jié)構(gòu)還能夠極大的減少受到的風(fēng)壓影響，可以使得木結(jié)構(gòu)建筑在抗震能力強(qiáng)的同時(shí)還能抵抗較大的風(fēng)力。

我國(guó)現(xiàn)存最古老的木塔一建于遼清寧二年（公元1056年）的山西應(yīng)縣佛宮寺釋迦塔，就是平面為正八邊形的一座建筑，在過(guò)去的900多年中，經(jīng)歷了多次地震，仍然屹立如初.建筑平面抗震要求的均勻性主要指的是結(jié)構(gòu)的均勻性，即主要抗側(cè)力構(gòu)件的布置要均勻，盡量使建筑物的質(zhì)量中心與抗震結(jié)構(gòu)體系的剛度中心的位置接近。以減小地震作用下產(chǎn)生的偏心扭轉(zhuǎn)的影響.木結(jié)構(gòu)古建筑中的抗側(cè)力構(gòu)件主要指的是柱子，因此，柱網(wǎng)的布置也就決定了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度的分布.

1.2豎向結(jié)構(gòu)布置

在建筑的抗震性能中，建筑自身豎向的寬高比是否恰當(dāng)，能夠直接影響到整個(gè)建筑性能，這也是建筑物體衡量其自身抗傾覆能力的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)目前調(diào)查的眾多工程實(shí)踐情況來(lái)看，建筑的框架結(jié)構(gòu)最適宜的寬高比就是3-4，若是建筑并非處在地震區(qū)范圍內(nèi)，那么其寬高比在5以內(nèi)就是極為合適的。我國(guó)目前仍然存世的木結(jié)構(gòu)古建筑中，最高的就是某縣的木塔，它整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的高度相當(dāng)于現(xiàn)代社會(huì)23層的混凝土結(jié)構(gòu)建筑，但是它的寬高之比僅僅只有2：3。在傳統(tǒng)的建筑建造古書(shū)中就明確的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)寬高比尺寸進(jìn)行了限定，也就是：柱體雖高不越間之廣。這種說(shuō)法實(shí)際上就是對(duì)建筑的寬高之比進(jìn)行了明確的限制。

2 結(jié)構(gòu)體系

建筑的結(jié)構(gòu)體系對(duì)于整個(gè)建筑的力學(xué)結(jié)構(gòu)影響極大，一個(gè)能夠具有良好抗震能力的建筑結(jié)構(gòu)體系必須要有極高的荷載、抗拉能力，尤其需要具有的就是整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣才能夠更好的抵抗地震對(duì)建筑產(chǎn)生的作用力。我國(guó)的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑通常來(lái)說(shuō)所運(yùn)用的結(jié)構(gòu)體系與現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)體系是相差無(wú)幾的，都是通過(guò)柱體和枋并良好的運(yùn)用榫卯結(jié)合技術(shù)使得整個(gè)建筑各個(gè)部分都能夠較為穩(wěn)定的連接在一起，從而使得建筑結(jié)構(gòu)擁有了多層減震、抗震的結(jié)構(gòu)體系，其中的關(guān)鍵部分就是建筑的柱體腳與柱體的基石這兩者之間的連接層、輔助層以及榫卯所構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。

柱子是浮擱平置于礎(chǔ)石之上的，連接特性類(lèi)似于鉸接，而現(xiàn)代結(jié)構(gòu)中的連接方式為剛接.結(jié)構(gòu)的豎向力由柱子傳遞給基礎(chǔ)，然后分散到地基之上.如果說(shuō)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)中柱與基礎(chǔ)連接的剛性節(jié)點(diǎn)是依靠“抗”來(lái)承受水平荷載的話，那么木結(jié)構(gòu)則是“抗”與“放”的結(jié)合.在風(fēng)荷載及較小的地震作用下，結(jié)構(gòu)利用柱與礎(chǔ)石之間的摩擦力來(lái)抵抗水平荷載，但當(dāng)水平荷載超過(guò)礎(chǔ)石所能提供的摩擦力的時(shí)候，柱就開(kāi)始在礎(chǔ)石表面滑動(dòng)，使結(jié)構(gòu)底部剪力始終保持為常數(shù)――柱與礎(chǔ)石之間的滑動(dòng)摩擦力，有效地減小了地震的影響，達(dá)到了隔震的效果.殿堂式建筑中的鋪?zhàn)鲗邮怯砂仓迷陬~枋或柱頭之上并由梁枋縱橫相連的多組斗棋組成的.

3 承重木構(gòu)架的構(gòu)造措施

古建筑的承重體系是由柱子和額枋通過(guò)榫卯連接而成的柱架系統(tǒng)以及由梁袱層層相疊而成的抬梁

式梁架系統(tǒng)組成的.

3.1柱架系統(tǒng)

柱架中的柱子不但外觀形式上做了形式優(yōu)美的卷殺處理，而且還有生起和側(cè)腳等特殊做法，這些做法具有的很強(qiáng)結(jié)構(gòu)意義.古建筑物的正立面上，每個(gè)開(kāi)間的柱高并不相同，而是自當(dāng)心間的平柱向兩側(cè)的角柱逐漸增高，這就是柱的“生起”?！斗ㄊ健穼?duì)用柱之制的描述：“凡用柱之制，至角則隨間數(shù)生起角柱.”又對(duì)生起的尺寸做了具體規(guī)定：“三聞生起二寸，五間生起四寸，七間生起六寸，九間生起八寸，十一間生起一尺，十三間生起一尺二寸”.圖2所示的為五間生起四寸.角柱“生起”只在殿堂式建筑中使用，不但造就了這種形制地位最高的古建筑從心間到盡間曲面上揚(yáng)的優(yōu)美的弧形立面效果，而且具有深刻的力學(xué)及結(jié)構(gòu)意義。

3.2粱架系統(tǒng)

歷史資料記載的最大跨度的梁袱為十椽袱，若用單梁直接承受上部屋蓋重荷，則梁的截面高度要120份高，轉(zhuǎn)換成現(xiàn)在的尺寸單位為2 m以上，如此粗大的木材很難找到.疊梁的出現(xiàn)，解決了這一問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，古代建筑中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀念能夠良好的融合到現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠使得現(xiàn)代建筑擁有更為良好的結(jié)構(gòu)特性，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]趙鴻鐵，張海彥，薛建陽(yáng)，等.古建筑木結(jié)構(gòu)燕尾榫節(jié)點(diǎn)剛度分析[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版。2009，41

第6篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗扭；加固；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

建筑結(jié)構(gòu)是由各種建筑材料建造的建筑受力骨架體系，它決定建筑的安全性能，并影響其它建筑功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是利用相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，研究如何保證結(jié)構(gòu)安全性的理論和設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)并不是單獨(dú)針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行修改，而是面向整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，合理利用材料性能，并使各個(gè)構(gòu)件之間協(xié)調(diào)連接。不僅使得建筑更加穩(wěn)定安全，同時(shí)也能夠保證它的功用最大化利用，實(shí)現(xiàn)最大優(yōu)化。

1、建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化途徑

1.1合理的結(jié)構(gòu)方案

合理的結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該遵循以下原則：一是構(gòu)思要建立在整體的概念上，處理好局部與整體的關(guān)系，使結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)達(dá)到最佳狀態(tài)，提高結(jié)構(gòu)整體性能；二是傳力途徑盡量簡(jiǎn)單化。復(fù)雜的傳力途徑計(jì)算分析復(fù)雜，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且也會(huì)提高造價(jià)。三是保持整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)一致性。把每個(gè)構(gòu)件都放在總體架構(gòu)環(huán)境中考慮，使每個(gè)構(gòu)件和其他構(gòu)件都合理連接，達(dá)到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最大效能；四是盡量使平面上的抗側(cè)力剛度中心與外力作用重心接近或重合；五是加強(qiáng)和建筑設(shè)計(jì)師的交流，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意見(jiàn)。

1.2正確計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一是不能盲目取用計(jì)算機(jī)的運(yùn)行結(jié)果。計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算所運(yùn)用的程序是人工編寫(xiě)的，在編寫(xiě)過(guò)程中很多概念性的東西可能與規(guī)范存在差異，所以在進(jìn)行計(jì)算之前要搞明白程序的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用條件。二是認(rèn)真核對(duì)輸入的數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)計(jì)算需要的數(shù)據(jù)很多，如果輸入的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤不僅會(huì)導(dǎo)致某一構(gòu)件的受力出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況，其后果是無(wú)法估計(jì)的。三是合理選取計(jì)算參數(shù)。不同的計(jì)算參數(shù)會(huì)得出不同的計(jì)算結(jié)果，要根據(jù)建筑要求和建筑環(huán)境合理選取。四是考慮計(jì)算模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異。計(jì)算模型都是實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，只考慮普遍情況，不考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)中的特殊狀況。而實(shí)際結(jié)構(gòu)中的受力狀況千差萬(wàn)別，如果單純地依賴運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析會(huì)導(dǎo)致較大的分析偏差，給建筑物留下設(shè)計(jì)隱患。

1.3提高材料的利用率

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是提高建筑物的性價(jià)比，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要根據(jù)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的受力情況和建筑材料的力學(xué)特性，合理選用材料。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的抗壓性能好，鋼筋的抗拉性能好。以受壓為主的柱子可以采用高標(biāo)號(hào)的混凝土，以受彎為主的梁板可以選用高強(qiáng)度的鋼筋，同時(shí)要注意鋼筋和混凝土強(qiáng)度匹配，這樣可以減小構(gòu)件的橫截面積，減輕構(gòu)件自重，不浪費(fèi)材料的性能。實(shí)際中，很多工程項(xiàng)目因?yàn)椴牧线x用不合理導(dǎo)致不必要浪費(fèi)的案例很多，比如，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板經(jīng)常選用高強(qiáng)度混凝土，為了控制高強(qiáng)度混凝土的收縮變形需要加大配筋量，這樣不僅僅使高強(qiáng)度的混凝土未能充分發(fā)揮效能，而且還增大了鋼筋用量，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

2、建筑結(jié)構(gòu)的主要加固方法

2.1加大截面法

加大截面加固法是在構(gòu)件外部外包混凝土,增大構(gòu)件截面面積和配筋量的一種加固方法,從而達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。在我國(guó)加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣,可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和加固要求不同,可選用單側(cè)加厚、雙側(cè)加厚、三面和四面外包等。在以加大混凝土截面為主的結(jié)構(gòu)中,為了保證后澆混凝土的正常工作,需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋;在以加配鋼筋為主的加固方法中,即增加鋼筋截面積,為保證加固鋼筋的正常工作,需按構(gòu)造要求澆灌混凝土保護(hù)層。外包材料一般以普通混凝土為主,當(dāng)外包層較薄、鋼筋較密時(shí),可用細(xì)石混凝土,配筋除采用鋼筋外,也常用型鋼和鋼板。

2.2外包鋼法

外包鋼加固法是以型鋼(一般為角鋼)外包于構(gòu)件四角(或兩角)以加強(qiáng)其受力性能的加固方法。外包鋼加固法分濕式和干式兩種情況。濕式外包鋼加固:外包型鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié),以使型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力;干式外包鋼加固:原構(gòu)件與外包型鋼之間無(wú)任何粘結(jié),有時(shí)雖填有水泥砂漿,但彼此只能單獨(dú)受力,承載力提高不如濕式外包鋼加固有效。該方法施工簡(jiǎn)便,現(xiàn)場(chǎng)工作量較小,受力較為可靠,適用于在使用上不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu),主要用于鋼筋混凝土柱、梁、桁架弦桿和腹桿的加固。

2.3增設(shè)支點(diǎn)加固法

增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過(guò)增設(shè)支承點(diǎn)來(lái)減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度,改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后,減小了跨度,從而能較大幅度地提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。增設(shè)支點(diǎn)加固法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠,缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受到一定影響。

2.4預(yù)應(yīng)力法

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法,即通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力使拉桿或撐桿受力,影響并改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布,從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平并提高結(jié)構(gòu)的承載能力。特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加拉桿或撐桿受力,改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平,使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除,具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果,后加拉桿或撐桿和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作,結(jié)構(gòu)承載能力能夠得到較大的提高。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗扭設(shè)計(jì)的具體措施

3.1 預(yù)先介入

建筑師為追求建筑外觀效果，建筑方案平面、立面均比較復(fù)雜，為避免出現(xiàn)嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)預(yù)先介入，與建筑師配合協(xié)調(diào)，使建筑平面盡量規(guī)則簡(jiǎn)單，符合抗震概念設(shè)計(jì)。首先要控制平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，減少偏心。對(duì)L形、H形、T形、十字形、Y 形平面突出部分長(zhǎng)度進(jìn)行控制，使之符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表4.3.3的要求；其次是控制建筑平面的長(zhǎng)寬比。當(dāng)建筑物長(zhǎng)寬比較大時(shí)，不符合樓板在平面內(nèi)無(wú)限剛性的假定。在地震作用下，采用樓板在自身平面內(nèi)無(wú)限剛假定進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果不符合地震反映的結(jié)果，容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。在風(fēng)力作用下，也會(huì)出現(xiàn)因風(fēng)力不均勻及風(fēng)向紊亂變化而引起的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、樓板平面撓曲等現(xiàn)象。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行位移比

在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。其中位移比限制結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則性，避免過(guò)大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，周期比限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中可從以下7個(gè)方面著手，使結(jié)構(gòu)抗扭能力符合規(guī)范要求。

3.3均衡布置抗側(cè)力構(gòu)件。

使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合，避免過(guò)大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)的位移比滿足規(guī)范要求?？箓?cè)力構(gòu)件應(yīng)按“均勻、分散、對(duì)稱(chēng)、周邊”的原則，使平面剛度分布均勻，并使平面剛心和質(zhì)心盡可能地接近。借助材料力學(xué)抗扭剛度概念，高層建筑結(jié)構(gòu)從整體分析角度出發(fā)，剪力墻按“均勻、分散、對(duì)稱(chēng)、周邊”的原則布置外還應(yīng)符合以下要求，在抗扭剛度角度上，剪力墻分量(主要是長(zhǎng)度)從外到里逐步減少，從抗側(cè)移剛度角度上，剪力墻分量直線上均勻分布。

4、結(jié)語(yǔ)

扭轉(zhuǎn)是地震作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的重要原因，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須重視結(jié)構(gòu)的抗扭設(shè)計(jì)。除應(yīng)滿足規(guī)范控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的兩個(gè)量化指標(biāo)外，還應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)剛度均勻，剛心與質(zhì)心應(yīng)盡量重合，尚應(yīng)具有一定的抗扭轉(zhuǎn)能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦曉芳、趙艷敏.建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].山西建筑.2007(11)

第7篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：辦公樓；磚混結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法

中圖分類(lèi)號(hào): TU746．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1．工程概況

某辦公樓于1963年建成,該建筑由中部6層、東西兩側(cè)4層(局部5層,以下簡(jiǎn)稱(chēng)4層部分)、北側(cè)3層階梯辦公室及東西兩翼的實(shí)驗(yàn)室和閱覽室組成,東西兩側(cè)2層部分設(shè)有地下室。各部分由變形縫分為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,6層部分建筑總高度24.70m,4層部為16.10m,總建筑面積約23000m2,全部為磚混結(jié)構(gòu)。樓、屋蓋體系-中廳部分、階梯部分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu);其余部分均為預(yù)制梁、槽板結(jié)構(gòu),無(wú)圈梁。基礎(chǔ)為漿砌毛石條基,持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g,設(shè)計(jì)地震分組為第1組;基本風(fēng)壓值為0.65kN/m2;場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅰ類(lèi)。

2．結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及加固原則

2.1．結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、檢測(cè)情況。加固前檢測(cè)單位對(duì)主樓進(jìn)行了檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè),紅磚強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到MU10,但經(jīng)近50年的使用,砂漿強(qiáng)度嚴(yán)重退化,強(qiáng)度等級(jí)為1.0～3.5MPa,大幅度地低于原設(shè)計(jì)的50#～100#混合砂漿的強(qiáng)度值?？v橫墻砌筑咬槎良好。設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)查勘發(fā)現(xiàn),有部分承重窗間墻幾何尺寸與原設(shè)計(jì)不符,且相差很大,因此對(duì)所有承重墻的幾何尺寸進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。辦公部分梁板未發(fā)現(xiàn)受力裂縫,階梯教室梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均在C15左右。

抗震橫墻最大間距15m(4層部分),房屋總高度24.7m(6層部分),無(wú)圈梁,不符合GB50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求;抗震橫墻間距亦不符合第一級(jí)鑒定要求的限值。檢測(cè)結(jié)論為應(yīng)采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施。

2.2．加固原則及范圍

在業(yè)主要求下,辦公樓完全保持既有的建筑風(fēng)格,對(duì)主樓的承載力和抗震能力進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固、內(nèi)部升級(jí)改造,外飾面盡量不破壞,以保持一致的外觀效果;加固后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限為30年。加固分兩期進(jìn)行,現(xiàn)階段只對(duì)辦公部分和階梯教室進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

3．加固方案的選擇

3.1．承載力及抗震驗(yàn)算。在確定加固方案之前,以檢測(cè)結(jié)果作為基本依據(jù),對(duì)原墻體承載力及抗震進(jìn)行了計(jì)算分析。

(1)承載力驗(yàn)算:對(duì)所有承重墻體進(jìn)行的抗壓驗(yàn)算結(jié)果表明,兩側(cè)4層部分滿足承載力要求;中部6層部分的窗間墻、內(nèi)縱墻和中廳橫墻以及階梯教室的承重外墻均不滿足承載力要求,最不利墻段的計(jì)算承載力僅達(dá)到設(shè)計(jì)要求的50%～60%。(2)抗震驗(yàn)算:在7度區(qū),如以后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限30年為標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用地震危險(xiǎn)性分析的研究成果,地震作用取重現(xiàn)期30年,按相應(yīng)可接受超越概率為10%確定設(shè)防烈度,并采取相應(yīng)的抗震措施,加固后的結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用年限內(nèi),其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到新建工程要求的概率水準(zhǔn)。經(jīng)計(jì)算,設(shè)防烈度約為6.7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.08g,相應(yīng)多遇地震的影響系數(shù)最大值αmax=0.064,地震作用相當(dāng)于7度(0.1g)時(shí)的80%。抗震構(gòu)造可執(zhí)行GB 50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定。

按上述原則,經(jīng)驗(yàn)算4層部分滿足抗震驗(yàn)算要求(最不利部位為所需承載力的1.1倍),6層部分和階梯教室墻體不滿足抗震驗(yàn)算要求。

3.2．加固方案比選

根據(jù)抗壓承載力和抗震驗(yàn)算結(jié)果,6層部分和階梯教室墻體應(yīng)進(jìn)行全面補(bǔ)強(qiáng)加固;階梯辦公室大梁混凝土強(qiáng)度較低應(yīng)進(jìn)行加固;4層部分,只需按抗震構(gòu)造要求進(jìn)行加固。對(duì)于墻體抗壓承載力不足,一般可采取面層加固或板墻加固法?？紤]到主樓6層部分、階梯辦公室原砌體的砂漿強(qiáng)度較低,砌體抗壓承載力嚴(yán)重不足,采取板墻加固法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)比較適合,并在每層樓板下縱橫墻的加固板墻內(nèi)設(shè)4

對(duì)階梯辦公室大梁采用外粘鋼加固法,以滿足承載力要求。

4層部分,主要是針對(duì)剛性體系要求的抗震橫墻最大間距和圈梁設(shè)置不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求的情況,加固設(shè)計(jì)應(yīng)增設(shè)抗震橫墻和圈梁。增設(shè)抗震橫墻,一般可采用設(shè)置基礎(chǔ)的磚砌體墻或鋼筋混凝土墻,只要與原墻體進(jìn)行可靠的錨拉即可。但主樓在該位置設(shè)有局部地下室,有一道橫墻至地下室頂板,底板置于毛石基礎(chǔ)上。經(jīng)復(fù)核,原基礎(chǔ)僅考慮了地下室底板和頂板的荷載,故不能承受新增抗震墻及樓面荷載重分布后所分擔(dān)的荷載,需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。但這樣做將破壞底板,并很難解決防水問(wèn)題,極易造成隱患。另外,施工期間還要進(jìn)行降水,既不安全,也不經(jīng)濟(jì)。因此不宜采用增設(shè)實(shí)體抗震墻的方案。考慮到地下室基礎(chǔ)及底板雖不能再承受豎向荷載,卻能很好地傳遞地震作用下的水平剪力。經(jīng)研究,采用了以鋼支撐替代抗震橫墻的方案,通過(guò)支撐將水平地震作用傳至基礎(chǔ)。增設(shè)圈梁,目前通常作法是在外墻上外貼鋼筋混凝圈梁或型鋼,內(nèi)橫墻采用鋼拉桿與圈梁拉結(jié),圈梁斷面常采用180mm×240mm。但業(yè)主要求加固不能改變主樓的既有風(fēng)格,這樣,外貼圈梁的方案顯然不可行。經(jīng)反復(fù)研究,采取了將鋼筋混凝土圈梁一分為二并置入墻體內(nèi)外兩側(cè)的"嵌入式組合圈梁"方案,保證了原建筑立面不受影響。

4．加固設(shè)計(jì)

4.1．板墻加固設(shè)計(jì)。6層部分、階梯辦公室采用C20噴射混凝土板墻,內(nèi)配

4.2．嵌入式組合圈梁及拉結(jié)設(shè)計(jì)

對(duì)無(wú)圈梁的4層部分,每層外墻設(shè)嵌入式組合圈梁,詳見(jiàn)圖2,組合圈梁每隔開(kāi)間用鋼拉桿拉結(jié)或與進(jìn)深梁錨拉。單側(cè)走廊整體性差,是抗震的薄弱部位,該部位采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆拉梁(300mm×180mm)將外墻與內(nèi)橫墻拉桿或進(jìn)深梁拉結(jié)的方式予以加強(qiáng),使每層形成封閉的環(huán)箍體系,拉梁采用C20混凝土澆筑。

圖2嵌入式組合圈梁

4.3．鋼支撐設(shè)計(jì)

在原15m間距的內(nèi)橫墻間增設(shè)一道鋼支撐,鋼支撐設(shè)計(jì)應(yīng)滿足作為剛性計(jì)算方案房屋橫墻的剛度要求,根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2001),鋼支撐在風(fēng)荷載和地震作用情況下,其最大位移值應(yīng)滿足:Umax≤H /4000(H為房屋總高度),以此為控制條件對(duì)鋼支撐進(jìn)行設(shè)計(jì),詳見(jiàn)圖3,并進(jìn)行了"中震"不屈服驗(yàn)算(地震參數(shù)參照有關(guān)文獻(xiàn))。

圖3鋼支撐簡(jiǎn)圖

4.4．階梯教室混凝土梁加固

階梯教室鋼筋混凝土大梁,采用梁底及支座粘鋼加固的方法,以滿足抗彎承載力要求;梁端設(shè)鋼板箍加錨栓解決抗剪問(wèn)題,同時(shí)可使端部混凝土處于多向約束狀態(tài),改善其受力性能,詳見(jiàn)圖4。

圖4階梯辦公室梁加固詳圖

4.5．施工要求

嵌入式組合圈梁在施工時(shí)會(huì)削弱墻體,應(yīng)采取分段、分面漸近式施工方式,必要時(shí)應(yīng)采取支撐措施,以保證施工期間的安全。凹槽可采用機(jī)械切割方式形成,采用噴射混凝土施工。鋼支撐應(yīng)與原墻體及進(jìn)深梁結(jié)合緊密、連結(jié)可靠,以保證有效地傳遞水平力,達(dá)到抗震墻的效果。

結(jié)語(yǔ)

(1)對(duì)于建造年代較早的老建筑,由于使用時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)資料不全,不應(yīng)只對(duì)材料強(qiáng)度、整體及構(gòu)件外觀表征進(jìn)行檢測(cè),設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)重要承重構(gòu)件的幾何尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)。以便全面、準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。

(2)根據(jù)加固后的預(yù)期設(shè)計(jì)使用年限,合理確定抗震設(shè)防目標(biāo)及地震作用基本參數(shù),并按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)采取抗震措施,在后續(xù)使用年限內(nèi)其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到新建工程要求的安全保證概率,加固的成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

(3)對(duì)磚混結(jié)構(gòu)抗震加固時(shí)采用"嵌入式組合圈梁"可滿足此類(lèi)建筑的特殊要求,且效果明顯。增設(shè)抗震橫墻若受條件限制時(shí),可采用符合剛性計(jì)算方案要求的其他構(gòu)件替代,并加強(qiáng)連結(jié),也可取得與實(shí)體墻同樣的效果。

該建筑目前使用情況表明,通過(guò)采取本文所述的設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行全面、系統(tǒng)的加固補(bǔ)強(qiáng),達(dá)到了提高承載力水平、改善抗震性能和內(nèi)部升級(jí)改造的目的,使這座老建筑得以重新恢復(fù)甚至超越其往日的風(fēng)采。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ116-98建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

第8篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】房屋建筑；結(jié)構(gòu)加固；設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

引言：房子建造關(guān)系到大家平時(shí)日子的方方面面，它的質(zhì)量會(huì)影響使用的安全性，因此在建筑工程過(guò)程中，房子建筑構(gòu)造加固規(guī)劃和施工技術(shù)變得越來(lái)越重要，為了進(jìn)一步建加強(qiáng)筑物的構(gòu)造加固性，削減人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，應(yīng)在必定程度上不斷的加強(qiáng)房子建筑構(gòu)造加固技術(shù)的規(guī)劃，改善施工技術(shù)。

1.結(jié)構(gòu)加固方法以及相關(guān)的技術(shù)分析

進(jìn)行加固施工時(shí)，其加固施工及加固計(jì)劃的擬定尤為重要，對(duì)于需要加固的構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的不一樣狀況擬定不一樣的加固計(jì)劃。

加固工程方案的優(yōu)劣，在一定程度上是房屋建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)順利實(shí)施的為要前提，沒(méi)有良好的施工方案是阻礙加固工程施工重要因素。有的加固方案固然具有解決問(wèn)題的可行性，但是，因?yàn)槠浞桨冈谑┕み^(guò)程中增加了一定的施工難度，而造成施工工期長(zhǎng)、勞動(dòng)用工大、安全系數(shù)低的弊端，結(jié)果必將影響到加固質(zhì)量。

2.房屋建筑結(jié)構(gòu)的常用加固技術(shù)

2.1直接加固的一般方法

（1）增加鋼筋截面法類(lèi)似于混凝土的加固辦法，以增加了截面積的辦法來(lái)加強(qiáng)房屋的鞏固度，此運(yùn)用己經(jīng)非常老練，習(xí)慣規(guī)模廣，建造起來(lái)也對(duì)比簡(jiǎn)單，更換混凝土加固辦法，操作需要很長(zhǎng)的時(shí)刻，所以影響修建物的運(yùn)用此外，這種加固辦法后，修建物內(nèi)的凈空面積會(huì)有所減小，此辦法合適用于通?；炷翗?gòu)造的修建。

（2）有粘結(jié)外包型鋼加固法，該方法具有良好的加固作用，建筑的有點(diǎn)就是施工的環(huán)節(jié)相對(duì)較少，但是這種方法需要大量的鋼筋，導(dǎo)致更高的本錢(qián)，因此不適合使用在加固一般的建筑物上，主要用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的建筑物，同時(shí)需要被加強(qiáng)的區(qū)域不能擴(kuò)展等的建筑上。使用鋼板的緣故，這種方法并不合用于加固高溫場(chǎng)所的建筑結(jié)構(gòu)。

（3）粘貼鋼板加固法。在該過(guò)程中使用粘貼板，對(duì)于建筑鋼筋結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，不需要加濕，并有一個(gè)相對(duì)短的時(shí)間來(lái)施工，這將不會(huì)對(duì)用戶和工作的日常生活產(chǎn)生明顯影響，除此之外，該方法不會(huì)導(dǎo)致建筑物外觀的損害，也不會(huì)導(dǎo)致降低使用的空間。這種方法的最大缺點(diǎn)是粘合加固來(lái)加強(qiáng)效果，因此粘合的水平對(duì)加固效果有直接的影響，從而不易控制加固效果因此，這種方法主要用于補(bǔ)強(qiáng)加固靜態(tài)前提下的構(gòu)件。

（4）張貼纖維增強(qiáng)塑料加固法鋼筋加固法，望文生義與張貼有關(guān)，類(lèi)似于張貼鋼板加固的辦法，但也存在一些區(qū)別，主要是資料方面用于進(jìn)一步加固資料是塑料的，所以不必憂慮相對(duì)濕度和侵蝕性，由于資料自身重量比較輕，并且本錢(qián)比鋼低得多，但是，塑料資料具有明顯的缺陷，溫度不能太高，容易泛起火災(zāi)因而，使用過(guò)程中這個(gè)辦法應(yīng)當(dāng)使構(gòu)造鞏固并妥善處理高溫易燃的問(wèn)題。

2.2與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)

（1）關(guān)于托換技能。系托梁拆柱、托梁接柱和托梁換柱等技能的概稱(chēng)屬于一種綜合性技能，由有關(guān)構(gòu)造加固、上部構(gòu)造頂升與復(fù)位以及拋棄構(gòu)件撤除等技能構(gòu)成。合用于己有建筑物的加固改造。

（2）關(guān)于植筋技能。系一項(xiàng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)捷、有效的銜接與錨固技能。可植入一般鋼筋，也可植入螺栓式錨筋；己廣泛應(yīng)用于己有建筑物的加固改造工程中。

（3）關(guān)于外包鋼加固技能。外包鋼加固法分為濕式與干式兩種狀況濕式外包鋼法，在原有構(gòu)件和型鋼之間，使用環(huán)氧樹(shù)脂或許乳膠水泥等粘結(jié)，將新舊資料之間進(jìn)行有用協(xié)同，保證工作全體性，可是具有著比較大的工作強(qiáng)度，干式外包鋼法，即原有構(gòu)件和型鋼之間沒(méi)有任何粘結(jié)效果，當(dāng)然有時(shí)候以水泥砂漿添補(bǔ)，可是并不能完成聯(lián)系面拉力與剪力的傳遞，難以保障原構(gòu)件和型鋼的全體工作，只能完成獨(dú)自受力這種方法根本對(duì)原構(gòu)造構(gòu)件的截面尺度更改不大，僅是前進(jìn)構(gòu)件承載力，添加剛度與延性，一般在屋架、磚窗間墻、梁、混凝土柱等構(gòu)造構(gòu)件、構(gòu)筑物加固中使用廣泛。

3.實(shí)施中的施工技術(shù)

做好前期的設(shè)計(jì)和預(yù)備工作后，進(jìn)入正規(guī)的實(shí)施階段，工程實(shí)施中也要有良多的留意點(diǎn)，要把握技術(shù)要點(diǎn)和施工方法

（1）對(duì)原有舊鋼結(jié)構(gòu)考察、取樣、實(shí)驗(yàn)、評(píng)定，這些工作看起來(lái)簡(jiǎn)樸，實(shí)在非常的重要，所以這個(gè)工作一定要當(dāng)真的對(duì)待，盡量做的細(xì)致一些。而且必需要有專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)原舊鋼結(jié)構(gòu)以及加固用的新鋼材進(jìn)行取樣實(shí)驗(yàn)，出具權(quán)勢(shì)巨子評(píng)定講演，明確出符合前提的原料、需采購(gòu)新鋼材、焊條規(guī)格型號(hào)、焊接連接工藝的技術(shù)。

（2）對(duì)原舊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴砂除銹，清除表面籠蓋的所有侵蝕的氧化層及渣物，然后根據(jù)這些鋼結(jié)構(gòu)的使用年限和損毀程度，與設(shè)計(jì)一起研究，通過(guò)一系列專(zhuān)業(yè)的計(jì)算和討淪，確定實(shí)用可靠的處理、加固、改造方案。

（3）原有舊鋼結(jié)構(gòu)只需生銹或者有必定的殘?jiān)染蜁?huì)逐步的被破壞下去，所以必定要將鋼銹、外表籠蓋的腐蝕氧化層及渣物完全鏟除，用空壓機(jī)連接專(zhuān)用的噴砂除銹機(jī)來(lái)進(jìn)行完全的鏟除作業(yè)，單個(gè)腐蝕嚴(yán)峻的部位要前進(jìn)警惕，必要的話能夠投入相應(yīng)的勞動(dòng)力，人工用鋼鑿、榔頭、砂輪機(jī)來(lái)進(jìn)行鑿、磨作業(yè)。噴砂除銹的砂子選用中細(xì)黃砂，必定要提早晾干。

4.房屋建筑結(jié)構(gòu)加固施工時(shí)應(yīng)留意的問(wèn)題

（1）盡量削減破壞原有構(gòu)造，充分利用原有構(gòu)造的承載才能。在建造工程設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)充分考慮鋼筋目前的狀況，斷定鋼筋加固計(jì)劃，盡量留存修建的原有構(gòu)造，以盡量削減損失和損傷，盡量削減乃至取消撤除，這更適合原配的即是最佳的這一原則應(yīng)當(dāng)確實(shí)剖析和探究現(xiàn)有的構(gòu)造應(yīng)，經(jīng)由恰當(dāng)?shù)臏y(cè)驗(yàn)和構(gòu)造可靠性剖析測(cè)驗(yàn)，準(zhǔn)確斷定原有房子的構(gòu)造和承載才能，以盡可能堅(jiān)持原貌或許留存它不應(yīng)當(dāng)健忘的當(dāng)?shù)兀M量依照本來(lái)的工程設(shè)定加固的特色，不要使得新舊之間有很大距離。

（2）加強(qiáng)改造過(guò)程中，常常使用的加固連接技術(shù)的是植筋和錨栓技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)樸而有效的?，F(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》與《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》關(guān)于錨固長(zhǎng)度區(qū)別很大，而且按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》的劃定，對(duì)于常規(guī)的梁柱等構(gòu)件，難以滿足的錨所需要的厚度寬度長(zhǎng)度，在一定程度上采用植筋錨栓技術(shù)時(shí)需要留意最小邊距和最小間隔，特別需要留意原有構(gòu)件鋼筋密集部位鉆孔和定位的可能性，盡量小心，不要損壞原來(lái)的截?cái)嗪蜆?gòu)件。

（3）在房屋建筑結(jié)構(gòu)加固和施工的前期，需要當(dāng)真調(diào)查，檢測(cè)，分析工程設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，并與施工單位積極協(xié)調(diào)和配合，共同設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)，安全，公道，可行的和適當(dāng)?shù)募庸谭桨?，并選擇可行的替換品，以避免重復(fù)設(shè)計(jì)，在一定程度上加強(qiáng)監(jiān)視檢查工程，加強(qiáng)執(zhí)行力度，進(jìn)一步消除風(fēng)險(xiǎn)，在一定程度上確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

總結(jié)：總而言之，在正常情況下會(huì)老化建筑物，自然災(zāi)害的影響下會(huì)致使更高程度的損壞，尤其是在開(kāi)展我國(guó)家，很多地震，因而，加強(qiáng)了房子和其他建筑物的穩(wěn)定性在必定程度上是非常重要的。加強(qiáng)房子結(jié)構(gòu)，需求高技術(shù)，只要在穩(wěn)定性好房子內(nèi)進(jìn)行寓居，才能夠進(jìn)一步的保證房子建造的安全，才能在必定程度上真正推進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的健康以及可持續(xù)的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛鳴非，張穎. 房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)及施工技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家，2014，03：48.

第9篇：古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；處理措施；驗(yàn)算

Abstract: in this paper the structure of the building reinforcement design, building structure load stress and treatment measures, structural calculation, analysis and research as reference for other similar projects.

Keywords: building structure design; Processing measures; checking

中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、引言

該多層建筑大樓工程地上7層,框架結(jié)構(gòu),獨(dú)立柱基,一層為地下室,作停車(chē)場(chǎng)用,建筑物總高21.5m,總建筑面積12500m2,工程按7級(jí)設(shè)防,框架抗震等級(jí)為三級(jí)。工程主體通過(guò)驗(yàn)收不久,建設(shè)方接主管部門(mén)通知,將原來(lái)的底部三層的大開(kāi)間辦公室改為小開(kāi)間以便安排更多的人員辦公。開(kāi)間變小使分隔墻體增多,許多新增墻體布置在原來(lái)板的位置上。最簡(jiǎn)單的解決方法是用輕質(zhì)材料作為分隔墻,然后驗(yàn)算板的承載力是否有富余,但建設(shè)方考慮到隔音、防水以及其它的原因,堅(jiān)持要求采用多孔磚,建筑相應(yīng)結(jié)構(gòu)部分的加固與改造也就在所難免。

二、建筑結(jié)構(gòu)荷載受力分析

由于大部分現(xiàn)澆板無(wú)法承受約3m高的空心磚墻,將板的相應(yīng)位置拆除后在墻下加梁顯然不可取,大面積加固板工作量太大。經(jīng)與建設(shè)方反復(fù)協(xié)商,設(shè)計(jì)者決定每開(kāi)間的主要隔墻采用粘土空心磚,而室內(nèi)的局部墻體改為雙層輕質(zhì)石膏板墻,石膏板墻下部考慮防水砌了5匹粘土實(shí)心磚,總的線荷載為取值為1.5kN/m。經(jīng)驗(yàn)算大多數(shù)板塊均滿足要求,對(duì)于粘土空心磚墻采用的是直接在墻下加預(yù)制混凝土梁,梁底距樓面30mm,這樣墻體荷載可以直接傳至主框架梁上,原主要傳力體系不受影響,在最大程度地減少了次梁和板的加固處理。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析,結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)、柱、梁、板均有不同程度的不足,需要加固處理。

三、建筑結(jié)構(gòu)加固與處理措施

3.1建筑基礎(chǔ)受力分析

原地基承載力設(shè)計(jì)值為300kPa,基礎(chǔ)底面平均設(shè)計(jì)壓力為292kPa,經(jīng)核算現(xiàn)基礎(chǔ)底面平均壓力最大值約為316kPa,比地基承載力設(shè)計(jì)值大5.3%,根據(jù)《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,基底壓力設(shè)計(jì)值超過(guò)地基承載力設(shè)計(jì)值不足10%時(shí),可采用提高上部結(jié)構(gòu)抵抗不均勻沉降能力的措施。本工程地基為厚度均勻的硬塑狀粉質(zhì)粘土,再下為中風(fēng)化巖層。設(shè)計(jì)時(shí)作如下考慮:①預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)沉降絕對(duì)值較小且上部荷載分布較均勻;②原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的余量,經(jīng)上部荷載調(diào)整后基礎(chǔ)的抗彎、抗剪、抗沖切均滿足要求(局部抗彎承載力不足的在柱加固后也可滿足要求);雖然還不能考慮地基長(zhǎng)期壓密對(duì)地基承載力的提高,但由于基底壓力超出限值不多、地基較好、結(jié)構(gòu)本身剛度較大(地下室側(cè)墻為混凝土墻)、荷載較均勻,因此決定基礎(chǔ)部分暫時(shí)不予加固處理,觀察使用,僅對(duì)上部填充墻砌體增設(shè)了部分圈梁和構(gòu)造柱,并在首層和頂層的窗下設(shè)通長(zhǎng)鋼筋混凝土窗臺(tái)板加強(qiáng)處理。

3.2柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

經(jīng)核算發(fā)現(xiàn)有5根柱承載力不足,主要表現(xiàn)為軸壓比偏高和配筋不足。從分布來(lái)看主要是中柱較多,邊柱僅一根,其原因應(yīng)該是邊柱原本軸壓比不大,屬偏心受壓構(gòu)件,在軸力增加不太多的情況下對(duì)承載力是有利的。設(shè)計(jì)者對(duì)于中柱的加固經(jīng)全面分析比較,決定采用“加大截面法”處理,理由是:①對(duì)于柱軸壓比的提高用加大截面的方法是最直接的;②加大截面可以提高柱的剛度,符合“強(qiáng)柱弱梁”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則;③目前填充墻尚未砌筑,框架承受的荷載僅為最終荷載的40%,有利于新舊混凝土的協(xié)同受力;④柱截面加大后基礎(chǔ)的板彎矩計(jì)算減小,對(duì)基礎(chǔ)有利;對(duì)框架梁而言,由于支座寬度加大使其凈跨度減小,這也是有利的;⑤施工單位有過(guò)類(lèi)似的施工經(jīng)驗(yàn),質(zhì)量有保證。取一根中柱計(jì)算,設(shè)計(jì)截面為500×600、配12Φ20,Lo/b=5.2/0.5=10.4,取Φ=8.7,其承載力:

Nu=Φ(fcAc+fyAs)=0.87(14.3×300000+300×3770)/1000=4716kN。在不考慮彎矩的情況下,該柱最終承受的軸力設(shè)計(jì)值為4572kN,軸壓比N=0.97,超出規(guī)范規(guī)定的0.9的限值。對(duì)該柱初步考慮截面加大為630×730,配筋為16Φ20,根據(jù)柱的實(shí)際受力分析,柱在加固施工時(shí),由于荷載未完全卸除,存在著一定的壓縮變形,此外混凝土的收縮和徐變也有一定的發(fā)展,新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原柱的應(yīng)力、應(yīng)變,新舊混凝土不能協(xié)同工作,新混凝土作用被降低,降低的幅度隨原柱在加固時(shí)的應(yīng)力有關(guān),應(yīng)力越高,降低的幅度越大。保障新舊混凝土協(xié)同工作是加固的一個(gè)重要環(huán)節(jié),這主要靠新舊混凝土緊密結(jié)合。為此,在施工中要注意以下幾點(diǎn):①施工前應(yīng)對(duì)加固構(gòu)件設(shè)臨時(shí)支撐卸荷;②將需外包的梁的棱角敲掉,并除去浮渣、塵土及疏松部分;③新舊混凝土結(jié)合部位表面應(yīng)鑿毛,表面凹凸不平度不小于6mm,間距不大于箍筋的間距;④新舊混凝土結(jié)合部位表面應(yīng)沖洗干凈,去除油污,用鋼絲刷刷毛,噴水濕潤(rùn),澆混凝土前除去浮水并涂混凝土界面處理劑一遍。此外對(duì)個(gè)別軸力及彎矩均較大的柱子,參照規(guī)范的做法沿柱長(zhǎng)度方向加植Φ12間距300的短鋼筋,這可以提高結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度,有利于協(xié)同工作。

3.3梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

經(jīng)核算梁有11根的承載力不足,其中8根是抗彎承載力不足,2根是抗剪承載力不足,1根是抗彎承載力和抗剪承載力均不足。在確定加固方法時(shí),考慮了多種方案:由于有大量的設(shè)備管道,盡管層高達(dá)到3.9m,但凈高并不大,業(yè)主一再要求凈高不得減少,此外部分邊框梁因立面要求也無(wú)法將截面加寬,因此排除了“截面加大法”;在選擇“粘貼鋼板加固”還是“碳纖維布粘貼加固”時(shí),本著施工快速方便、對(duì)原結(jié)構(gòu)影響小的原則,我們推薦了后者,雖然造價(jià)略高于粘鋼包鋼加固法,但由于施工快捷且不增加自重和不減少層高,經(jīng)與業(yè)主協(xié)商最終同意此方法。由于在梁柱交接處碳纖維布無(wú)法穿過(guò)框架柱,因此對(duì)于框架梁負(fù)彎矩不足的情況,采用了彎矩調(diào)幅法,將多出的負(fù)彎矩調(diào)整到梁底,此外在梁柱交接處,梁上部緊鄰板下處按計(jì)算差值的一半補(bǔ)貼了碳纖維布以作為負(fù)彎矩的安全儲(chǔ)備,因?yàn)榭蚣芰狠^高所以補(bǔ)貼的碳纖維布仍位于梁上部1/4范圍內(nèi)。取一根框架梁計(jì)算:截面為300×600mm2,跨度為7200m,原設(shè)計(jì)彎矩為175kN/m,計(jì)算配筋值1567mm2,實(shí)配梁上筋2Φ20,梁下筋5Φ20。改造后設(shè)計(jì)彎矩為213kN/m,計(jì)算配筋值1941mm2,初選碳纖維截面尺寸0.167×200mm。根據(jù)極限狀態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,由平衡條件可得:

fcbx=fyAs-fy″As″+EcfεcfAcf

x=0.8εcuh/(εcu+εcf+εi)

求得混凝土受壓區(qū)高度x=89.6mm.εcfbh=104.9mm加固后的抗彎承載力:

Mu=fyAs(h0–0.5εcfbh)+Ecf[εcf]·Acf(1-0.5εcfb)

=303kN/m.213kN/m滿足要求。

式中:Ecf為碳纖維布的彈性模量;

εcf為碳纖維布的拉應(yīng)變;

Acf為碳纖維布的截面積;

εcfb為碳纖維布達(dá)到允許拉應(yīng)變與混凝土壓壞同時(shí)發(fā)生時(shí)的界限相對(duì)受壓區(qū)高度。

碳纖維布的粘貼長(zhǎng)度原則上按梁的彎矩包絡(luò)圖定,應(yīng)延伸至不需要該碳纖維布的部位之外,且不小于粘接延伸長(zhǎng)度1d,(1d是一個(gè)與碳纖維布的彈性模量、實(shí)際拉應(yīng)變和截面有關(guān)的參數(shù)),在構(gòu)造上一般對(duì)梁正彎矩區(qū)碳纖維延伸至支座,對(duì)負(fù)彎矩區(qū)碳纖維伸出支座的距離不小于1/3梁跨度。另外為了加強(qiáng)梁底碳纖維布的錨固及增加梁的抗剪能力,在梁端每側(cè)粘貼100mm寬U型箍2道,在主次梁相交處每側(cè)粘貼100mm寬U型箍?jī)傻?具體做法如圖1所示,關(guān)于梁的抗剪計(jì)算本文從略。此外板的計(jì)算和處理基本同梁。為確保施工質(zhì)量,在施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

圖 1碳纖維加固處理示意圖

1)混凝土與碳纖維布之間界面處理很重要。因此在梁的兩側(cè)連接處應(yīng)反復(fù)打磨平整,去除混凝土表面缺陷,角部應(yīng)切圓角。

2)粘貼碳纖維布時(shí)應(yīng)密切配合,一人拉緊碳纖維布,一人用刮板從一側(cè)邊刮邊貼,保證粘貼緊密不空。