砖混结构加层改造的连接方法及抗震性能研究

论文摘要

随着社会经济的高速发展,城市建设用地日趋紧张,对既有建筑物进行加层改造具有很好的社会效益和经济效益。因此,既有建筑加层改造的理论与技术研究是当前结构工程学科的重要研究课题之一,而建筑物加层改造的连接方法及加层改造后整体抗震性能的研究对推动既有建筑加固改造业的发展具有很大的现实意义及工程应用价值。本论文通过分析新旧混凝土结构结合面的粘结机理及受力性能,提出在砖混结构直接加层房屋新旧结构结合面除设卧梁外,再增设植筋连接的方法;由对一次性建造的五层、三层加层为五层只设卧梁及既设卧梁又设植筋的砖混结构的三个类型9个计算模型,采用数值模拟方法,分析其动力特性及动力响应,得出如下结论:(1)加层结构与一次性建造结构在不同频率时的振型变化规律一致,在结合面加设高300mm卧梁和14、间距300mm植筋的加层结构的自振频率与一次性建造结构的自振频率最接近;(2)新旧结构结合面加设300mm高卧梁和14、间距300mm植筋的加层结构水平位移、层间位移角与一次性新建结构的水平位移、层间位移角最接近,且结构内部应力大于只加卧梁结构的内部应力,原因为植筋的暗销作用及抗剪作用限制了新旧结构间相对滑移和开裂,增大了结合面的粘结力,提高了结构的整体工作性能;(3)建议工程实际中一般取300mm高卧梁再加设14、间距300mm的植筋的砖混结构直接加层方案。上述研究成果对进一步研究直接加层结构的整体工作性能,完善混凝土结构加固设计规范和砖混结构房屋加层技术规范有一定的参考价值,并可供同类工程的设计与施工参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及研究意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 既有建筑加层改造理论与技术的研究与应用状况
• 1.3 既有建筑物加层改造理论与技术的存在问题
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 2 加层改造中新旧结构结合面的工作机理及连接方法研究
• 2.1 新旧混凝土结合面的粘接机理
• 2.1.1 新旧混凝土结合面的工作特点
• 2.1.2 新旧混凝土界面的粘结力学模型
• 2.1.3 新旧混凝土结合面的粘结机理
• 2.2 新旧混凝土界面的受力性能分析
• 2.3 新旧混凝土结合面的连接方法研究及受力性能分析
• 2.3.1 新旧混凝土结合面的处理方法
• 2.3.2 新旧混凝土结合面的连接方法及受力性能分析
• 2.3.3 加层改造中新旧结构结合面的连接方法
• 2.4 本章小结
• 3 砖混房屋加层结构的数值模拟有限元模型
• 3.1 材料的本构关系
• 3.1.1 砌体的线弹性本构关系
• 3.1.2 砌体的非线性本构关系
• 3.1.3 混凝土的本构关系
• 3.1.4 钢筋的本构关系模型
• 3.2 材料的破坏及收敛准则
• 3.2.1 砌体的破坏准则
• 3.2.2 混凝土的破坏准则
• 3.2.3 收敛准则
• 3.3 砖混房屋加层改造结构的数值模拟有限元模型建立
• 3.3.1 砌体单元类型的确定
• 3.3.2 钢筋混凝土单元类型及有限元模型的确定
• 3.3.3 砖混结构房屋的有限元计算模型
• 4 砖混房屋加层结构的动力特性研究
• 4.1 模态分析的基本原理
• 4.2 模态分析的方法选择
• 4.3 加层砖混结构的动力特性研究
• 4.4 加层砖混结构动力性能的影响因素分析
• 4.4.1 卧梁高度、植筋间距的影响
• 4.5 本章小结
• 5 加层房屋结构的动力响应分析
• 5.1 结构地震响应分析方法
• 5.1.1 振型分解反应谱法
• 5.1.2 时程分析法
• 5.2 加层房屋动力反应研究中地震波的选取
• 5.3 基于时程分析的加层房屋结构动力响应分析
• 5.3.1 结构变形分析
• 5.3.2 结构应力分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录