论文题目: 既有建筑顶部钢结构加层的结构设计与抗震性能分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 建筑与土木工程
作者: 张涛
导师: 王元清,麻建锁
关键词: 钢结构加层,整体框架,底层层剪力,抗震加固
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 80年代以前,我国城市住宅和其它民用房屋大多数是低层或多层建筑。这些建筑既不能停止使用,又急需扩大使用面积,而且其中有些建筑在过去建造中没有进行抗震设防或者设防标准偏低,可对这类建筑进行加固加层改造,以达到改善房屋使用功能,抗震加固及结构消能减震的目的。钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改造形式,它具有自重轻、抗震性能好和施工方便等优点;在技术、经济以及安全性等方面较混凝土结构具有明显的优点,在国内逐渐获得广泛的应用,但目前设计方法也不够完善,一般只对加层部分进行设计计算。但采用钢结构加层后,结构的整体质量、刚度、周期、阻尼比等都发生了变化。仅对加层部分结构进行计算分析是不安全的,应进行包括既有建筑物的整体结构分析。针对既有钢筋混凝土框架和砖混结构顶部钢结构加层的特点,本文结合实际工程设计,运用有限元软件工具,作参数分析,并总结出规律。主要研究工作包括以下几个部分:(1)既有建筑顶部钢结构加层设计与构造的相关技术:针对不同的下部结构及加层使用功能进行钢结构加层房屋合理的结构方案选择。从钢结构加层合理结构形式的角度分析该体系设计中存在的薄弱环节,原结构的加固及钢结构加层与原结构的连接节点设计。(2)钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能分析:结合具体工程实例,使用ANSYS有限元软件对不同钢结构加层层数,建立平面模型及三维模型,进行静力及动力有限元分析,在各项数据对比的基础上总结出这种结构设计中的控制因素,对可能出现的薄弱部位,采取措施提高抗震能力。(3)砖混结构顶部钢结构加层的抗震性能分析:结合某砖混办公楼加层的工程实例,使用ANSYS有限元软件建立三维模型,进行静力及动力有限元分析,在各项数据对比的基础上总结出这种结构设计中的控制因素及变形特点,为该结构的抗震设计提供参考依据。(4)既有房屋加层可行性研究是房屋加层改建工程的关键工作,它既关系着房屋加层改建后的安全使用,又关系着增加楼层改建工程的意义和价值。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 国内外加层技术应用和研究现状
1.1.1 房屋钢结构加层与改造的必要性
1.1.2 房屋钢结构加层与改造的几种方案
1.1.3 钢结构直接加层的结构方案
1.1.4 钢结构加层工程实例
1.1.5 房屋加层技术研究现状
1.1.6 抗震设计基本方法
1.2 课题的背景与意义
1.2.1 钢结构房屋直接加层改造的优越性
1.2.2 钢结构房屋加层改造的对象
1.2.3 研究中尚需解决的问题
1.3 本课题研究的主要工作
第2章 既有建筑顶部钢结构加层设计与构造的相关技术
2.1 钢结构加层合理的结构形式
2.2 多层建筑顶部钢结构加层柱脚节点的设计与构造处理
2.2.1 加层柱脚节点构造设计
2.2.2 影响加层柱脚连接的主要因素
2.3 钢结构加层引起的下部结构加固与设计
2.3.1 下部结构为砖混结构的加固设计
2.3.2 下部结构为钢筋混凝土框架结构的加固设计
2.4 本章小结
第3章 钢筋混凝土框架结构顶部钢结构加层静动力分析
3.1 采用平面框架有限元模型计算分析
3.1.1 工程概况
3.1.2 ANSYS 有限元模型的建立
3.1.3 原四层钢筋混凝土框架及加层后整体框架内力计算
3.1.4 计算结果分析
3.1.5 平面框架计算结论
3.2 采用三维框架有限元模型计算分析
3.2.1 工程概况
3.2.2 建模
3.2.3 模态分析
3.2.4 反应谱分析
3.2.5 时程分析
3.2.6 抗震性能的影响因素分析
3.3 本章小结
第4章 砖混结构顶部钢结构加层静动力分析
4.1 工程概况与加层设计
4.1.1 工程概况
4.1.2 加层设计
4.2 反应谱法分析及其结果
4.2.1 有限元模型的建立
4.2.2 模态分析
4.2.3 谱分析
4.3 时程分析及其结果
4.3.1 地震波的选用
4.3.2 时程分析结果
4.4 本章小结
第5章 既有建筑顶部钢结构加层的可行性分析与技术评价
5.1 既有房屋加层可行性分析
5.1.1 加层改建工程的意向调查分析
5.1.2 既有房屋的可靠性鉴定及评价
5.1.3 既有房屋的耐久性评价
5.1.4 加层后房屋可靠性评价
5.1.5 既有房屋加层的技术经济评价
5.1.6 既有房屋加层可性性研究的结论
5.2 既有房屋加层技术经济评价
5.2.1 既有房屋加层技术经济评价方法
5.2.2 工程实例对比分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
发布时间: 2007-03-14
参考文献
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