套建增层框架结构房屋设计与施工方法研究及实践

论文摘要

随着我国建筑业由“以新建为主”逐渐向“新建与改建并重”的过渡,对既有房屋的套建增层改造设计与施工方法的研究开始受到重视。虽然目前开展了一定数量的套建增层工程实践,但有关套建增层框架设计方法的研究较少。套建增层框架上刚下柔,高鸡腿现象明显,如何保证套建增层框架在小震作用下处于弹性状态,在中震作用下不屈服,在大震作用下不倒塌是人们关注的问题;由于套建增层框架需跨越原房屋,故跨度通常在1630m之间,在施工过程中套建增层结构自重与施工荷载相对较大,原房屋屋盖一般难以承担,如何通过施工阶段自承重楼盖的设计和建造技术来保证在原房屋正常运营的前提下实现套建增层施工的安全,是人们关注的另一个问题。概述了国内外套建结构增层研究的现状,结合套建增层预应力混凝土框架的特点,在大型有限元软件ANSYS的基础上,利用参数化设计语言（APDL）,基于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）这三本标准编制了套建增层预应力混凝土框架在考虑多遇地震组合下的内力计算和配筋计算程序,以便为进行弹塑性时程分析和Pushover分析提供对象。基于平面杆系模型,采用IDARC非线性分析程序,针对不同底层结构层高和增层层数的情况,分析了跨度为16m的建造在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地土上,相对于设计地震分组一、二、三组的600榀不同配筋的分离式套建增层预应力混凝土框架在不同地震记录输入下的地震反应。引入了Pushover的分析方法,利用MATLAB语言编制了能力谱法和改进能力谱法求解目标位移的计算程序,同时用改进能力谱法对8度区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地土上的套建增层预应力混凝土框架进行了弹塑性地震反应分析。时程分析及Pushover分析结果表明,在罕遇地震作用下7度抗震设防区建造在Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地土上的套建增层预应力混凝土框架不会发生倒塌破坏;8度抗震设防区建造在Ⅰ类场地土上的套建增层预应力混凝土框架不会发生倒塌破坏;8度抗震设防区建造在Ⅱ类和Ⅲ类场地土上的底层结构层高为7m、7.5m,套建增加层数为2层的预应力混凝土框架底层柱形成柱铰倒塌机制,发生层倒塌破坏。建议套建框架结构设计时对于8度抗震设防区建造在Ⅱ类和Ⅲ类场地土上的底层结构层高为7m、7.5m,套建增加层

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外增层工程实践及研究概况
• 1.2.1 国外增层工程实践
• 1.2.2 国内增层工程实践
• 1.2.3 研究概况
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文所需开展的工作
• 第2章 套建增层预应力混凝土框架弹塑性地震反应分析基础
• 2.1 框架结构倒塌分析
• 2.1.1 框架结构倒塌机制
• 2.1.2 单跨多层框架的机构模式
• 2.1.3 框架倒塌机制分析方法
• 2.2 杆系模型的特点及分类
• 2.3 恢复力模型
• 2.3.1 钢筋混凝土构件的恢复力模型分类
• 2.3.2 Park 三线性恢复力模型
• 2.3.3 预应力混凝土构件的恢复力模型的特点
• 2.3.4 骨架曲线的建立
• 2.4 双参数损伤模型
• 2.4.1 Park 双参数损伤模型
• 2.4.2 改进的 PARK 双参数损伤模型
• 2.5 本文所采用的分析模型
• 2.5.1 荷载情况
• 2.5.2 本构关系
• 2.5.3 本文所采用的基本假定
• 2.6 套建增层预应力混凝土框架内力分析及配筋计算
• 2.6.1 ANSYS 参数化设计语言（APDL）简介
• 2.6.2 基于APDL 语言的套建增层预应力混凝土框架内力分析
• 2.6.3 套建增层预应力混凝土框架内力分析及配筋程序框图
• 2.6.4 套建增层预应力混凝土框架内力分析及配筋程序计算算例
• 2.7 本章小结
• 第3章 套建增层预应力混凝土框架弹塑性时程分析
• 3.1 时程分析概述
• 3.1.1 时程分析简介
• 3.1.2 地震记录的选取
• 3.1.3 结构的阻尼
• 3.2 基于IDARC 程序的套建增层预应力混凝土框架弹塑性分析程序
• 3.2.1 IDARC-2D 程序简介
• 3.2.2 IDARC 的输入流程及前处理程序编制
• 3.3 套建增层预应力混凝土框架时程分析
• 3.3.1 截面尺寸选择
• 3.3.2 8 度区Ⅰ类场地土上套建增层预应力混凝土框架的时程分析
• 3.3.3 8 度区Ⅱ类场地土上套建增层预应力混凝土框架的时程分析
• 3.3.4 8 度区Ⅲ类场地土上套建增层预应力混凝土框架的时程分析
• 3.3.5 7 度区Ⅰ类场地土上的时程分析
• 3.3.6 7 度区Ⅱ类场地土上的时程分析
• 3.3.7 7 度区Ⅲ类场地土上套建增层预应力混凝土框架的时程分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 套建增层预应力混凝土框架pushover 分析
• 4.1 引言
• 4.2 Pushover 分析方法
• 4.2.1 Pushover 分析过程
• 4.2.2 侧向荷载分布形式
• 4.3 需求谱
• 4.3.1 等效阻尼法确定需求谱
• 4.3.2 非弹性需求谱
• 4.4 套建增层预应力混凝土框架PushOver 分析
• 4.4.1 八度区1.1 组套建增层预应力混凝土框架PushOver 分析
• 4.4.2 八度区2.1 组套建增层预应力混凝土框架PushOver 分析
• 4.4.3 八度区3.1 组套建增层预应力混凝土框架PushOver 分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 施工阶段自承重配筋混凝土楼盖设计方法与施工措施
• 5.1 绥芬河青云市场套（扩）建工程简介
• 5.2 问题的提出与施工阶段自承重配筋混凝土楼盖设计与施工思路的形成..
• 5.3 施工阶段自承重配筋混凝土楼盖的设计与施工
• 5.3.1 内置预应力钢桁架设计
• 5.3.2 内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁设计
• 5.3.3 内置钢箱－混凝土组合次梁设计及其与框架梁的连接
• 5.3.4 主次楞设计及布置
• 5.4 本章小结
• 第6章 套建增层预应力混凝土框架结构房屋设计与施工建议
• 6.1 总则
• 6.2 一般规定
• 6.3 结构型式
• 6.4 材料选择
• 6.5 柱轴压比限值与梁板截面尺寸选择
• 6.6 其它
• 6.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历