既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化的研究

论文摘要

随着我国社会经济的发展以及相关政策法规的出台,防灾减灾与建筑节能已经逐渐成为建筑物必须同时承载的双重历史使命。然而,在我国近420亿m2既有建筑中,99%为高耗能建筑,单位建筑面积采暖能耗为气候相近的发达国家新建建筑3～5倍;同时,这些既有建筑中存在大量由于设计、施工或历史等原因而造成结构不满足抗震需求的现象。也就是说,在我国存在大量既有建筑既不满足抗震安全性要求,同时也不满足建筑节能要求。虽然我国已分别出台了关于建筑结构抗震加固和节能改造的相关规定,但如何在同一项工程中将两者从检测、设计、施工和验收的全过程中有机结合,避免重复作业,节约成本,已成为土木工程领域急需解决的问题之一。基于此,本文提出了既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术的概念。采用工程实践、有限元分析及热工分析等手段,对在数量上占既有建筑80%以上的砌体结构抗震加固与节能改造一体化的可行性和有效性进行了研究。主要研究内容如下:（1）给出了既有砌体结构一体化改造技术的概念,并将该项技术应用于太原纺织苑小区17号住宅楼的一体化改造工程中。通过该实际工程的实施和对改造后建筑节能效果的实测,验证了一体化技术的可行性及有效性。（2）借助ANSYS大型有限元分析软件,依据住宅楼实际受力情况,分别建立了采用传统抗震加固法及采用一体化改造技术后既有砌体结构的分析模型,并对其抗震性能进行了对比分析。（3）运用DeST-h热工分析软件,对一体化改造前后砌体结构围护结构的能耗情况进行了模拟分析,计算出整栋模型每个房间、每个系统和整个建筑一年（8760个小时）中每个小时的自然室温、逐时冷热负荷以及采暖季、空调季和全年的单位面积冷热负荷,量化了既有砌体结构一体化改造前后的耗能状况以及节能效果。通过以上工程实践及理论分析研究得出,由于既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术从检测和设计阶段开始就将抗震加固技术与节能改造技术两者有机地结合在一起,从而实现了结构抗震加固和节能改造两项技术在施工和验收阶段的有效衔接,避免了分期改造所引起的工序增加、返工及重复施工的问题,有效地减少了施工工期,降低了工程造价,一体化改造后的工程不仅满足砌体结构地震安全性要求,而且房屋实用性及舒适度均得到了明显的提高。一体化技术的实施势必有效提高此类工程的改造效率,为国家节约大量的人力和物力,从而为我国的防灾减灾及建筑节能事业做出贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 我国砌体结构的发展状况
• 1.1.1 以时间为主线的发展
• 1.1.2 以材料为主线的发展
• 1.1.3 砌体结构的发展趋势
• 1.2 既有砌体结构的特点
• 1.2.1 既有砌体结构的优点
• 1.2.2 既有砌体结构的缺点
• 1.3 既有砌体结构的抗震加固
• 1.3.1 既有砌体结构抗震加固目标
• 1.3.2 既有砌体结构抗震加固发展
• 1.3.3 既有砌体结构抗震加固现状
• 1.3.4 既有砌体结构抗震加固的紧迫性
• 1.4 既有砌体结构的节能改造
• 1.4.1 既有砌体结构节能改造目标
• 1.4.2 既有砌体结构节能改造发展
• 1.4.3 既有砌体结构节能改造现状
• 1.4.4 既有砌体结构节能改造的紧迫性
• 1.5 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术的提出
• 1.6 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术节能材料的选择
• 1.7 本文的研究意义
• 1.8 本文的研究目的
• 1.9 本文的研究内容
• 第二章 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术及其工程应用
• 2.1 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术的概念
• 2.2 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术的可行性
• 2.3 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术的工程应用
• 2.3.1 工程概况
• 2.3.2 工程鉴定
• 2.3.3 一体化改造设计方案
• 2.3.4 一体化改造施工方案
• 2.3.5 一体化改造前后实测温度对比
• 2.4 既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化技术的优势
• 第三章 采用传统加固技术与采用一体化技术改造后的既有砌体结构静力分析
• 3.1 ANSYS 软件介绍
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 模型概况
• 3.2.2 模型采用的单元
• 3.2.3 在ANSYS 中建立模型
• 3.3 静力分析
• 3.3.1 荷载统计
• 3.3.2 静力分析
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 采用传统加固技术与采用一体化技术改造后的既有砌体结构抗震性能分析
• 4.1 模态分析
• 4.1.1 基本理论
• 4.1.2 模态分析
• 4.2 谱分析
• 4.2.1 基本理论
• 4.2.2 地震反应谱分析
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 一体化改造前后既有砌体结构能耗分析
• 5.1 DeST-h 软件介绍
• 5.2 建立模型
• 5.2.1 模型概况
• 5.2.2 在DeST-h 中建立模型
• 5.3 设定模型参数
• 5.3.1 设定地理信息参数
• 5.3.2 设定建筑构件参数
• 5.3.3 设定房间类型参数
• 5.3.4 设定通风参数
• 5.4 模拟计算
• 5.5 计算结果对比分析
• 5.5.1 房间能耗对比分析
• 5.5.2 系统能耗对比分析
• 5.5.3 建筑能耗对比分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录