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目前,异形柱结构体系深受业主和用户的欢迎,在城市住宅建设领域内大为推广。随之而来的异形柱加固问题就成为了一个新的研究内容。由于各种原因,某些异形柱结构体系的建筑物已经需要加固与维修。但在实际的加固设计中,由于没有理论研究和相关规范的支持,在异形柱加固设计中只能依据经验进行设计。这样一来,或者过于保守,造成材料的浪费;或者加固后承载力不足,存在安全隐患。由此可见,异形柱的加固设计研究已经非常紧迫了。针对这些问题,本文对外包钢法和预应力撑杆法加固异形柱问题进行了分析,在计算分析的基础上提出了相应的解决方法,本论文主要的工作包括如下几个方面:
1、在已有的试验数据基础上,运用ANSYS软件建立合理的有限元模型并进行计算分析,然后和试验数据进行对比,验证有限元模拟异形截面柱的正确性和合理性。
2、运用ANSYS软件建立外包钢和预应力撑杆加固异形柱有限元模型,全过程模拟加固后的异形柱在竖向荷载作用下的受力过程。了解加固后异形柱的受力特点,并验证异形柱加固模拟的合理性。同时也验证了外包钢法和预应力法加固异形柱是一种切实可行的有效方法。与未加固的原柱相比,加固柱的承载能力有较大幅度提高。
3、由于运用ANSYS软件进行异形柱加固设计十分复杂,而且耗时较长。为了方便异形柱加固设计在工程上应用,本文编制了验算外包钢和预应力撑杆加固后异形柱截面承载力的电算程序。并将电算结果与有限元分析结果对比,两者结果比较吻合,验证了电算程序的正确性。
4、利用本文编制的异形柱加固设计的电算程序,对加固后异形柱进行计算分析,讨论外包钢法和预应力法加固异形柱的影响因素,为优化异形柱加固设计和工程实践提供可靠的依据。
5、由于在《混凝土结构加固技术规范》CECS 25:90和相关文献中未有外包钢法和预应力撑杆法加固异形柱的构造规定和施工方法,本文分析了异形柱加固构造和施工的复杂性,在总结以往施工方法和加固构造的基础上,针对加固异形柱中的一些难题,提出了相应的加固技巧和解决方法。