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土木工程结构常因年久失修、荷载增加或使用功能变更等多种原因需要加固补强。众多使用时间长,混凝土碳化比较严重的工业厂房结构,由于使用功能的改变、荷载增加,需要在结构检测与分析的基础上进行加固处理,方能保证结构物具有完成预定功能的能力。加固处理方法的不同,对结构的安全性、耐久性、经济性以及施工工期、施工过程对环境的影响等方面也各不相同。因此,研究适用于钢筋混凝土大跨度工业厂房结构的加固方法,具有重要的实际意义。
论文在对国内外结构加固研究与应用文献的最新成果进行系统综述的基础上,分析了混凝土碳化而致钢筋脱钝锈蚀、混凝土开裂,最终导致结构抗力衰减、性能退化、耐久性降低的机理;阐明了加固结构的受力特征和二次受力组合结构的整体共同受力协调工作原理;总结了结构加固的常用方法和一般工作程序。
论文结合工程实例,对其进行了静载试验、长期位移观测、振动测试、工程结构检测,明确了通过对原有楼板新增钢次梁进而有效减小新增次梁处楼板跨度和内力、并改善原有主次梁受荷状态的加固思路;按照荷载水平确定的梁与板的变形协调进行新旧次梁刚度匹配,构建楼板和主次梁受力的力学模型,导出了加固结构构件在二次受力状态下、整体共同协调工作时加固结构构件挠度与荷载之间关系的梁的挠曲线方程;依据挠曲线方程确定的变形协调,明确新增钢次梁与原混凝土次梁的截面关系,结合实际数据,确定新增钢次梁截面;研究了实例工程加固处理的相应措施。
理论分析和实例工程实践表明,本文采用的虽然是加固局部构件的方法,但达到了加固建筑物整体的效果。这种加固方法,对于新增荷载作用下大跨度多层工业厂房框架结构的加固处理,具有受力合理、结构安全、施工经济等方面突出的优势。