砖混结构托梁拆墙改造的关键技术研究

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随着经济的不断发展,我国的建筑与土木工程的发展重心将逐步向既有建筑的维修、加固、改造发展。对于既有砖混结构,其使用功能往往会随着时代的发展而发生变化,面临使用空间的不足,而需要进行底部框剪的整体或局部的托换,以满足使用空间的需求,同时也需要满足现有规范关于底层框架砌体的抗震性能要求。虽然托梁拆墙的改造方法已经应用于许多既有砖混结构房屋中,但是此类托换往往是进行局部小范围的托换,且此类结构,托换后的抗震性能研究尚处于初步阶段,规范也未详细阐述其抗震性能要求。对于既有砖混结构底层的整体托换,其工程应用很少,且此类结构,整体托换的方法及托换之后的抗震性能研究也处于初步阶段。  底部框架-抗震墙砌体结构的研究已相对成熟,既有砖混结构的局部小范围托换方法也应用于许多工程,本文期望通过研究现有的几种托换方法,综合考虑各个方法的优缺点,优化某个托换方法,对既有砖混结构进行整体托换的设计方法及其工程应用技术进行系统的研究;并对整体托换后的结构进行监测,以评估托换后结构静力作用下的效果;对托换后的结构进行数值模拟分析,对比现有规范对底层框剪砌体结构的要求,评估托换后的抗震性能;数值分析既有砖混结构局部小范围托换后的抗震性能,从而得出砖混结构托换的设计及施工方法,以及抗震性能要求及措施。希望通过这些研究,得出一些有益的结论与成果。对今后砖混结构的托换研究及应用提供一定资料及思路。  本文主要开展的研究工作有如下几个方面:  1、系统研究常用的几种托换方法,即单梁托换、双梁托换、型钢框式托换。根据实际工程,研究每种托换方法的关键技术。对比分析,综合考虑每种方法的优缺点,优化双梁托换法,并阐明本文采用双梁托换方法进行整体托换的原因。  2、阐明砖混结构整体托换的设计思路,突出托换设计的关键点,即双梁的设计。本文采用无粘结预应力托换梁,推导预应力梁由弹性受力阶段到最后破坏阶段,其整个发展过程的应力计算公式,得出无粘结预应力托换梁正常使用阶段的应力情况;对比现场应力监测数据,阐明双梁托换方法中的肩梁及销件的作用,得出设计时,荷载需考虑的放大系数。  3、基于ANSYS底层框剪砌体的抗震性能分析。采用ANSYS有限元软件,对比既有底层框剪振动台实验,得出底层框剪砌体结构的有限元模拟方法;采用ANSYS系统分析评估既有砖混结构整体托换后的抗震效果,验证整体托换的设计思路;研究既有砖混结构局部托换的布局及托换后的抗震性能;得出局部托换设计时的刚度折减系数,得出整体托换或局部托换既有砖混结构的设计方法、抗震要求及抗震措施。  4、实际应用双梁托换方法,进行既有砖混结构的整体托换,详细阐述双梁托换的施工工序及关键技术。整体托换后,监测托换梁的挠度及钢筋应力,分析整体托换后结构在静力作用下的托换效果。  
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